Индукторите се използват за преобразуване на електрическа енергия в почти всяка верига на силова електроника. Това са активни устройства за съхранение на енергия, използвани за осигуряване на съхранена енергия между различните режими на работа в рамките на една верига. Освен това те могат да работят и като филтри, особено за комутирани токови вълни и също така осигуряват преходно ограничаване на тока в рамките на демпферни превключватели. Индуктори се класифицират в различни типове в зависимост от конкретните материали и конструктивни методи, където всеки тип индуктор има някои предимства. Така че тази статия обсъжда един от видовете индуктори като индуктор с желязна сърцевина – работа с приложения.
Какво е индуктор с желязна сърцевина?
Индукторът с фиксирана стойност, в който се използва желязна сърцевина в бобината за увеличаване на стойността на индуктивност на индуктора, е известен като индуктор с желязна сърцевина. Тези индуктори имат много ниска индуктивност стойност и желязното ядро на този индуктор има много уникални магнитни характеристики, които засилват магнитното поле. The символ на индуктор с желязна сърцевина е показано по-долу.
Конструкция на индуктор с желязна сърцевина
Индукторът с желязна сърцевина е проектиран с проводящ материал, подобен на намотка, изолиран меден проводник чрез увиване около желязна сърцевина. Този проводящ материал просто помага за усилване на магнитното поле на индуктора, като прави индуктора по-добър при съхраняване на магнитна енергия в сравнение с индуктор с въздушна сърцевина със същия брой навивки.
В конвенционален дизайн желязното ядро би се свързало около геометрична форма, която обхваща спирално изградена намотка. Проводниците често включват материали като никел, никел-желязо сплави, магнезий и кадмий. Тези проводници се използват в размери от 0,014 до 0,56 mm, в зависимост от текущите нива на приложенията и диапазона от честоти, обхванати от индуктивния компонент. Количеството взаимнонавиващи се навивки определя електрическата индукция в рамките на телената проводникова система, която се получава при прилагане на напрежение към намотките на компонента.
Традиционният дизайн на индуктор с магнитна сърцевина използва желязна сърцевина и феритен материал, който е обвит с магнитни вериги, за да осигури желаната индуктивност. Типичен дизайн с желязна сърцевина се състои от геометрия, при която две или повече успоредни цилиндрични прегради са навити най-вероятно на дорник и след това покрити с епоксидна смола, за да се създаде необходимата магнитна бариера около вътрешността на цилиндричните пространства. Тази надлъжна намотка обикновено е свързана, за да образува затворен контур, съответстващ на дължината на нашия сърцевинен материал pi.
Принцип на работа
Принципът на работа на индуктор с желязна сърцевина се основава на свойството, че магнитната индукция е пропорционална на скоростта на промяна на магнитния поток през верига. Така че, когато променлив ток преминава през базирана на желязо намотка с един оборот, магнитното поле от електричество в намотката се опитва да премине покрай оста, което води до образуването на вихрови токове в метала. Тези токове създават магнитно поле, което действа срещу първичната, което води до противоположна магнитна полярност и по този начин отменя напрежението от течове в проводниците. Колкото повече навивки има в една бобина и нейното съпротивление, толкова по-мощен е този отменящ ефект. Ето защо големи количества електрическа енергия могат да бъдат подавани в проводници с желязна сърцевина без да се причиняват повреди.
Освен това, когато сърцевината се движи вътре и извън телената намотка, тя може да промени индуктивността. В сравнение с индукторите с въздушна сърцевина, тези индуктори са по-добри при съхраняване на магнитна енергия, тъй като железният материал подпомага усилването на магнитното поле на индуктора.
