Sarjainduktanssi

Sarjainduktanssi on kytkentä, jossa useampi käämi on kytketty siten, että sama virta kulkee kaikkien käämien läpi. Tässä konfiguraatiossa kokonaisinduktanssi kuvaa sitä, kuinka voimakkaasti virtamuutoksia vastustetaan. Induktanssit voivat olla yksittäisiä käämejä tai useamman käämin muodostama kokonaisuus.

Kun käämillä ei ole magneettista keskinäisäviötä, kokonaisinduktanssi on yksinkertaisesti L_ser = L1 + L2 + ... + Ln. Jos käämillä on mutualinduktanssi M ja ne kytketään sarjaan, kahden käämin tapauksessa L_ser = L1 + L2 ± 2M, jossa plus-merkit edustaa käämien sädettä (aiding) ja minus-merkit vastaisen kytkennän (opposing) aiheuttamaa pienentymistä. Monimutkaisemmissa kytkennissä yleinen muoto sisältää kaikki parittaiset M-tekijät.

Sähköisessä vaihtelevassa virrassa sarjainduktanssilla on keskeinen rooli impedanssissa. Taajuudella ω sen impedanssi on Z_L = jωL_ser, eli induktanssin reaktanssi X_L = ωL_ser kasvaa lineaarisesti taajuuden suurentuessa. Tämä vaikuttaa erityisesti suotimiin ja resonanssipiireihin. Dynaamisesti virta on kaikille käämeille sama, ja jännite jakautuu käämistä riippuen niiden yksittäisistä induktansseista sekä mahdollisesta mutuaatiosta.

Energiavarastointi tapahtuu magnetoituneessa kentässä: E = 1/2 L_ser I^2. DC-tilassa sarjakäytössä käämit käytännössä käyttäytyvät oikosulkuina transientsien jälkeen, eikä niillä ole varsinaista vaikutusta staattiseen virtaan, kunnes muut piirin elementit rajoittavat virtaa.

Käyttökohteita ovat esimerkiksi suodattimet, tehojohtopiirit ja virransyötöt, joissa halutaan lisätä tai hallita piirin kokonaisinduktanssia sekä virran muutoskykyä. Sarjainduktanssi on tärkeä huomio sekä suunnittelussa että analyysissä RLC-piirejä tarkasteltaessa.