Induktor z rdzeniem żelaznym: konstrukcja, formuła, działanie i zastosowania

Cewki indukcyjne służą do przetwarzania energii elektrycznej w prawie każdym obwodzie energoelektroniki. Są to urządzenia do magazynowania energii czynnej, służące do magazynowania energii pomiędzy różnymi trybami pracy w obwodzie. Ponadto mogą one również działać jako filtry, szczególnie w przypadku przełączanych przebiegów prądu, a także zapewniają ograniczenie prądu przejściowego w przełącznikach tłumiących. Cewki indukcyjne są podzielone na różne typy w zależności od konkretnych materiałów i metod konstrukcyjnych, gdzie każdy typ induktora ma pewne zalety. W tym artykule omówiono jeden z typów cewek indukcyjnych, takich jak cewka z rdzeniem żelaznym – praca z aplikacjami.

Co to jest induktor z rdzeniem żelaznym?

Cewka indukcyjna o stałej wartości, w której żelazny rdzeń jest używany w cewce w celu zwiększenia wartości indukcyjności cewki indukcyjnej, jest znana jako cewka indukcyjna z rdzeniem żelaznym. Te cewki indukcyjne mają bardzo niski indukcyjność wartość, a żelazny rdzeń tego induktora ma bardzo unikalne właściwości magnetyczne, które wzmacniają pole magnetyczne. The symbol induktora z rdzeniem żelaznym jest pokazany poniżej.

Konstrukcja cewki z rdzeniem żelaznym

Cewka indukcyjna z rdzeniem żelaznym jest zaprojektowana z izolowanym drutem miedzianym z materiału przewodzącego, przypominającym cewkę, przez owinięcie wokół żelaznego rdzenia. Ten materiał przewodzący po prostu pomaga we wzmacnianiu pola magnetycznego induktora, czyniąc induktor lepszym magazynowaniem energii magnetycznej w porównaniu z induktorem z rdzeniem powietrznym o tej samej liczbie zwojów.

W konwencjonalnej konstrukcji żelazny rdzeń otaczałby geometryczny kształt, który otacza spiralnie zbudowaną cewkę. Druty często zawierają materiały, takie jak stopy niklowo-niklowo-żelazowe, magnez i kadm. Przewody te są stosowane w zakresie rozmiarów od 0,014 do 0,56 mm, w zależności od poziomów prądu aplikacji i zakresu częstotliwości pokrywanych przez element indukcyjny. Liczba zwojów między uzwojeniami określa indukcję elektryczną w systemie przewodów drutowych, która jest wytwarzana, gdy napięcie jest przykładane do uzwojeń składowych.

Tradycyjna konstrukcja induktora z rdzeniem magnetycznym wykorzystuje żelazny rdzeń i materiał ferrytowy, który jest owinięty obwodami magnetycznymi w celu zapewnienia pożądanej indukcyjności. Typowa konstrukcja z rdzeniem żelaznym składa się z geometrii, w której dwie lub więcej równoległych cylindrycznych przegród jest nawiniętych najprawdopodobniej na trzpień, a następnie pokrytych żywicą epoksydową w celu utworzenia niezbędnej bariery magnetycznej wokół wnętrza cylindrycznych przestrzeni. To podłużne uzwojenie jest zwykle połączone, tworząc zamkniętą pętlę odpowiadającą długości naszego materiału rdzenia pi.

Zasada działania

Zasada działania induktora z rdzeniem żelaznym opiera się na właściwości, że indukcja magnetyczna jest proporcjonalna do szybkości zmiany strumienia magnetycznego w obwodzie. Kiedy więc prąd przemienny przepływa przez jednoobrotową cewkę na bazie żelaza, pole magnetyczne elektryczności w cewce próbuje przepchnąć się poza oś, co powoduje powstawanie prądów wirowych w metalu. Prądy te wytwarzają pole magnetyczne, które działa przeciw uzwojeniu pierwotnemu, powodując przeciwną biegunowość magnetyczną, a tym samym eliminując napięcie z wycieków w przewodach. Im więcej zwojów znajduje się w cewce i jej rezystancji, tym silniejszy jest ten efekt znoszący. Właśnie dlatego duże ilości energii elektrycznej mogą być doprowadzane do przewodów z rdzeniem żelaznym bez powodowania uszkodzeń.

