Toroidal Inductor : Κατασκευή, Εργασία, Χρωματικοί Κώδικες & Εφαρμογές του

Τα πηνία είναι τα πιο σημαντικά εξαρτήματα στον ηλεκτρικό τομέα. Σε σύγκριση με άλλα τύπους επαγωγέων , το σπειροειδές πηνίο παίζει βασικό ρόλο σε διάφορους βιομηχανικούς και εμπορικούς εξοπλισμούς επειδή αυτοί οι επαγωγείς είναι ευρέως γνωστοί λόγω των ειδικών επιπέδων φέρουσας ικανότητας ρεύματος και επαγωγή . Έτσι, επί του παρόντος, πολλές βιομηχανίες εξαρτώνται από πηνία τοροειδούς για να πληρούν τα διεθνή πρότυπα που χρειάζονται ελάχιστα ηλεκτρομαγνητικά πεδία στην κατασκευή καταναλωτικών αγαθών. Σε πολλές ηλεκτρονικές συσκευές, αυτοί οι επαγωγείς χρησιμοποιούνται για τον περιορισμό των εκπομπών του μαγνητικού πεδίου που μπορεί να έχουν πολύ σοβαρές επιπτώσεις στην υγεία των καταναλωτών. Έτσι, για να ξεπεραστούν αυτές οι εκπομπές, οι κατασκευαστές ηλεκτρονικών πρέπει να χρησιμοποιούν υλικά κορυφαίας ποιότητας toroid. Αυτό το άρθρο εξετάζει μια επισκόπηση του α Toroidal Inductor – εργασία με εφαρμογές.

Τι είναι το Toroidal Inductor;

Ένα μονωμένο πηνίο που έχει πληγεί σε ένα μαγνητικό πυρήνα σε σχήμα δακτυλίου που είναι κατασκευασμένο από διαφορετικά υλικά όπως φερρίτη, κονιοποιημένο σίδηρο κ.λπ. είναι γνωστό ως τοροειδές πηνίο. Αυτά τα πηνία έχουν μεγαλύτερη αυτεπαγωγή για κάθε στροφή και μπορούν να μεταφέρουν επιπλέον ρεύμα σε σύγκριση με ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες με το ίδιο υλικό και μέγεθος. Έτσι, αυτά χρησιμοποιούνται κυρίως όπου απαιτούνται μεγάλες επαγωγές. Το σύμβολο του σπειροειδούς επαγωγέα φαίνεται παρακάτω. Υπάρχουν διάφοροι τύποι δακτυλιοειδών επαγωγέων όπως Standard toroid, SMD power, High-Termeture, Coupled toroid, Common mode toroid inductors κ.λπ.

Κατασκευή Toroidal Inductor

Οι δακτυλιοειδείς επαγωγείς κατασκευάζονται με ντόνατ ή κυκλικό μαγνητικό πυρήνα σε σχήμα δακτυλίου ο οποίος είναι τυλιγμένος με ένα μήκος χάλκινου σύρματος. Αυτά τα δαχτυλίδια κατασκευάζονται με διαφορετικά σιδηρομαγνητικά υλικά όπως ο χάλυβας πυριτίου, ο φερρίτης, ο πλαστικοποιημένος σίδηρος, η σκόνη σιδήρου ή το νικέλιο. Αυτός ο τύπος πηνίου έχει υψηλά αποτελέσματα σύζευξης μεταξύ περιέλιξης και πρώιμου κορεσμού.

Αυτή η κατασκευή παρέχει την ελάχιστη απώλεια εντός της μαγνητικής ροής που βοηθά στην αποφυγή της σύζευξης της μαγνητικής ροής από άλλες συσκευές. Αυτός ο επαγωγέας έχει υψηλές τιμές επαγωγής και μέγιστη απόδοση μετάδοσης ενέργειας σε εφαρμογές χαμηλής συχνότητας.

Αρχή λειτουργίας

Ένας επαγωγέας τοροειδούς απλά λειτουργεί παρόμοια με οποιονδήποτε άλλο επαγωγέα που χρησιμοποιείται για την αύξηση των συχνοτήτων στα απαραίτητα επίπεδα. Ένας σπειροειδής επαγωγέας περιστρέφεται για να προκαλέσει υψηλότερη συχνότητα. Είναι οικονομικές και πιο αποτελεσματικές στη χρήση σε σύγκριση με τις ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες.

Όταν παρέχεται ρεύμα σε όλο το σπειροειδές επαγωγέα τότε δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο γύρω του. Έτσι, η ισχύς του παραγόμενου μαγνητικού πεδίου εξαρτάται κυρίως από τη ροή της τρέχουσας τιμής.

