Inductor toroidal: construcție, funcționare, coduri de culoare și aplicațiile sale

Inductoarele sunt cele mai importante componente din domeniul electric. În comparație cu altele tipuri de inductori , inductorul toroidal joacă un rol cheie în diverse echipamente industriale și comerciale, deoarece aceste inductori sunt bine cunoscute datorită nivelurilor lor specifice de capacitate de transport de curent și inductanţă . Deci, în prezent, multe industrii depind de inductori toroidali pentru a îndeplini standardele internaționale care necesită câmpuri electromagnetice minime în producția de bunuri de larg consum. În multe dispozitive electronice, acești inductori sunt utilizați pentru a restricționa emisiile de câmp magnetic care pot avea efecte foarte severe asupra sănătății consumatorilor. Deci, pentru a depăși aceste emisii, producătorii de electronice trebuie să utilizeze materiale toroidale de calitate premium. Acest articol discută o prezentare generală a unui Inductor toroidal – lucrul cu aplicații.

Ce este inductorul toroidal?

O bobină izolată înfășurată pe un miez magnetic în formă de inel care este realizată din diferite materiale, cum ar fi ferită, pudră de fier etc., este cunoscută ca inductor toroid. Aceste inductori au mai multă inductanță pentru fiecare tură și pot transporta curent suplimentar în comparație cu solenoizii cu același material și dimensiune. Deci, acestea sunt utilizate mai ales acolo unde sunt necesare inductanțe mari. Simbolul inductorului toroidal este prezentat mai jos. Există diferite tipuri de inductori toroidali, cum ar fi toroid standard, putere SMD, inductori de temperatură înaltă, toroid cuplat, inductori toroidi în mod comun etc.

Construcție inductor toroidal

Inductoarele toroidale sunt construite cu o gogoașă sau un miez magnetic circular în formă de inel care este înfășurat cu o lungime de sârmă de cupru. Aceste inele sunt realizate cu diferite materiale feromagnetice cum ar fi oțel siliconic, ferită, fier laminat, pulbere de fier sau nichel. Acest tip de inductor are rezultate ridicate de cuplare între înfășurare și saturație timpurie.

Această construcție asigură pierderea minimă în fluxul magnetic care ajută la evitarea cuplarii fluxului magnetic de către alte dispozitive. Acest inductor are valori ridicate ale inductanței și eficiență maximă de transmitere a energiei la aplicații de joasă frecvență.

Principiul de funcționare

Un inductor toroid pur și simplu funcționează similar cu orice alt inductor utilizat pentru a crește frecvențele la nivelurile necesare. Un inductor toroid se răsucește pentru a induce o frecvență mai mare. Acestea sunt economice și mai eficiente de utilizat în comparație cu solenoizi.

Când curentul este furnizat prin inductorul toroid, atunci acesta generează un câmp magnetic în jurul acestuia. Deci intensitatea câmpului magnetic generat depinde în principal de fluxul valorii curente.

Fluxul câmpului magnetic se bazează, de asemenea, pe numărul de răsuciri care sunt perpendiculare pe fluxul direcției curentului. Acest flux se modifică cu aceeași viteză atunci când schimbarea curentului curge prin inductor. Pe măsură ce fluxul se conectează la bobină, atunci acesta induce o forță electromotoare în bobină într-o direcție inversă a tensiunii aplicate.

Cod de culoare a inductorului toroidal

În prezent, miezurile toroidale sunt accesibile ca acoperite și neacoperite pentru a fi utilizate într-o varietate de aplicații. Miezurile acoperite oferă o rază de colț mai netedă, precum și o suprafață de înfășurare. În aceste miezuri, o acoperire este utilă pentru a oferi acoperire suplimentară a marginilor, protecție a marginilor și o funcție de izolație.

Există diferite acoperiri de culoare care sunt utilizate în miezurile toroidale, cum ar fi vopsea epoxidă și acoperirea Parylene. Vopseaua epoxidică este disponibilă în diferite culori, cum ar fi albastru, gri și verde cu CFR. Acoperirea epoxidică este aprobată de UL și este utilizată în principal pentru acoperirea miezurilor toroidale.

