Iron Core Inductor: Κατασκευή, Φόρμουλα, Εργασία & Εφαρμογές του

Τα πηνία χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας σχεδόν σε κάθε κύκλωμα ηλεκτρονικών ισχύος. Αυτές είναι συσκευές αποθήκευσης ενεργής ενέργειας, που χρησιμοποιούνται για την παροχή αποθηκευμένης ενέργειας μεταξύ διαφορετικών τρόπων λειτουργίας μέσα σε ένα κύκλωμα. Επιπλέον, μπορούν επίσης να λειτουργήσουν ως φίλτρα, ειδικά για κυματομορφές μεταγωγής ρεύματος και παρέχουν επίσης περιορισμό μεταβατικού ρεύματος εντός των snubber switches. Επαγωγείς ταξινομούνται σε διαφορετικούς τύπους ανάλογα με τα συγκεκριμένα υλικά & τις μεθόδους κατασκευής όπου κάθε τύπος πηνίου έχει κάποια οφέλη. Έτσι, αυτό το άρθρο εξετάζει έναν από τους τύπους πηνίων όπως πηνίο σιδήρου πυρήνα – εργασία με εφαρμογές.

Τι είναι το Iron Core Inductor;

Ο επαγωγέας σταθερής τιμής στον οποίο χρησιμοποιείται ένας πυρήνας σιδήρου μέσα στο πηνίο για την αύξηση της τιμής επαγωγής ενός επαγωγέα είναι γνωστός ως επαγωγέας πυρήνα σιδήρου. Αυτοί οι επαγωγείς έχουν πολύ χαμηλό επαγωγή τιμή και ο σιδερένιος πυρήνας αυτού του επαγωγέα έχει πολύ μοναδικά μαγνητικά χαρακτηριστικά που ενισχύουν το μαγνητικό πεδίο. ο σύμβολο πηνίου πυρήνα σιδήρου φαίνεται παρακάτω.

Κατασκευή Πηνίου Πυρήνα Σιδήρου

Ο επαγωγέας πυρήνα σιδήρου είναι σχεδιασμένος με ένα αγώγιμο υλικό με μόνωση χάλκινου σύρματος που τυλίγει γύρω από έναν πυρήνα σιδήρου. Αυτό το αγώγιμο υλικό βοηθά απλώς στην ενίσχυση του μαγνητικού πεδίου του επαγωγέα κάνοντας τον επαγωγέα καλύτερο στην αποθήκευση μαγνητικής ενέργειας σε σύγκριση με έναν επαγωγέα πυρήνα αέρα με τον ίδιο αριθμό στροφών.

Σε ένα συμβατικό σχέδιο, ένας σιδερένιος πυρήνας θα συρμάτιζε γύρω από ένα γεωμετρικό σχήμα που περικλείει ένα ελικοειδώς κατασκευασμένο πηνίο. Τα σύρματα συχνά περιλαμβάνουν υλικά όπως κράματα νικελίου-νικελίου-σιδήρου, μαγνήσιο και κάδμιο. Αυτά τα καλώδια χρησιμοποιούνται σε εύρος μεγέθους από 0,014 έως 0,56 mm, ανάλογα με τα τρέχοντα επίπεδα της εφαρμογής και το εύρος συχνοτήτων που καλύπτονται από το επαγωγικό εξάρτημα. Η ποσότητα των στροφών αλληλοτύλιξης καθορίζει την ηλεκτρική επαγωγή εντός του συστήματος αγωγού καλωδίων που παράγεται όταν εφαρμόζεται τάση στις περιελίξεις του εξαρτήματος.

