Dostępne są różne typy cewek w oparciu o rozmiary i wartości znamionowe. Ich fizyczne rozmiary wahają się od małych rozmiarów do ogromnego transformatora, w zależności od obsługiwanej mocy i częstotliwości używanego prądu przemiennego. Jako jeden z podstawowe elementy stosowane w elektronice cewki indukcyjne są szeroko stosowane w znacznie szerszych obszarach zastosowań, takich jak sterowanie sygnałem, eliminacja szumów, stabilizacja napięcia, energoelektroniczne sprzęt, operacje samochodowe itp. Obecnie udoskonalenie technik projektowania cewek zwiększa znaczną wydajność pozostałej części obwodu.
Rodzaje cewek
Różne typy cewek
Zróżnicowany komponent elektroniczny używany w szerokim zakresie zastosowań wymaga różnych typów cewek. Mają różne kształty, rozmiary, w tym cewki nawinięte drutem i wielowarstwowe cewki indukcyjne. Różne typy cewek obejmują cewki indukcyjne wysokiej częstotliwości, cewki indukcyjne linii zasilania lub cewki indukcyjne i cewki indukcyjne do obwodów ogólnych. Zróżnicowanie cewek zależy od rodzaju uzwojenia oraz zastosowanego rdzenia.
Cewki powietrzne
Cewka powietrzna
W tego typu cewce rdzeń jest całkowicie nieobecny. Te induktory oferują wysoką ścieżkę reluktancji dla strumienia magnetycznego, a tym samym mniejszą indukcyjność. Cewki indukcyjne z rdzeniem powietrznym mają większe cewki, aby wytwarzać wyższe gęstości strumienia. Są one używane w aplikacjach o wysokiej częstotliwości, w tym w odbiornikach telewizyjnych i radiowych.
Cewki indukcyjne ferromagnetyczne lub żelazne
Cewka z rdzeniem żelaznym
Ze względu na wyższą przenikalność magnetyczną mają one wysoką właściwość indukcyjności. Są to cewki indukcyjne dużej mocy, ale ograniczone w zakresie wyższej częstotliwości ze względu na histerezę i straty prądów wirowych.
Projekty transformatorów są tego typu przykładami.
Cewki z rdzeniem ferrytowym
Cewki z rdzeniem ferrytowym
Są to różne typy cewek, które oferują korzyści w postaci obniżonego kosztu i niskich strat w rdzeniu przy wysokich częstotliwościach. Ferryt to ceramika z tlenku metalu oparta na mieszance tlenku żelaza Fe2O3. W konstrukcji rdzenia zastosowano miękkie ferryty w celu zmniejszenia strat histerezy.
Cewki indukcyjne z rdzeniem toroidalnym
Cewki indukcyjne z rdzeniem toroidalnym
W tych cewkach cewka jest nawinięta na toroidalny okrągły kształtownik. W tego typu cewce upływ strumienia jest bardzo mały. Jednak do zaprojektowania tego typu cewki wymagane są specjalne maszyny nawijające. Czasami rdzeń ferrytowy jest również używany w celu zmniejszenia strat w tej konstrukcji.
Cewki indukcyjne na szpulce
Cewki indukcyjne na szpulach
W tym typie cewka jest nawijana na szpulę. Konstrukcje cewek nawiniętych na szpulę różnią się znacznie pod względem mocy znamionowej, poziomów napięcia i prądu, częstotliwości roboczej itp. Są one najczęściej używane w zasilaczach impulsowych i aplikacjach do konwersji mocy.
Wielowarstwowe cewki indukcyjne
Wielowarstwowe cewki indukcyjne
Cewka wielowarstwowa zawiera dwa wzory cewek przewodzących, które są ułożone w dwóch warstwach w górnej części wielowarstwowego korpusu. Cewki są kolejno połączone elektrycznie szeregowo z dwoma kolejnymi wzorcami cewek przewodzących, umieszczonymi w dolnej części wielowarstwowego korpusu. Są one głównie używane w systemach komunikacji mobilnej i aplikacjach tłumienia szumów.
Cewki indukcyjne cienkowarstwowe
Cewki indukcyjne cienkowarstwowe
Są one zupełnie inne niż konwencjonalne cewki indukcyjne typu chipowego nawijane drutem miedzianym. W tym typie małe cewki indukcyjne są formowane przy użyciu przetwarzania cienkowarstwowego, aby utworzyć cewkę chipową Wysoka częstotliwość aplikacje, które wahają się od około nano Henry.
Jak działa cewka indukcyjna?
Cewka indukcyjna jest często określana jako rezystor prądu przemiennego. Jest odporny na zmiany prądu i magazynuje energię w postaci pola magnetycznego. Mają prostą konstrukcję, składają się z cewek drutu miedzianego nawiniętych na rdzeniu. Ten rdzeń może być magnetyczny lub powietrzny. Różne typy cewek mogą być używane w zaawansowanych aplikacjach, takich jak bezprzewodowy transfer mocy .
Działanie cewki indukcyjnej
Rdzenie magnetyczne mogą być rdzeniami toroidalnymi lub typu E. Do tego rdzenia używane są materiały takie jak ceramika, ferryt, żelazo zasilane. Cewka przewodząca prąd elektryczny wytwarza pole magnetyczne wokół przewodnika. Więcej linii magnetycznych powstaje, gdy rdzeń jest umieszczony wewnątrz cewki, pod warunkiem zastosowania dużej przepuszczalności rdzenia.
