Induktor sa željeznom jezgrom: konstrukcija, formula, rad i njegova primjena

Induktor sa željeznom jezgrom: konstrukcija, formula, rad i njegova primjena

Induktori se koriste za pretvorbu električne energije u gotovo svakom krugu energetske elektronike. To su uređaji za pohranu aktivne energije koji se koriste za pružanje pohranjene energije između različitih načina rada unutar kruga. Osim toga, mogu raditi i kao filtri, posebno za valne oblike promijenjene struje i također pružaju ograničenje prolazne struje unutar prigušnih sklopki. Induktori klasificiraju se u različite vrste ovisno o specifičnim materijalima i metodama konstrukcije gdje svaka vrsta induktora ima neke prednosti. Dakle, ovaj članak raspravlja o jednoj od vrsta induktora poput induktor sa željeznom jezgrom – rad s aplikacijama.




Što je induktor sa željeznom jezgrom?

Induktor fiksne vrijednosti u kojem se unutar zavojnice koristi željezna jezgra za povećanje vrijednosti induktiviteta induktora poznat je kao induktor sa željeznom jezgrom. Ovi induktori imaju vrlo nizak induktivnost vrijednost i željezna jezgra ovog induktora ima vrlo jedinstvene magnetske karakteristike koje jačaju magnetsko polje. The simbol induktora sa željeznom jezgrom prikazan je u nastavku.

  Simbol induktora željezne jezgre
Simbol induktora željezne jezgre

Konstrukcija induktora sa željeznom jezgrom

Induktor sa željeznom jezgrom dizajniran je s izoliranom bakrenom žicom u obliku zavojnice koja se omata oko željezne jezgre. Ovaj vodljivi materijal jednostavno pomaže u pojačavanju magnetskog polja induktora čineći induktor boljim u pohranjivanju magnetske energije u usporedbi s induktorom sa zračnom jezgrom s istim brojem zavoja.





U konvencionalnom dizajnu, željezna jezgra bi se povezala oko geometrijskog oblika koji okružuje spiralno konstruiranu zavojnicu. Žice često uključuju materijale poput nikla, legure nikla i željeza, magnezija i kadmija. Ove se žice koriste u rasponu veličina od 0,014 do 0,56 mm, ovisno o trenutnim razinama primjene i rasponu frekvencija koje pokriva induktivna komponenta. Količina zavoja koji se međusobno namotavaju određuje električnu indukciju unutar sustava žičanih vodiča koja nastaje kada se napon primijeni na namote komponente.

Tradicionalni dizajn induktora s magnetskom jezgrom koristi željeznu jezgru i feritni materijal koji je omotan magnetskim krugovima kako bi se osigurao željeni induktivitet. Tipična konstrukcija željezne jezgre sastoji se od geometrije u kojoj su dvije ili više paralelnih cilindričnih pregrada namotane najvjerojatnije na trn i zatim obložene epoksidnom smolom kako bi se stvorila potrebna magnetska barijera oko unutrašnjosti cilindričnih prostora. Ovaj uzdužni namot obično je povezan tako da tvori zatvorenu petlju koja odgovara duljini našeg materijala jezgre pi.



  Konstrukcija induktora sa željeznom jezgrom
Konstrukcija induktora sa željeznom jezgrom

Princip rada

Princip rada induktora sa željeznom jezgrom temelji se na svojstvu da je magnetska indukcija proporcionalna brzini promjene magnetskog toka kroz krug. Dakle, kada se izmjenična struja propusti kroz zavojnicu od jednog zavoja na bazi željeza, magnetsko polje elektriciteta u zavojnici pokušava proći pored osi što rezultira stvaranjem vrtložnih struja unutar metala. Ove struje stvaraju magnetsko polje koje djeluje protiv primara, što rezultira suprotnim magnetskim polaritetom i tako poništava napon iz curenja u žicama. Što više zavoja ima u svitku i njegov otpor, to je učinak poništavanja jači. Zbog toga se velike količine električne energije mogu unijeti u vodiče sa željeznom jezgrom bez ikakvih oštećenja.

  PCBWay

Osim toga, kada se jezgra pomiče unutar i izvan žičane zavojnice, može promijeniti induktivitet. U usporedbi s induktorima sa zračnom jezgrom, ovi induktori su bolji u pohranjivanju magnetske energije jer željezni materijal pomaže u pojačavanju magnetskog polja induktora.

Induktor sa željeznom jezgrom u odnosu na zračnu jezgru

Razlike između induktora sa željeznom i zračnom jezgrom uključuju sljedeće.

Induktor sa željeznom jezgrom

Induktor zračne jezgre

Induktori sa željeznom jezgrom koriste magnetske jezgre od ferita/željeza.

