Ferritkärninduktor: arbete, typer, beräkning, förluster och dess tillämpningar

Induktorn är en elektronisk komponent som används för att lagra elektrisk energi i magnetfältet när elektrisk ström tillförs genom hela den. Induktorer görs normalt till en spole med en isolerad tråd lindad. Närhelst ström tillförs genom hela denna spole från vänster till höger sida, genereras ett magnetfält i medurs riktning. Så induktorer kommer att motstå alla förändringar inom strömmen som flyter genom dem. Generellt finns induktorer i tre typer av luftkärna, järnkärna och ferritkärna. Induktorerna med luft- och järnkärna har helt enkelt lägsta frekvensdrift, högre förluster och låga induktans medan ferritkärninduktorn har hög permeabilitet, hög induktans och fast värde. Så den här artikeln ger kort information om en ferritkärninduktor – arbeta med applikationer.

Vad är ferritkärninduktor?

En ferritkärninduktordefinition är en passiv elektrisk komponent med två terminaler som används för att motstå förändringar i den elektriska strömmen som flyter genom den. Denna induktor använder ett ferritmaterial som huvudkärnan som har hög elektrisk resistivitet & hög magnetisk permeabilitet. Medan du använder ferritkärnor inuti induktorer , olika faktorer måste beaktas som hög mättnad, hög impedans, färre förluster, stabilitet inom temperatur och materialegenskaper. Så det används vanligtvis med kraftleverantörer och krafthanteringsapplikationer. Symbolen för ferritkärnan visas nedan.

Vi vet att i en ferritkärninduktor används ferritmaterial som en kärna. Så ferritens allmänna sammansättning är XFe2O4, där 'X' betyder övergångsmaterial. I allmänhet finns ferriter som används i induktorer tillgängliga i två typer av mjuka ferriter och hårda ferriter.

Mjuka ferritmaterial har förmågan att vända sin polaritet utan någon yttre energi.
Hårda ferriter är permanentmagneter där polariteten inte kommer att variera ens när magnetfältet är löst.

Arbetsprincip för ferritkärninduktor

Ferritkärninduktor fungerar genom att tillåta strömflödet att generera ett magnetfält och förändringen inom magnetfältet resulterar i att en motsatt ström flyter. Så de ändrar energin från elektrisk till magnetisk och lagrar energin inom dem.

Ferritkärninduktor använder ferritkärnmaterial som är en typ av magnetisk kärna gjord med ferrit. När dessa metallkärnor väl har använts i dessa induktorer kommer det föränderliga magnetfältet att uppvisa stora virvelströmmar på grund av kärnans (metallens) elektriska ledningsförmåga. Så dessa strömmar flyter i induktorerna tillsammans med den slutna strömkretsen.

Rollen för ferritkärnan i dessa induktorer är att hjälpa till att förbättra induktorns prestanda genom att helt enkelt ge maximal permeabilitet för spolen för att öka deras induktans och magnetfält.

I allmänhet sträcker sig intervallet för permeabiliteten inom ferritkärninduktorerna från 1400 till 15 000 baserat på den använda ferritmaterialtypen. Så dessa induktorer har hög induktans som utvärderas med andra typer av induktorer av luftkärnor.

Hur man beräknar induktansen för en ferritkärninduktor?

I ferritinduktorer är termen ferrit en uppsättning keramiska material inklusive några starka elektromagnetiska egenskaper som hög permeabilitet i kombination med låg elektrisk ledningsförmåga.

En enkel ferritinduktor kan utformas genom att linda minst 20 varv tråd runt en ferritstav. Så induktansen hos en ferritstav kan mätas med hjälp av en induktansmätare. Här betecknas induktansen med 'L' och antalet varv indikeras med 'N.'

Beräkna nu ferritinduktorns AL-värde. Här är värdet på 'AL' basförhållandet mellan induktansen av en specificerad ferritkärna och nr. av svängar. Följande formel används för att beräkna AL-värdet.

AL = [(100/N)^2)] x L.

Till exempel, om du mätte 'L'-värdet i steg-1 som 15 uH, kommer det ekvivalenta 'AL'-värdet att vara:

AL = [(100/20)^2] x 15uH =(5^2) x 15uH = 25 x 15uh = 375 uH.