Индуктор с желязна сърцевина срещу въздушна сърцевина
Разликите между индукторите с желязна и въздушна сърцевина включват следното.
|
Индуктор с желязна сърцевина |
Индуктор с въздушна сърцевина |
| Индукторите с желязна сърцевина използват магнитни сърцевини от ферит/желязо.
|
Проводниците с въздушна сърцевина могат да използват керамика, пластмаса или други немагнитни материали; в противен случай те имат само въздух в намотките. |
| Тези индуктори имат големи стойности на индуктивност. | Индукторите с въздушна сърцевина имат ниски стойности на индуктивност. |
| Тези индуктори са по-добри в съхраняването на магнитна енергия. | Тези индуктори не са по-добри в съхраняването на магнитна енергия. |
| Тези индуктори обикновено имат известна загуба в сърцевината.
|
Тези индуктори са много ефективни при високи честоти, така че не страдат от загуба в сърцевината. |
| Те са големи по размер. | Те са малки по размер. |
| Индукторите работят до няколко стотици MHz (мегахерца) | Индукторите работят на честота до 1GHz. |
| Те често се използват в приложения, базирани на ниска честота, като аудио устройства, захранващи устройства в промишлеността, инверторни системи и др. | Те често се използват във високочестотни приложения като телевизионни и радиоприемници.
|
Формула на индуктор с желязна сърцевина
В индуктора, ако използваният прът е магнитен като желязо или ферит, това ще увеличи индуктивността на индуктора. По същия начин, ако използваният прът е немагнитен като мед или друг материал, това ще намали индуктивността на индуктора. Формулата за изчисляване на индуктивността е;
L = µ0 µr N^2A/l
Където
„N“ брой завои.
дължина „l“.
„µ0“ е пропускливостта на свободното пространство.
„µr“ е относителна пропускливост.
„µr“ за желязо е по-голямо от 1 (>1)
„µr“ за мед е по-малко от 1 (<1)
„А“ е площ от бобината.
Как да изберем индуктор с желязна сърцевина?
Индукторите имат различни свойства и функции въз основа на тяхната форма, материал на сърцевината или употреба. Така че човек трябва да е наясно с тези функции и свойства, за да избере правилния индуктор за конкретно приложение. По този начин има много фактори, които трябва да се вземат предвид при избора на индуктор с желязна сърцевина, като производителността на индуктора, изискванията на веригата, RF съображения, размер и екраниране на индуктор, процент на толеранс и т.н. Така че факторите, които влияят на трябва да се вземе предвид индуктивността.
Влияещи фактори
Във всеки тип индуктор има някои фактори, които влияят на индуктивността на намотката, които са обсъдени по-долу.
Брой навивки в намотката
Ако броят на навивките в бобината е повече, тогава големината на индуктивността ще бъде по-висока.
Дължина на бобината
Когато дължината на бобината е по-голяма, тогава големината на индуктивността ще бъде по-малка.
Основен материал
Ако магнитната проницаемост на материала на сърцевината е по-голяма, тогава индуктивността ще бъде по-голяма.
Предимства и недостатъци
The предимства на индукторите с желязна сърцевина включват следното.
- Тези индуктори имат по-малко загуби.
- Размерът и конструкцията му са прости.
- Този тип индуктор има висок Q-фактор.
- Тези индуктори имат голяма стойност на индуктивност.
The недостатъци на индукцията с желязна сърцевина rs включват следното.
- В тези индуктори загубата се увеличава при високи честоти.
- Този индуктор има сложна изолация.
- Тези индуктори имат повече вихров ток, а също и хармоничен ток.
Приложения/Използване
Приложенията на индуктори с желязна сърцевина включват следното.
- Тези индуктори се използват във филтърни вериги за стабилизиране на напрежението на пулсации.
- Той е изключително полезен в рамките на AF приложения и индустриални захранвания.
- Те могат да се използват като AF дросел във флуоресцентни лампи.
- Те се използват в инверторни системи.
- Те се използват при бърз транспорт и кондициониране на енергия.
По този начин, това е общ преглед на желязно ядро индуктор – работещ с приложения. Като цяло, много индуктори включват магнитна сърцевина, която е направена от желязо или ферит, разположени в намотката. Ефектът на желязното ядро в индуктора е да увеличи магнитното поле и по този начин индуктивността. Стойностите на индуктивност на тези индуктори са много високи поради желязното им ядро. Така че те могат да се справят с максимална мощност, въпреки че са ограничени във високочестотния капацитет. Те се използват най-вече в нискочестотни приложения като аудио оборудване. Ето един въпрос към вас, какво е an индуктор с въздушна сърцевина ?