Vodiči zračne jezgre mogu koristiti keramiku, plastiku ili druge nemagnetske materijale; inače, imaju samo zrak unutar namota.
Ovi induktori imaju velike vrijednosti induktiviteta. Induktori sa zračnom jezgrom imaju niske vrijednosti induktiviteta.
Ovi induktori su superiorni u pohranjivanju magnetske energije. Ovi induktori nisu bolji u pohranjivanju magnetske energije.
Ovi induktori obično imaju neke gubitke u jezgri.

Ovi induktori su vrlo učinkoviti na visokim frekvencijama, tako da ne pate od gubitka jezgre.
Ove su velike veličine. Ove su male veličine.
Induktori rade na do nekoliko stotina MHz (megaherca) Induktori rade na frekvenciji do 1 GHz.
Oni se često koriste u aplikacijama koje se temelje na niskim frekvencijama kao što su audio uređaji, napajanja u industriji, inverterski sustavi itd. Oni se često koriste u visokofrekventnim aplikacijama kao što su TV i radio prijemnici.

Formula induktora željezne jezgre

U induktoru, ako je korištena šipka magnetska poput željeza ili ferita, tada će se povećati induktivitet induktora. Slično, ako je upotrijebljena šipka nemagnetska poput bakra ili bilo kojeg drugog materijala, tada će smanjiti induktivitet induktora. Formula za izračun induktiviteta je;

L = µ0 µr N^2A/l

Gdje

'N' broj zavoja.
duljina 'l'.
‘µ0’ je propusnost slobodnog prostora.
'µr' je relativna propusnost.
‘µr’ za željezo je veći od 1 (>1)
‘µr’ za bakar je manji od 1 (<1)
'A' je područje zavojnice.

Kako odabrati induktor sa željeznom jezgrom?

Induktori imaju različita svojstva i funkcije ovisno o svom obliku, materijalu jezgre ili upotrebi. Dakle, treba biti svjestan ovih funkcija i svojstava kako bi se odabrao ispravan induktor za određenu primjenu. Dakle, postoje mnogi čimbenici koje treba uzeti u obzir pri odabiru induktora sa željeznom jezgrom kao što su izvedba induktora, zahtjevi strujnog kruga, RF razmatranja, veličina i zaštita induktora, postotak tolerancije itd. Dakle, čimbenici koji utječu na treba uzeti u obzir induktivitet.

Čimbenici koji utiču

U bilo kojoj vrsti induktora, postoje neki čimbenici koji utječu na induktivitet zavojnice koji se raspravljaju u nastavku.

Broj zavoja unutar zavojnice

Ako je broj zavoja unutar zavojnice veći, tada će veličina induktiviteta biti veća.

Duljina zavojnice

Kad je duljina svitka veća, tada će veličina induktiviteta biti manja.

Materijal jezgre

Ako je magnetska permeabilnost materijala jezgre veća, tada će induktivitet biti veći.

Prednosti i nedostatci

The prednosti induktora sa željeznom jezgrom uključuju sljedeće.

  • Ovi induktori imaju manje gubitaka.
  • Njegova veličina i konstrukcija su jednostavni.
  • Ova vrsta induktora ima visok Q-faktor.
  • Ovi induktori imaju veliku vrijednost induktiviteta.

The nedostaci indukcije željeznom jezgrom rs uključuju sljedeće.

  • U ovim induktorima gubitak se povećava na visokim frekvencijama.
  • Ovaj induktor ima kompliciranu izolaciju.
  • Ovi induktori imaju više vrtložnih struja i također nazivnu harmonijsku struju.

Primjene/upotrebe

Primjene induktora sa željeznom jezgrom uključuju sljedeće.

  • Ovi induktori se koriste u krugovima filtera za stabilizaciju valovitog napona.
  • Iznimno je koristan unutar AF aplikacija i industrijskih izvora napajanja.
  • Mogu se koristiti kao AF prigušnice unutar fluorescentnih svjetiljki.
  • Koriste se u inverterskim sustavima.
  • Koriste se u brzom prijevozu i kondicioniranju energije.

Dakle, ovo je pregled željezne jezgre induktor – radni s aplikacijama. Općenito, mnogi induktori uključuju magnetsku jezgru koja je napravljena od željeza ili ferita raspoređenih u zavojnici. Učinak željezne jezgre u induktoru je povećanje magnetskog polja, a time i induktiviteta. Vrijednosti induktiviteta ovih induktora su vrlo visoke zbog njihove željezne jezgre. Stoga mogu podnijeti maksimalnu snagu iako su ograničeni unutar visokofrekventnog kapaciteta. Uglavnom se koriste u aplikacijama koje se temelje na niskim frekvencijama poput audio opreme. Evo pitanja za vas, što je an induktor zračne jezgre ?