Η ροή του μαγνητικού πεδίου βασίζεται επίσης στον αριθμό των στροφών που είναι κάθετες στη ροή της κατεύθυνσης του ρεύματος. Αυτή η ροή αλλάζει με την ίδια ταχύτητα όταν η αλλαγή εντός του ρεύματος ρέει σε όλο το πηνίο. Καθώς η ροή συνδέεται με το πηνίο, τότε προκαλεί ηλεκτροκινητική δύναμη στο πηνίο σε αντίστροφη κατεύθυνση της εφαρμοζόμενης τάσης.

Toroidal Inductor Color Code

Προς το παρόν, οι σπειροειδείς πυρήνες είναι προσβάσιμοι ως επικαλυμμένοι και χωρίς επίστρωση για χρήση σε ποικίλες εφαρμογές. Οι επικαλυμμένοι πυρήνες παρέχουν μια πιο ομαλή γωνιακή ακτίνα καθώς και μια επιφάνεια περιέλιξης. Σε αυτούς τους πυρήνες, μια επίστρωση είναι χρήσιμη για να παρέχει πρόσθετη κάλυψη άκρων, προστασία άκρων και λειτουργία μόνωσης.

Υπάρχουν διαφορετικά χρώματα που χρησιμοποιούνται σε πυρήνες Toroidal όπως το εποξειδικό χρώμα και η επίστρωση Parylene. Η εποξειδική βαφή διατίθεται σε διάφορα χρώματα όπως μπλε, γκρι & πράσινο με CFR. Η εποξειδική επίστρωση είναι εγκεκριμένη από την UL και χρησιμοποιείται κυρίως για την επίστρωση των τοροειδών πυρήνων.

• Η επίστρωση παρυλενίου χρησιμοποιείται κυρίως για μικρούς δακτυλίους πυρήνα Toroidal που έχουν επίστρωση χαμηλού πάχους και υψηλή διηλεκτρική αντοχή.
• Η επίστρωση των σπειροειδών πυρήνων προκαλεί πτώση της αρχικής διαπερατότητας ανάλογα με το μέγεθος του πυρήνα. Έτσι, αυτό μπορεί επίσης να συμβεί κάθε φορά που οι Toroidal πυρήνες υπόκεινται σε υψηλή διαπερατότητα & υψηλότερες δυνάμεις περιέλιξης.
  Υπάρχουν πολλά οφέλη από τη χρήση δακτυλιοειδών πυρήνων με έγχρωμη επίστρωση.
• Αυτοί οι πυρήνες ταιριάζουν καλά με διάφορα είδη επιστρώσεων, όπως εποξειδικές, παρυλένιο και επικαλύψεις πούδρας για εύκολη αύξηση της περιέλιξης και επίσης βελτίωση της διάσπασης τάσης.
• Το εύρος θερμοκρασίας των εποξειδικών επιστρώσεων για εργασία είναι έως και 200 ​​βαθμούς Κελσίου.
• Η επίστρωση παρέχει προστασία στις άκρες και επίσης λειτουργία μόνωσης στους πυρήνες.
• Η τοροειδής επίστρωση απαιτείται για τη δημιουργία ενός φράγματος μόνωσης μεταξύ σύρματος και δακτυλιοειδών πυρήνων για την αποφυγή βραχυκυκλώματος.
• Η χρωματική επίστρωση δεν επηρεάζει την τιμή AL του τοροειδούς.
• Ένας σπειροειδής πυρήνας με εποξειδική επίστρωση παρέχει πολλά οφέλη όπως αντοχή, ανθεκτικότητα, αντοχή στην υγρασία, χημική αντοχή και ισχυρές διηλεκτρικές ιδιότητες.

Μαγνητικό πεδίο σπειροειδούς πηνίου

Το μαγνητικό πεδίο του σπειροειδούς επαγωγής υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο.

B = (μ0 N I/2 π r)

Οπου

Το «I» υποδηλώνει την ποσότητα της ροής του ρεύματος σε όλο το δακτύλιο.
Το 'r' είναι η μέση ακτίνα του δακτυλίου.
Το «n» είναι το όχι. στροφών για κάθε μονάδα μήκους.
N = 2rn είναι ο μέσος αριθμός στροφών του toroid για κάθε μονάδα μήκους.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