Pole magnetyczne indukuje EMF w cewce, co powoduje przepływ prądu. Zgodnie z prawem Lenza indukowany prąd przeciwstawia się przyczynie, którą jest przyłożone napięcie. Stąd cewka przeciwdziała zmianie prądu wejściowego, która prowadzi do zmiany pola magnetycznego. To zmniejszenie przepływu prądu z powodu indukcji nazywa się reaktancją indukcyjną. Reaktancja indukcyjna wzrośnie, jeśli liczba zwojów cewki zostanie zwiększona. Przechowuje również energię jako pole magnetyczne poprzez procesy ładowania i rozładowywania i uwalnia energię podczas przełączania obwodu. Obszary zastosowania cewek obejmują obwody analogowe, przetwarzanie sygnałów itp.
Czynniki wpływające na indukcyjność cewki indukcyjnej
Zdolność do wytwarzania linii magnetycznych nazywana jest indukcyjnością. Standardową jednostką indukcyjności jest Henry. Wielkość wytworzonego strumienia magnetycznego lub indukcyjność różnych typów cewek zależy od czterech podstawowych czynników omówionych poniżej.
- Liczba zwojów cewki
Jeśli liczba zwojów jest większa, wytwarzane jest większe pole magnetyczne, co skutkuje większą indukcyjnością. Mniejsza liczba zwojów skutkuje mniejszą indukcyjnością.
- Materiał rdzenia
Jeśli materiał użyty do wykonania rdzenia ma wysoką przepuszczalność, większa będzie indukcyjność cewki indukcyjnej. Dzieje się tak, ponieważ materiały o wysokiej przepuszczalności oferują ścieżkę o niskiej reluktancji do strumienia magnetycznego.
- Pole przekroju poprzecznego cewki
Większy obszar przekroju skutkuje większą indukcyjnością, ponieważ daje to mniejszy opór względem strumienia magnetycznego pod względem powierzchni.
- Długość cewki
Dłuższa cewka mniej będzie indukcyjnością. Dzieje się tak, ponieważ dla danej wielkości pola siła przeciwstawna strumieniowi magnetycznemu jest większa.
Stała cewka nie pozwala użytkownikowi zmieniać indukcyjności po jej zaprojektowaniu. Możliwe jest jednak zmienianie indukcyjności za pomocą zmiennych cewek indukcyjnych, zmieniając liczbę zwojów w dowolnym momencie lub zmieniając materiał rdzenia w cewce i poza nią.
Strata mocy w cewce indukcyjnej
Moc rozpraszana w cewce indukcyjnej pochodzi głównie z dwóch źródeł: rdzenia cewki i uzwojeń.
Różne rdzenie cewki indukcyjnej
Rdzeń cewki: Straty energii w rdzeniu cewki indukcyjnej spowodowane są histerezą i stratami prądów wirowych. Pole magnetyczne przyłożone do materiału magnetycznego wzrasta, dochodzi do nasycenia, a następnie maleje. Ale chociaż zmniejsza się, nie śledzi oryginalnej ścieżki. Powoduje to straty na skutek histerezy. Mniejsza wartość współczynnika histerezy materiałów rdzenia skutkuje mniejszymi stratami histerezy.
Innym rodzajem utraty rdzenia jest utrata prądu wirowego. Te prądy wirowe są indukowane w materiale rdzenia w wyniku zmiany szybkości pola magnetycznego zgodnie z prawem Lenza. Straty prądów wirowych są znacznie mniejsze niż straty na skutek histerezy. Straty te są minimalizowane dzięki zastosowaniu materiałów o niskim współczynniku histerezy i laminowanego rdzenia.
Uzwojenia cewki indukcyjnej
Uzwojenia cewki indukcyjnej: W cewkach indukcyjnych straty występują nie tylko w rdzeniu, ale także w uzwojeniach. Uzwojenia mają swój własny opór. Kiedy prąd przepływa przez te uzwojenia, straty ciepła (I ^ 2 * R) będą miały miejsce w uzwojeniach. Ale wraz ze wzrostem częstotliwości opór uzwojenia wzrasta z powodu efektu naskórkowania. Efekt naskórka powoduje, że prąd koncentruje się na powierzchni przewodnika niż centra. Zatem efektywna powierzchnia obecnego obszaru nośnego maleje.
Również prądy wirowe indukowane w uzwojeniach powodują indukowanie prądu w sąsiednich przewodnikach, co nazywa się efektem bliskości.
Ze względu na zachodzenie na siebie przewodników w cewkach, efekt zbliżenia powoduje wzrost rezystancji przewodnika większy niż w przypadku efektu naskórkowego. Straty na uzwojeniach są zmniejszane dzięki zaawansowanym technologiom nawijania, takim jak uzwojenia z folii kształtowej i drutu litzowego.
Mam nadzieję, że mój artykuł był pouczający i intrygujący. Oto podstawowe pytanie - Jaka jest rola cewek w obwodach elektrycznych?
Proszę podać swoją odpowiedź w sekcji komentarzy poniżej.Możesz również podzielić się swoimi spostrzeżeniami na temat tego artykułu i pomysłami.
Kredyty fotograficzne:
Różne cewki indukcyjne wg 1.bp.blogspot
Cewka powietrzna wg i01.i.aliimg
Cewki indukcyjne z rdzeniem ferromagnetycznym lub żelaznym wg agilemagco
Cewki z rdzeniem ferrytowym wg falconakustyka
Cewki indukcyjne oparte na szpulce wg elektryczność
Wielowarstwowe cewki indukcyjne wg produkty elektroniczne
Cewki indukcyjne cienkowarstwowe wg microfabnh
Jak działają cewki indukcyjne ogrzewanie indukcyjne dw
Różne rdzenie cewki indukcyjnej wg i01.i.aliimg
Uzwojenie cewki indukcyjnej wg stonessoundstudio