Ένας παραδοσιακός σχεδιασμός ενός επαγωγέα μαγνητικού πυρήνα χρησιμοποιεί έναν πυρήνα σιδήρου και ένα υλικό φερρίτη που είναι τυλιγμένο με μαγνητικά κυκλώματα για να παρέχει την επιθυμητή επαγωγή. Ένα τυπικό σχέδιο με πυρήνα σιδήρου αποτελείται από μια γεωμετρία στην οποία δύο ή περισσότερα παράλληλα κυλινδρικά χωρίσματα τυλίγονται πιθανότατα σε έναν άξονα και στη συνέχεια επικαλύπτονται με εποξειδική ρητίνη για να δημιουργήσουν το απαραίτητο μαγνητικό φράγμα γύρω από το εσωτερικό των κυλινδρικών χώρων. Αυτή η διαμήκης περιέλιξη συνήθως συνδέεται για να σχηματίσει έναν κλειστό βρόχο που αντιστοιχεί στο μήκος του υλικού του πυρήνα μας pi.

Αρχή λειτουργίας

Η αρχή λειτουργίας ενός πηνίου πυρήνα σιδήρου βασίζεται στην ιδιότητα ότι η μαγνητική επαγωγή είναι ανάλογη με τον ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής μέσω ενός κυκλώματος. Έτσι, όταν ένα εναλλασσόμενο ρεύμα περνά μέσα από ένα πηνίο μιας στροφής με βάση το σίδερο, το μαγνητικό πεδίο του ηλεκτρισμού στο πηνίο προσπαθεί να ωθήσει πέρα ​​από τον άξονα με αποτέλεσμα τα δινορεύματα που σχηματίζονται μέσα στο μέταλλο. Αυτά τα ρεύματα δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο που δρα ενάντια στο πρωτεύον, με αποτέλεσμα μια αντίθετη μαγνητική πολικότητα και έτσι ακυρώνοντας την τάση από διαρροές στα καλώδια. Όσο περισσότερες στροφές υπάρχουν σε ένα πηνίο και η αντίστασή του τόσο πιο ισχυρό είναι αυτό το αποτέλεσμα ακύρωσης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μεγάλες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας μπορούν να τροφοδοτηθούν σε αγωγούς πυρήνα σιδήρου χωρίς να προκληθούν ζημιές.

Επιπλέον, όταν ο πυρήνας μετακινείται μέσα και έξω από το πηνίο σύρματος, μπορεί να αλλάξει την αυτεπαγωγή. Σε σύγκριση με τους επαγωγείς πυρήνα αέρα, αυτοί οι επαγωγείς είναι ανώτεροι στην αποθήκευση μαγνητικής ενέργειας επειδή το υλικό σιδήρου βοηθά στην ενίσχυση του μαγνητικού πεδίου ενός επαγωγέα.

Iron Core Inductor Vs Air Core

Οι διαφορές μεταξύ των πηνίων πυρήνα σιδήρου και πυρήνα αέρα περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

Φόρμουλα Iron Core Inductor

Στον επαγωγέα, εάν η ράβδος που χρησιμοποιείται είναι μαγνητική όπως ο σίδηρος ή ο φερρίτης, τότε θα αυξήσει την επαγωγή του επαγωγέα. Ομοίως, εάν η ράβδος που χρησιμοποιείται είναι μη μαγνητική όπως ο χαλκός ή οποιοδήποτε άλλο υλικό, τότε θα μειώσει την επαγωγή του επαγωγέα. Ο τύπος για τον υπολογισμό της επαγωγής είναι:

L = μ0 μr N^2A/l

Οπου

«N» αριθμός στροφών.
μήκος «l».
Το «μ0» είναι η διαπερατότητα του ελεύθερου χώρου.
Το «μr» είναι σχετική διαπερατότητα.
Το «μr» για τον σίδηρο είναι μεγαλύτερο από 1 (>1)
Το «μr» για τον χαλκό είναι μικρότερο από 1 (<1)
Το «Α» είναι μια περιοχή του πηνίου.

