Induttore con nucleo di ferrite: funzionamento, tipi, calcolo, perdite e sue applicazioni

L'induttore è un componente elettronico utilizzato per immagazzinare energia elettrica all'interno del campo magnetico una volta che la corrente elettrica viene fornita attraverso di esso. Gli induttori sono normalmente realizzati in una bobina con un filo avvolto isolato. Ogni volta che la corrente viene fornita attraverso questa bobina da sinistra a destra, viene generato un campo magnetico in senso orario. Quindi, gli induttori resisteranno a qualsiasi cambiamento all'interno della corrente che li attraversa. In generale, gli induttori sono disponibili in tre tipi di nucleo in aria, nucleo in ferro e nucleo in ferrite. Gli induttori del tipo con nucleo in aria e ferro trasportano semplicemente operazioni a frequenza minima, perdite maggiori e basse induttanza mentre l'induttore del nucleo di ferrite ha un'elevata permeabilità, un'elevata induttanza e un valore fisso. Quindi questo articolo fornisce brevi informazioni su a induttore con nucleo di ferrite – lavorare con le applicazioni.

Cos'è l'induttore con nucleo di ferrite?

Una definizione di induttore con nucleo di ferrite è un componente elettrico passivo a due terminali utilizzato per resistere ai cambiamenti nella corrente elettrica che lo attraversa. Questo induttore utilizza un materiale di ferrite come il nucleo principale che ha un'elevata elettricità resistività & alta permeabilità magnetica. Durante l'utilizzo di nuclei di ferrite all'interno induttori , diversi fattori devono essere considerati come alta saturazione, alta impedenza, minori perdite, stabilità all'interno della temperatura e proprietà del materiale. Quindi viene solitamente utilizzato con alimentatori e applicazioni di gestione dell'alimentazione. Il simbolo dell'induttore con nucleo in ferrite è mostrato di seguito.

Sappiamo che in un induttore con nucleo di ferrite, il materiale di ferrite viene utilizzato come nucleo. Quindi la composizione generale della ferrite è XFe2O4, dove 'X' indica materiale di transizione. Generalmente, le ferriti utilizzate negli induttori sono disponibili in due tipi di ferriti morbide e ferriti dure.

I materiali in ferrite morbida hanno la capacità di invertire la loro polarità senza alcuna energia esterna.
Le ferriti dure sono magneti permanenti in cui la polarità non varierà anche una volta che il campo magnetico è staccato.

Principio di funzionamento dell'induttore con nucleo in ferrite

L'induttore con nucleo di ferrite funziona consentendo al flusso di corrente di generare un campo magnetico e il cambiamento all'interno del campo magnetico provoca il flusso di una corrente opposta. Quindi cambiano l'energia da elettrica a magnetica e immagazzinano l'energia al loro interno.

L'induttore con nucleo in ferrite utilizza materiale con nucleo in ferrite che è un tipo di nucleo magnetico realizzato con ferrite. Una volta che questi nuclei metallici vengono utilizzati in questi induttori, il campo magnetico variabile mostrerà grandi correnti parassite dovute alla conduttività elettrica del nucleo (metallo). Quindi queste correnti scorrono negli induttori insieme al circuito chiuso della corrente.

Il ruolo del nucleo di ferrite in questi induttori è quello di aiutare a migliorare le prestazioni dell'induttore fornendo semplicemente la massima permeabilità alla bobina per aumentare la loro induttanza e campo magnetico.

Generalmente, l'intervallo di permeabilità all'interno degli induttori del nucleo di ferrite varia da 1400 a 15.000 in base al tipo di materiale di ferrite utilizzato. Quindi, questi induttori hanno un'elevata induttanza valutata con altri tipi di induttori da nuclei d'aria.

Come calcolare l'induttanza di un induttore con nucleo di ferrite?

Negli induttori di ferrite, il termine ferrite è un insieme di materiali ceramici che includono alcune forti proprietà elettromagnetiche come l'elevata permeabilità in combinazione con una bassa conduttività elettrica.

Un semplice induttore di ferrite può essere progettato avvolgendo un minimo di 20 spire di filo attorno a un'asta di ferrite. Quindi l'induttanza di una barra di ferrite può essere misurata con l'aiuto di un misuratore di induttanza. Qui, l'induttanza è indicata con 'L' e il numero di spire è indicato con 'N'.

Ora calcola il valore AL dell'induttore di ferrite. Qui il valore di 'AL' è la relazione di base tra l'induttanza di un nucleo di ferrite specificato e il n. di giri. La seguente formula viene utilizzata per calcolare il valore AL.