Följande formel används för att beräkna induktansvärdet (L) genom att använda AL-värdet för 'N'.

L = AL/[(100/N)^2].

Till exempel: Om N är 10, L = 375/[(100/10)^2] = 375/[10^2] = 375/100 = 3,75uH.

Om N = 20, L = 375/[(100/20)^2] = 375/[5^2] = 375/25 = 15uH.

Ovanifrån kan vi notera att när N ökar så kommer induktansen att ökas. Detta beror främst på att man placerar ett antal trådvarv runt en slinga, och sedan fokuserar det magnetfältet till ett mindre utrymme, varhelst det kan vara mer effektivt och producera mer induktans.

Ferritkärnas induktoregenskaper

De ferritkärnas induktoregenskaper inkluderar följande.

• Ferritkärninduktorer har låga virvelströmsförluster, hög elektrisk resistivitet och hög permeabilitet. Så dessa egenskaper kommer att göra dessa induktorer att använda i högfrekvensapplikationer.
• I dessa typer av induktorer kommer strömflödet att generera ett magnetfält och variationen inom magnetfältet kommer att resultera i att en motsatt ström flyter.
• De ändrar energin från elektrisk form till magnetisk och lagrar denna omvandlade energi inom dem.
  De tillåter likströmmar men inte växelströmmar att flyta genom dem vid maximala frekvenser.
• De har högkvalitativa faktorer, minimalt ströfält, hög induktans och prestanda över temperatur.

Förluster

Ferritkärninduktorer uppvisar förluster som virvelström och hysteres. Dessa induktorer beror huvudsakligen på frekvensnivåer. I denna typ av induktor ökar virvelströmsförlusterna exponentiellt medan hysteresförlusterna linjärt ökar med ökningen av flöde och frekvens.

Av dessa två förluster i denna induktor är hysteresförlusten den ledande dock upp till en frekvensnivå som beror på kärnans prestanda, bortom vilken virvelströmsförlusten är i majoriteten.

Fördelar och nackdelar

De fördelarna med ferritkärninduktorer inkluderar följande.

• Ferritkärninduktorerna kan drivas vid höga och medelhöga frekvenser.
• Denna induktor har färre virvelströmsförluster.
• Dessa induktorer spelar en betydande roll för att kontrollera olika parametrar som hysteresförlust och temperaturkoefficient genom justering av luftgapet.
• De ger full visning.
• Den har det maximala induktansvärdet.
• Denna induktor ger ett lämpligt induktansvärde även för högre värden.
• Den har maximal permeabilitet med mindre förlust.
• Q-faktor kan ställas in i ett nödvändigt frekvensband.

Nackdelar

De nackdelar med ferritkärninduktorer inkluderar följande.

• I ferritkärninduktorer kommer förlusten att öka vid högre frekvenser.
• Dessa induktorer har komplicerad isolering.
• De har en mer virvelström och även harmonisk strömstyrka.

Tillämpningar av ferritkärninduktor

De tillämpningar av ferritkärninduktorer inkluderar följande.

• Ferritkärninduktorer används huvudsakligen i olika elektriska kretsapplikationer som bredband, effektomvandling och störningsdämpning.
• Dessa induktorer används i spolar som aktiveras mellan ett AF till 100 MHz frekvensområde.
• Dessa är tillämpliga i krafttransformatorer som arbetar från 1 till 200 kHz lågfrekvensområde.
• Dessa används på både höga och medelhöga frekvenser.
• Dessa induktorer används i omkopplingskretsar, Pi-filter , och även inom ferritstavsantennen som huvudsakligen är konstruerad för MW (medelvågs) mottagare.
• Dessa används i strömförsörjning eller kraftkonditioneringskomponenter.

Detta är alltså en översikt över ferritkärninduktorn som är en induktor med fast värde. Denna induktor har en ferritkärna anordnad inuti spolen. Andra induktorer som luftkärna och järnkärna har mindre induktansvärde, fler förluster och begränsad frekvensdrift. Så genom att använda ferritkärninduktorer kan dessa problem besegras. Så denna induktor är det rätta valet för olika elektriska krav. Här är en fråga till dig, vilken funktion har en induktor?