Toroidal induktor: konstruktion, bearbetning, färgkoder och dess tillämpningar

Induktorer är de viktigaste komponenterna i den elektriska domänen. Jämfört med andra typer av induktorer , toroidal induktor spelar en nyckelroll i olika industriella och kommersiella utrustningar eftersom dessa induktorer är välkända på grund av deras specifika nivåer av strömkapacitet och induktans . Så för närvarande är många industrier beroende av toroidinduktorer för att möta internationella standarder som kräver minimala elektromagnetiska fält inom tillverkning av konsumentvaror. I många elektroniska enheter används dessa induktorer för att begränsa utsläppen av magnetfältet, vilket kan ha mycket allvarliga hälsoeffekter för konsumenterna. Så för att övervinna dessa utsläpp måste elektroniktillverkare använda förstklassiga toroidmaterial. Den här artikeln diskuterar en översikt av en Toroidal induktor – arbeta med applikationer.

Vad är toroidal induktor?

En isolerad spole lindad på en ringformad magnetisk kärna som är gjord av olika material som ferrit, pulveriserat järn, etc är känd som en toroidinduktor. Dessa induktorer har mer induktans för varje varv och de kan bära extra ström jämfört med solenoider med samma material och storlek. Så dessa används mest där stora induktanser är nödvändiga. Den toroidformade induktorsymbolen visas nedan. Det finns olika typer av toroidinduktorer som standard toroid, SMD power, High-temperature, Coupled toroid, Common mode toroid induktorer, etc.

Toroidal induktorkonstruktion

Toroidformade induktorer är konstruerade med en munk eller cirkulär ringformad magnetisk kärna som är lindad med en längd koppartråd. Dessa ringar är gjorda med olika ferromagnetiska material som kiselstål, ferrit, laminerat järn, järnpulver eller nickel. Denna typ av induktor har höga kopplingsresultat mellan lindning och tidig mättnad.

Denna konstruktion ger den minsta förlusten inom magnetiskt flöde som hjälper till att undvika koppling av magnetiskt flöde av andra enheter. Denna induktor har höga induktansvärden och maximal energiöverföringseffektivitet vid lågfrekventa applikationer.

Arbetsprincip

En toroidinduktor fungerar helt enkelt på samma sätt som vilken annan induktor som helst som används för att öka frekvenserna till de nödvändiga nivåerna. En toroidinduktor vrider sig för att inducera en högre frekvens. Dessa är ekonomiska och mer effektiva att använda jämfört med solenoider.

När ström tillförs genom toroidinduktorn genererar den ett magnetfält runt den. Så den genererade magnetiska fältstyrkan beror huvudsakligen på flödet av strömvärdet.

Magnetfältets flöde beror också på antalet vridningar som är vinkelräta mot strömmens flöde. Detta flöde ändras med samma hastighet när förändringen inom strömmen flyter genom induktorn. När flödet ansluter till spolen, inducerar det en elektromotorisk kraft i spolen i en omvänd riktning av pålagd spänning.

Toroidal induktor färgkod

För närvarande är toroidformade kärnor tillgängliga som belagda och obelagda för användning i en mängd olika applikationer. De belagda kärnorna ger en jämnare hörnradie samt en lindningsyta. I dessa kärnor är en beläggning användbar för att ge ytterligare kanttäckning, kantskydd och en isoleringsfunktion.

Det finns olika färgbeläggningar som används i toroidformade kärnor som epoxifärg och parylenbeläggning. Epoxifärg finns i olika färger som blå, grå & grön med CFR. Epoxibeläggning är godkänd av UL och används främst för beläggning av de toroidformade kärnorna.