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

Ad esempio, se hai misurato il valore 'L' nel passaggio 1 come 15 uH, il valore 'AL' equivalente sarà:

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

La seguente formula viene utilizzata per calcolare il valore dell'induttanza (L) utilizzando il valore AL per 'N'.

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

Per esempio: se N è 10, L = 375/[(100/10)^2] = 375/[10^2] = 375/100 = 3.75uH.

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

Dall'alto possiamo notare che quando N aumenta, l'induttanza aumenterà. Ciò è dovuto principalmente al posizionamento di un numero di giri di filo attorno a un anello, quindi focalizza il campo magnetico in uno spazio minore, ovunque possa essere più efficiente e produrre più induttanza.

Caratteristiche dell'induttore del nucleo di ferrite

Il Caratteristiche dell'induttore con nucleo di ferrite include il seguente.

• Gli induttori con nucleo di ferrite hanno basse perdite di corrente parassita, elevata resistività elettrica e alta permeabilità. Quindi queste caratteristiche renderanno questi induttori utilizzabili in applicazioni ad alta frequenza.
• In questi tipi di induttori, il flusso di corrente genererà un campo magnetico e la variazione all'interno del campo magnetico provocherà il flusso di una corrente opposta.
• Cambiano l'energia dalla forma elettrica a quella magnetica e immagazzinano questa energia convertita al loro interno.
  Consentono alle correnti continue ma non alle correnti alternate di fluire attraverso di esse alle massime frequenze.
• Presentano fattori di alta qualità, campo di dispersione minimo, elevata induttanza e prestazioni rispetto alla temperatura.

Perdite

Gli induttori con nucleo in ferrite presentano perdite simili corrente parassita e isteresi. Questi induttori dipendono principalmente dai livelli di frequenza. In questo tipo di induttore, le perdite di corrente parassita aumentano esponenzialmente mentre le perdite di isteresi aumentano linearmente con l'aumento del flusso e della frequenza.

Di queste due perdite in questo induttore, la perdita di isteresi è la principale, tuttavia fino a un livello di frequenza che dipende dalle prestazioni del nucleo, oltre il quale la perdita di correnti parassite è la maggioranza.

Vantaggi e svantaggi

Il vantaggi degli induttori con nucleo di ferrite include il seguente.

• Gli induttori con nucleo in ferrite possono funzionare a frequenze alte e medie.
• Questo induttore ha meno perdite di correnti parassite.
• Questi induttori svolgono un ruolo significativo nel controllo di diversi parametri come la perdita di isteresi e il coefficiente di temperatura mediante la regolazione del traferro.
• Forniscono uno screening completo.
• Ha il massimo valore di induttanza.
• Questo induttore fornisce un valore di induttanza appropriato anche per valori più elevati.
• Ha la massima permeabilità con meno perdite.
• Il fattore Q può essere impostato in una banda di frequenza necessaria.

Svantaggi

Il svantaggi degli induttori con nucleo di ferrite include il seguente.

• Negli induttori con nucleo di ferrite, la perdita aumenterà a frequenze più elevate.
• Questi induttori hanno un isolamento complicato.
• Hanno una corrente più parassita e anche una corrente armonica.

Applicazioni dell'induttore con nucleo in ferrite

Il applicazioni di induttori con nucleo di ferrite include il seguente.

• Gli induttori con nucleo in ferrite sono utilizzati principalmente in diverse applicazioni di circuiti elettrici come la banda larga, la conversione di potenza e la soppressione delle interferenze.
• Questi induttori sono utilizzati in bobine attivate tra un intervallo di frequenza da AF a 100 MHZ.
• Questi sono applicabili nei trasformatori di potenza che funzionano nella gamma a bassa frequenza da 1 a 200 kHz.
• Questi sono usati sia alle alte che alle medie frequenze.
• Questi induttori sono utilizzati nei circuiti di commutazione, Filtri Pi , e anche all'interno dell'antenna ad asta di ferrite, progettata principalmente per ricevitori MW (onde medie).
• Questi sono usati nel Alimentazione elettrica o componenti di condizionamento dell'alimentazione.

Così, questo è una panoramica dell'induttore con nucleo di ferrite che è un induttore a valore fisso. Questo induttore ha un nucleo di ferrite disposto all'interno della bobina. Altri induttori come il nucleo in aria e il nucleo in ferro hanno un valore di induttanza inferiore, maggiori perdite e funzionamento a frequenza limitata. Quindi, utilizzando induttori con nucleo di ferrite, questi problemi possono essere risolti. Quindi questo induttore è la scelta corretta per diversi requisiti elettrici. Ecco una domanda per te, qual è la funzione di un induttore?