Inductoarele sunt utilizate pentru conversia energiei electrice în aproape fiecare circuit electronic de putere. Acestea sunt dispozitive de stocare a energiei active, utilizate pentru a furniza energie stocată între diferite moduri de funcționare dintr-un circuit. În plus, ele pot funcționa și ca filtre, în special pentru formele de undă de curent comutat și oferă, de asemenea, limitarea curentului tranzitoriu în cadrul comutatoarelor amortizoare. Inductori sunt clasificate în diferite tipuri, în funcție de materialele specifice și metodele de construcție, unde fiecare tip de inductor are unele beneficii. Deci, acest articol discută unul dintre tipurile de inductori precum inductor cu miez de fier – lucrul cu aplicații.
Ce este inductorul cu miez de fier?
Inductorul cu valoare fixă în care se folosește un miez de fier în interiorul bobinei pentru a crește valoarea inductanței unui inductor este cunoscut sub numele de inductor cu miez de fier. Aceste inductori au un foarte scăzut inductanţă valoare și miezul de fier al acestui inductor are caracteristici magnetice foarte unice care întăresc câmpul magnetic. The simbol inductor cu miez de fier este prezentat mai jos.
Construcția inductorului cu miez de fier
Inductorul cu miez de fier este proiectat cu un material conducător de sârmă de cupru izolată asemănător bobinei prin înfășurare în jurul unui miez de fier. Acest material conducător ajută pur și simplu la amplificarea câmpului magnetic al inductorului, făcând inductorul mai bun la stocarea energiei magnetice în comparație cu un inductor cu miez de aer cu același număr de spire.
Într-un design convențional, un miez de fier s-ar conecta în jurul unei forme geometrice care înglobează o bobină construită elicoidal. Firele includ adesea materiale precum aliaje de nichel nichel-fier, magneziu și cadmiu. Aceste fire sunt utilizate în intervale de dimensiuni de la 0,014 la 0,56 mm, în funcție de nivelurile de curent ale aplicațiilor și gama de frecvențe acoperite de componenta inductivă. Cantitatea de spire de întrepătrundere determină inducția electrică în cadrul sistemului conductor de sârmă care este produsă atunci când tensiunea este aplicată pe înfășurările componente.
Un design tradițional al unui inductor cu miez magnetic utilizează un miez de fier și un material de ferită care este învelit cu circuite magnetice pentru a oferi inductanța dorită. Un design tipic cu miez de fier constă într-o geometrie în care două sau mai multe partiții cilindrice paralele sunt înfășurate cel mai probabil pe un dorn și apoi acoperite cu o rășină epoxidice pentru a crea bariera magnetică necesară în jurul interiorului spațiilor cilindrice. Această înfășurare longitudinală este de obicei conectată pentru a forma o buclă închisă corespunzătoare lungimii materialului nostru de bază pi.
Principiul de funcționare
Principiul de funcționare al unui inductor cu miez de fier se bazează pe proprietatea că inducția magnetică este proporțională cu viteza de schimbare a fluxului magnetic printr-un circuit. Deci, atunci când un curent alternativ este trecut printr-o bobină cu o singură tură pe bază de fier, câmpul magnetic de electricitate din bobină încearcă să treacă dincolo de axă, ceea ce are ca rezultat curenții turbionari formați în metal. Acești curenți creează un câmp magnetic care acționează împotriva primarului, rezultând o polaritate magnetică opusă și anulând astfel tensiunea de la scurgerile din fire. Cu cât există mai multe spire într-o bobină și rezistența acesteia, cu atât acest efect de anulare este mai puternic. Acesta este motivul pentru care cantități mari de energie electrică pot fi alimentate în conductorii cu miez de fier fără a se produce daune.
În plus, atunci când miezul este mutat în interiorul și în exteriorul bobinei de sârmă, poate schimba inductanța. În comparație cu inductorii cu miez de aer, acești inductori sunt superioare la stocarea energiei magnetice, deoarece materialul de fier ajută la amplificarea câmpului magnetic al unui inductor.