Πώς να επιλέξετε ένα πηνίο πυρήνα σιδήρου;

Τα πηνία έχουν διαφορετικές ιδιότητες και λειτουργίες με βάση το σχήμα, το υλικό πυρήνα ή τη χρήση τους. Επομένως, θα πρέπει να γνωρίζει κανείς αυτές τις λειτουργίες και ιδιότητες προκειμένου να επιλέξει το σωστό πηνίο για μια συγκεκριμένη εφαρμογή. Επομένως, υπάρχουν πολλοί παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή ενός πηνίου σιδήρου, όπως η απόδοση ενός επαγωγέα, οι απαιτήσεις του κυκλώματος, οι εκτιμήσεις ραδιοσυχνοτήτων, το μέγεθος και η θωράκιση ενός επαγωγέα, το ποσοστό ανοχής κ.λπ. Έτσι οι παράγοντες που επηρεάζουν την θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η επαγωγή.

Επηρεαζόμενοι Παράγοντες

Σε κάθε τύπο επαγωγέα, υπάρχουν ορισμένοι παράγοντες που επηρεάζουν την επαγωγή του πηνίου που συζητούνται παρακάτω.

Αριθμός στροφών εντός του πηνίου

Εάν ο αριθμός των στροφών μέσα στο πηνίο είναι μεγαλύτερος, τότε το μέγεθος της αυτεπαγωγής θα είναι μεγαλύτερο.

Μήκος πηνίου

Όταν το μήκος του πηνίου είναι μεγαλύτερο, τότε το μέγεθος της αυτεπαγωγής θα είναι μικρότερο.

Υλικό πυρήνα

Εάν η μαγνητική διαπερατότητα του υλικού του πυρήνα είναι μεγαλύτερη, τότε η επαγωγή θα είναι μεγαλύτερη.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

ο πλεονεκτήματα των πηνίων πυρήνα σιδήρου περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Αυτοί οι επαγωγείς έχουν λιγότερες απώλειες.
• Το μέγεθος και η κατασκευή του είναι απλά.
• Αυτός ο τύπος πηνίου έχει υψηλό παράγοντα Q.
• Αυτοί οι επαγωγείς έχουν μεγάλη τιμή επαγωγής.

ο μειονεκτήματα της επαγωγής πυρήνα σιδήρου rs περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Σε αυτούς τους επαγωγείς, η απώλεια αυξάνεται σε υψηλές συχνότητες.
• Αυτός ο επαγωγέας έχει περίπλοκη απομόνωση.
• Αυτοί οι επαγωγείς έχουν περισσότερο δινορρεύμα και επίσης αρμονικό ρεύμα.

Εφαρμογές/Χρήσεις

Οι εφαρμογές των πηνίων πυρήνα σιδήρου περιλαμβάνουν τις ακόλουθες.

• Αυτοί οι επαγωγείς χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα φίλτρων για τη σταθεροποίηση της τάσης κυματισμού.
• Είναι εξαιρετικά χρήσιμο σε εφαρμογές AF και βιομηχανικά τροφοδοτικά.
• Αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως τσοκ AF μέσα σε λαμπτήρες φθορισμού.
• Αυτά χρησιμοποιούνται σε συστήματα inverter.
• Αυτά χρησιμοποιούνται σε ταχεία μεταφορά και κλιματισμό ισχύος.

Έτσι, αυτή είναι μια επισκόπηση ενός πυρήνα σιδήρου επαγωγέας – εργασίας με εφαρμογές. Γενικά, πολλοί επαγωγείς περιλαμβάνουν έναν μαγνητικό πυρήνα που είναι κατασκευασμένος από σίδηρο ή φερρίτη που είναι διατεταγμένοι στο πηνίο. Η επίδραση του πυρήνα του σιδήρου στον επαγωγέα είναι να αυξήσει το μαγνητικό πεδίο και επομένως την επαγωγή. Οι τιμές αυτεπαγωγής αυτών των επαγωγέων είναι πολύ υψηλές λόγω του σιδερένιου πυρήνα τους. Έτσι, μπορούν να χειριστούν τη μέγιστη ισχύ, παρόλο που περιορίζονται σε χωρητικότητα υψηλής συχνότητας. Αυτά χρησιμοποιούνται κυρίως σε εφαρμογές βασισμένες σε χαμηλές συχνότητες, όπως εξοπλισμός ήχου. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι ένα πηνίο πυρήνα αέρα ?