• Parylenbeläggning används främst för små toroidformade kärnringar som har en beläggning med låg tjocklek och hög dielektrisk hållfasthet.
• Toroidformade kärnor beläggning gör att den initiala permeabiliteten sjunker baserat på storleken på kärnan. Så detta kan också inträffa när de toroidformade kärnorna utsätts för hög permeabilitet och högre lindningskrafter.
  Det finns många fördelar med att använda färgbelagda toroidformade kärnor.
• Dessa kärnor är väl matchade med olika typer av beläggningar som epoxi, parylen och pulverbeläggningar för att enkelt öka lindningen och även förbättra spänningsavbrott.
• Temperaturintervallet för epoxibeläggningar för att fungera är upp till 200 grader Celsius.
• Beläggningen ger skydd för kanterna och även en isoleringsfunktion till kärnorna.
• Toroidbeläggningen krävs för att generera en isoleringsbarriär mellan tråd och toroidformade kärnor för att undvika kortslutning.
• Färgbeläggningen påverkar inte toroidens AL-värde.
• En toroidformad kärna med epoxibeläggning ger många fördelar som styrka, hållbarhet, fuktbeständighet, kemisk beständighet och starka dielektriska egenskaper.

Toroidal induktormagnetfält

Det toroidformade induktormagnetfältet beräknas med hjälp av följande formel.

B = (μ0 N I/2 π r)

Var

'I' betecknar mängden strömflöde genom toroidal.
'r' är medelradien för toroid.
'n' är nej. varv för varje enhetslängd.
N = 2rn är toroidens genomsnittliga antal varv för varje enhetslängd.

Fördelar och nackdelar

De fördelarna med toroidformade induktorer inkluderar följande.

• Dessa induktorer är lätta.
  En toroidformad induktor är mer kompakt jämfört med andra formade kärnor eftersom de är gjorda med färre material.
• Toroidinduktorer genererar hög induktans eftersom kärnan med sluten slinga har ett starkt magnetfält och de avger mycket låg elektromagnetisk interferens.
• Dessa är mycket tystare jämfört med andra typiska induktorer på grund av avsaknaden av ett luftgap.
• Toroidinduktorn har en kärna med sluten slinga, så den kommer att ha ett högt magnetfält, högre induktans och Q-faktor.
• Lindningarna är ganska korta och lindade i ett slutet magnetfält, så det kommer att öka den elektriska prestandan, effektiviteten och minska distorsion och kanteffekter.
• På grund av jämvikten hos en toroid kommer ett litet magnetiskt flöde att strömma ut från kärnan är lågt. Så denna induktor är mycket effektiv och utstrålar mindre EMI (elektromagnetisk störning) till närliggande kretsar.

De nackdelar med toroidformade induktorer inkluderar följande.

• Den toroidformade kärnan orsakar problem ibland, antingen under faktisk drift och testning.
• Det är mycket svårt att linda med maskin.
• I dessa induktorer är det mer komplicerat att uppnå isolering och också mycket svårt att ha ett magnetiskt gap mellan lindningarna.
• Toroider är svårare att linda och även att trimma. Men de är mer effektiva när det gäller att producera nödvändiga induktanser. För samma induktans som en vanlig solenoid kräver en toroid färre varv och kan göras mindre i storlek.

Ansökningar

Tillämpningarna av toroidformade induktorer inkluderar följande.

• Dessa induktorer används i olika branscher från telekomindustrin till sjukvården.
• Toroidinduktorer är tillämpliga inom telekommunikation, medicinsk utrustning, industriella kontroller, musikinstrument, ballaster, elektroniska bromsar, kylutrustning, elektroniska kopplingar, flyg- och kärnkraftsfält, förstärkare & luftkonditioneringsutrustning.
• Dessa används i olika elektroniska kretsar som växelriktare, nätaggregat och förstärkare och även i elektrisk utrustning som datorer, radioapparater, TV-apparater och ljudsystem.
• Dessa används för att uppnå energieffektivitet när låga frekvenser behöver induktans.
• Dessa används i SMPS eller Switch mode strömförsörjning , EMI ( Elektromagnetisk störning ) känsliga kretsar och filterapplikationer.

Detta är alltså en översikt över en toroidformad induktor och det finns olika typer av induktorer tillgängliga som används i olika branscher. Valet av dessa induktorer beror huvudsakligen på olika egenskaper som höljets storlek, dimension, DC-resistans, tolerans, nominell induktans, förpackningstyp och strömstyrka. Alla dessa funktioner spelar en nyckelroll när du väljer den exakta toroidinduktorn för din specifika applikation. Här är en fråga till dig, vad är en luftkärninduktor?