Ponadto, gdy rdzeń jest przesuwany wewnątrz i na zewnątrz cewki drutu, może zmienić indukcyjność. W porównaniu z cewkami indukcyjnymi z rdzeniem powietrznym, cewki te są lepsze w magazynowaniu energii magnetycznej, ponieważ materiał żelazny pomaga we wzmacnianiu pola magnetycznego cewki indukcyjnej.

Cewka indukcyjna z rdzeniem żelaznym kontra rdzeń powietrzny

Różnice między cewkami indukcyjnymi z rdzeniem żelaznym i rdzeniem powietrznym są następujące.

Formuła cewki indukcyjnej z rdzeniem żelaznym

W cewce indukcyjnej, jeśli zastosowany pręt jest magnetyczny, jak żelazo lub ferryt, zwiększy to indukcyjność cewki indukcyjnej. Podobnie, jeśli zastosowany pręt jest niemagnetyczny, jak miedź lub jakikolwiek inny materiał, zmniejszy to indukcyjność cewki indukcyjnej. Wzór na obliczenie indukcyjności to;

L = µ0 µr N^2A/l

Gdzie

Liczba zwojów „N”.
długość „l”.
„µ0” to przepuszczalność wolnej przestrzeni.
„µr” oznacza przepuszczalność względną.
„µr” dla żelaza jest większe niż 1 (>1)
„µr” dla miedzi jest mniejsze niż 1 (<1)
„A” to obszar cewki.

Jak wybrać induktor z rdzeniem żelaznym?

Induktory mają różne właściwości i funkcje w zależności od ich kształtu, materiału rdzenia lub zastosowania. Dlatego należy być świadomym tych funkcji i właściwości, aby wybrać odpowiedni induktor do konkretnego zastosowania. Tak więc istnieje wiele czynników, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze induktora z rdzeniem żelaznym, takich jak wydajność induktora, wymagania obwodu, względy RF, rozmiar i ekranowanie induktora, procent tolerancji itp. Tak więc czynniki, które wpływają na należy wziąć pod uwagę indukcyjność.

Czynniki wpływające

W każdym typie cewki indukcyjnej istnieją pewne czynniki, które wpływają na indukcyjność cewki, które omówiono poniżej.

Liczba zwojów w cewce

Jeśli liczba zwojów w cewce jest większa, wówczas wielkość indukcyjności będzie wyższa.

Długość cewki

Gdy długość cewki jest dłuższa, wówczas wielkość indukcyjności będzie mniejsza.

Główny materiał

Jeśli przenikalność magnetyczna materiału rdzenia jest większa, to indukcyjność będzie większa.

Zalety i wady

The zalety cewek indukcyjnych z rdzeniem żelaznym zawierać następujące.

• Te cewki indukcyjne mają mniejsze straty.
• Jego wielkość i konstrukcja są proste.
• Ten typ induktora ma wysoki współczynnik Q.
• Induktory te mają dużą wartość indukcyjności.

The wady indukcji rdzenia żelaznego rs zawiera następujące elementy.

• W tych cewkach indukcyjnych strata wzrasta przy wysokich częstotliwościach.
• Ta cewka indukcyjna ma skomplikowaną izolację.
• Te cewki indukcyjne mają więcej prądów wirowych, a także prądu harmonicznego.

Zastosowania/Zastosowania

Zastosowania cewek indukcyjnych z rdzeniem żelaznym obejmują następujące elementy.

• Te cewki indukcyjne są używane w obwodach filtrów do stabilizacji napięcia tętnienia.
• Jest niezwykle przydatny w aplikacjach AF i zasilaczach przemysłowych.
• Mogą być używane jako dławiki AF w lampach fluorescencyjnych.
• Są one stosowane w systemach inwerterowych.
• Są one używane w szybkim tranzycie i kondycjonowaniu mocy.

Jest to zatem przegląd żelaznego rdzenia induktor – działa z aplikacjami. Ogólnie rzecz biorąc, wiele cewek indukcyjnych zawiera rdzeń magnetyczny wykonany z żelaza lub ferrytu umieszczonego w cewce. Efektem żelaznego rdzenia w cewce indukcyjnej jest zwiększenie pola magnetycznego, a tym samym indukcyjności. Wartości indukcyjności tych cewek indukcyjnych są bardzo wysokie ze względu na ich żelazny rdzeń. Mogą więc obsłużyć maksymalną moc, chociaż są ograniczone w zakresie wysokich częstotliwości. Są one najczęściej używane w zastosowaniach o niskiej częstotliwości, takich jak sprzęt audio. Oto pytanie do ciebie, co to jest induktor z rdzeniem powietrznym ?