• Acoperirea cu parilenă este utilizată în principal pentru inelele mici cu miez toroidal care au o acoperire cu grosime redusă și rezistență dielectrică ridicată.
• Acoperirea miezurilor toroidale face ca permeabilitatea inițială să scadă în funcție de dimensiunea miezului. Deci, acest lucru se poate întâmpla și ori de câte ori miezurile toroidale sunt supuse la permeabilitate ridicată și la forțe de înfășurare mai mari.
  Există multe beneficii ale utilizării miezurilor toroidale acoperite cu culoare.
• Aceste miezuri se potrivesc bine cu diferite tipuri de acoperiri, cum ar fi straturile epoxidice, parilenă și pulbere, pentru a crește ușor înfășurarea și, de asemenea, pentru a îmbunătăți defalcarea tensiunii.
• Intervalul de temperatură al acoperirilor epoxidice pentru a funcționa este de până la 200 de grade Celsius.
• Acoperirea oferă protecție pentru margini și, de asemenea, o funcție de izolare a miezurilor.
• Acoperirea toroidală este necesară pentru a genera o barieră de izolație între fire și miezuri toroidale pentru a evita un scurtcircuit.
• Acoperirea de culoare nu afectează valoarea AL a toroidului.
• Un miez toroidal cu un strat epoxidic oferă multe beneficii precum rezistență, durabilitate, rezistență la umiditate, rezistență chimică și proprietăți dielectrice puternice.

Câmp magnetic inductor toroidal

Câmpul magnetic al inductorului toroidal se calculează utilizând următoarea formulă.

B = (μ0 N I/2 π r)

Unde

„I” denotă cantitatea de flux de curent prin toroidal.
„r” este raza medie a toroidului.
„n” este nr. de spire pentru fiecare unitate de lungime.
N = 2rn este numărul mediu de spire al toroidului pentru fiecare unitate de lungime.

Avantaje și dezavantaje

The Avantajele inductoarelor toroidale includ următoarele.

• Aceste inductori sunt ușoare.
  Un inductor toroidal este mai compact în comparație cu alte miezuri formate, deoarece sunt fabricate cu mai puține materiale.
• Inductoarele toroidale generează inductanță ridicată, deoarece miezul în buclă închisă are un câmp magnetic puternic și emit interferențe electromagnetice foarte scăzute.
• Acestea sunt mult mai silențioase în comparație cu alte inductori tipice din cauza lipsei unui spațiu de aer.
• Inductorul toroidal are un miez în buclă închisă, deci va avea un câmp magnetic ridicat, inductanță mai mare și factor Q.
• Înfășurările sunt destul de scurte și rănite într-un câmp magnetic închis, astfel încât va crește performanța electrică, eficiența și va reduce efectele de distorsiune și franjuri.
• Din cauza echilibrului unui toroid, fluxul magnetic mic va scăpa din miez este scăzut. Deci, acest inductor este foarte eficient și radiază mai puțin EMI (interferență electromagnetică) către circuitele din apropiere.

The dezavantajele inductoarelor toroidale includ următoarele.

• Miezul toroidal cauzează probleme ocazional, fie în timpul funcționării efective, fie în timpul testării.
• Este foarte greu de bobinat cu mașina.
• În aceste inductori, obținerea izolației este mai complicată și, de asemenea, foarte greu de a avea un spațiu magnetic între înfășurări.
• Toroidii sunt mai greu de înfășurat și, de asemenea, de reglat. Cu toate acestea, ele sunt mai eficiente la producerea inductanțelor necesare. Pentru aceeași inductanță ca un solenoid obișnuit, un toroid necesită mai puține ture și poate fi făcut mai mic ca dimensiune.

Aplicații

Aplicațiile inductoarelor toroidale includ următoarele.

• Acești inductori sunt utilizați în diferite industrii, de la industria telecomunicațiilor până la asistența medicală.
• Inductoarele toroidale sunt aplicabile în telecomunicații, dispozitive medicale, controale industriale, instrumente muzicale, balasturi, frâne electronice, echipamente de refrigerare, ambreiaje electronice, domenii aerospațiale și nucleare, amplificatoare si echipamente de aer conditionat.
• Acestea sunt utilizate în diferite circuite electronice precum invertoare, surse de alimentare și amplificatoare și, de asemenea, în echipamente electrice, cum ar fi computere, radiouri, televizoare și sisteme audio.
• Acestea sunt folosite pentru a obține eficiența energetică atunci când frecvențele joase au nevoie de inductanță.
• Acestea sunt folosite în SMPS sau Surse de alimentare cu comutare , EMI ( Interferență electromagnetică ) circuite sensibile și aplicații de filtrare.

Astfel, aceasta este o privire de ansamblu asupra unui inductor toroidal și există diferite tipuri de inductori disponibile care sunt utilizați în diferite industrii. Selecția acestor inductori depinde în principal de diferite caracteristici, cum ar fi dimensiunea carcasei, dimensiunea, rezistența DC, toleranța, inductanța nominală, tipul de ambalare și evaluarea curentului. Toate aceste caracteristici joacă un rol cheie atunci când alegeți inductorul toroid exact pentru aplicația dumneavoastră specifică. Iată o întrebare pentru tine, ce este un inductor cu miez de aer?