Inductor de miez de fier vs miez de aer
Diferențele dintre miezul de fier și inductorii miezului de aer includ următoarele.
|
Inductor cu miez de fier |
Inductor de miez de aer |
| Inductoarele cu miez de fier utilizează miezuri magnetice de ferită/fier.
|
Conductoarele de miez de aer pot utiliza ceramică, plastic sau alte materiale nemagnetice; în caz contrar, au doar aer în înfășurări. |
| Aceste inductori au valori mari ale inductanței. | Inductoarele cu miez de aer au valori scăzute ale inductanței. |
| Acești inductori sunt superioare în stocarea energiei magnetice. | Acești inductori nu sunt superioare în stocarea energiei magnetice. |
| Aceste inductori au în mod normal unele pierderi de miez.
|
Acești inductori sunt foarte eficienți la frecvențe înalte, astfel încât nu suferă de pierderi de miez. |
| Acestea au dimensiuni mari. | Acestea sunt de dimensiuni mici. |
| Inductoarele funcționează la câteva sute de MHz (megaherți) | Inductoarele funcționează la o frecvență de până la 1 GHz. |
| Acestea sunt utilizate frecvent în aplicații bazate pe frecvență joasă, cum ar fi dispozitive audio, surse de alimentare în industrii, sisteme cu invertor etc. | Acestea sunt utilizate frecvent în aplicații bazate pe frecvență înaltă, cum ar fi receptoarele TV și radio.
|
Formula inductorului cu miez de fier
În inductor, dacă tija folosită este magnetică precum fierul sau ferita, atunci va crește inductanța inductorului. În mod similar, dacă tija folosită este nemagnetică precum cuprul sau orice alt material, atunci va scădea inductanța inductorului. Formula pentru calculul inductanței este;
L = u0 ur N^2A/l
Unde
„N” număr de ture.
lungimea „l”.
„µ0” este permeabilitatea spațiului liber.
„µr” este permeabilitatea relativă.
„µr” pentru fier este mai mare de 1 (>1)
„µr” pentru cupru este mai mic de 1 (<1)
„A” este o zonă a bobinei.
Cum să alegi un inductor cu miez de fier?
Inductoarele au proprietăți și funcții diferite în funcție de forma, materialul de bază sau de utilizare. Deci, ar trebui să știți aceste funcții și proprietăți pentru a selecta inductorul corect pentru o anumită aplicație. Astfel, există mulți factori care trebuie luați în considerare atunci când alegeți un inductor cu miez de fier, cum ar fi performanța unui inductor, cerințele circuitului, considerente RF, dimensiunea și ecranarea unui inductor, procentul de toleranță etc. Deci, factorii care afectează trebuie luată în considerare inductanța.
Factori care afectează
În orice tip de inductor, există câțiva factori care afectează inductanța bobinei, care sunt discutați mai jos.
Numărul de spire în interiorul bobinei
Dacă numărul de spire din bobină este mai mare, atunci mărimea inductanței va fi mai mare.
Lungimea bobinei
Când lungimea bobinei este mai mare, atunci mărimea inductanței va fi mai mică.
Material de bază
Dacă permeabilitatea magnetică a materialului miezului este mai mare, atunci inductanța va fi mai mare.
Avantaje și dezavantaje
The Avantajele inductoarelor cu miez de fier includ următoarele.
- Aceste inductori au mai puține pierderi.
- Dimensiunea și construcția sa sunt simple.
- Acest tip de inductor are un factor Q ridicat.
- Aceste inductori au o valoare mare a inductanței.
The dezavantajele inducției cu miez de fier rs includ următoarele.
- În aceste inductori, pierderea crește la frecvențe înalte.
- Acest inductor are o izolare complicată.
- Aceste inductori au mai mult curent turbionar și, de asemenea, o evaluare a curentului armonic.
Aplicații/Utilizări
Aplicațiile inductoarelor cu miez de fier includ următoarele.
- Acești inductori sunt utilizați în circuitele de filtrare pentru a stabiliza tensiunea de ondulare.
- Este extrem de util în aplicațiile AF și sursele de alimentare industriale.
- Acestea pot fi folosite ca sufocare AF în cadrul luminilor cu tuburi fluorescente.
- Acestea sunt utilizate în sistemele cu invertor.
- Acestea sunt utilizate în tranzitul rapid și condiționarea puterii.
Astfel, aceasta este o privire de ansamblu asupra unui miez de fier inductor – de lucru cu aplicatii. În general, multe inductori includ un miez magnetic care este realizat cu fier sau ferită dispuse în bobină. Efectul miezului de fier din inductor este de a crește câmpul magnetic și, prin urmare, inductanța. Valorile inductanței acestor inductori sunt foarte mari din cauza miezului lor de fier. Deci, pot gestiona puterea maximă, deși sunt limitate în capacitatea de înaltă frecvență. Acestea sunt utilizate mai ales în aplicații bazate pe frecvență joasă, cum ar fi echipamente audio. Iată o întrebare pentru tine, ce este un inductor de miez de aer ?