ο πλεονεκτήματα των σπειροειδών επαγωγέων περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Αυτά τα πηνία είναι ελαφριά.
  Ένας σπειροειδής επαγωγέας είναι πιο συμπαγής σε σύγκριση με άλλους διαμορφωμένους πυρήνες επειδή είναι κατασκευασμένοι με λιγότερα υλικά.
• Τα πηνία Toroid παράγουν υψηλή επαγωγή επειδή ο πυρήνας κλειστού βρόχου έχει ισχυρό μαγνητικό πεδίο και εκπέμπει πολύ χαμηλή ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή.
• Αυτά είναι πολύ πιο αθόρυβα σε σύγκριση με άλλα τυπικά πηνία λόγω της έλλειψης διακένου αέρα.
• Το πηνίο Toroid έχει πυρήνα κλειστού βρόχου, επομένως θα έχει υψηλό μαγνητικό πεδίο, υψηλότερη επαγωγή & συντελεστή Q.
• Οι περιελίξεις είναι αρκετά κοντές και τραυματίζονται σε ένα κλειστό μαγνητικό πεδίο, επομένως θα αυξήσουν την ηλεκτρική απόδοση, την απόδοση και θα μειώσουν τα φαινόμενα παραμόρφωσης και κροσσών.
• Λόγω της ισορροπίας ενός δακτυλίου, η μικρή μαγνητική ροή που θα διαφύγει από τον πυρήνα είναι χαμηλή. Έτσι, αυτός ο επαγωγέας είναι πολύ αποδοτικός και εκπέμπει λιγότερο EMI (ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή) σε κοντινά κυκλώματα.

ο μειονεκτήματα των σπειροειδών επαγωγέων περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Ο σπειροειδής πυρήνας προκαλεί προβλήματα περιστασιακά είτε κατά τη διάρκεια της πραγματικής λειτουργίας & δοκιμής.
• Είναι πολύ δύσκολο να τυλίγεται με μηχανή.
• Σε αυτούς τους επαγωγείς, η επίτευξη μόνωσης είναι πιο περίπλοκη και επίσης πολύ δύσκολο να υπάρχει μαγνητικό κενό μεταξύ των περιελίξεων.
• Τα Toroids είναι πιο δύσκολο να κουρδιστούν και επίσης να συντονιστούν. Ωστόσο, είναι πιο αποτελεσματικά στην παραγωγή των απαραίτητων επαγωγών. Για την ίδια αυτεπαγωγή με μια κανονική ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, ένα τοροειδές απαιτεί λιγότερες στροφές και μπορεί να γίνει μικρότερο σε μέγεθος.

Εφαρμογές

Οι εφαρμογές των σπειροειδών επαγωγέων περιλαμβάνουν τις ακόλουθες.

• Αυτοί οι επαγωγείς χρησιμοποιούνται σε διαφορετικούς κλάδους από τον κλάδο των τηλεπικοινωνιών έως την υγειονομική περίθαλψη.
• Τα πηνία Toroid ισχύουν σε τηλεπικοινωνίες, ιατρικές συσκευές, βιομηχανικούς ελέγχους, μουσικά όργανα, στραγγαλιστικά πηνία, ηλεκτρονικά φρένα, εξοπλισμό ψύξης, ηλεκτρονικούς συμπλέκτες, αεροδιαστημική και πυρηνικά πεδία, ενισχυτές & εξοπλισμός κλιματιστικού.
• Αυτά χρησιμοποιούνται σε διάφορα ηλεκτρονικά κυκλώματα όπως μετατροπείς, τροφοδοτικά και ενισχυτές, καθώς και σε ηλεκτρικό εξοπλισμό όπως υπολογιστές, ραδιόφωνα, τηλεοράσεις και συστήματα ήχου.
• Αυτά χρησιμοποιούνται για την επίτευξη ενεργειακής απόδοσης όταν οι χαμηλές συχνότητες χρειάζονται επαγωγή.
• Αυτά χρησιμοποιούνται σε SMPS ή Τροφοδοτικά λειτουργίας διακόπτη , EMI ( Ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή ) ευαίσθητα κυκλώματα και εφαρμογές φίλτρων.

Έτσι, αυτό είναι μια επισκόπηση ενός σπειροειδούς επαγωγέα και υπάρχουν διάφορα είδη πηνίων που χρησιμοποιούνται σε διαφορετικές βιομηχανίες. Η επιλογή αυτών των επαγωγέων εξαρτάται κυρίως από διαφορετικά χαρακτηριστικά όπως το μέγεθος της θήκης, η διάσταση, η αντίσταση DC, η ανοχή, η ονομαστική αυτεπαγωγή, ο τύπος συσκευασίας και η βαθμολογία ρεύματος. Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά παίζουν βασικό ρόλο κατά την επιλογή του ακριβούς πηνίου toroid για τη συγκεκριμένη εφαρμογή σας. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι ένας επαγωγέας πυρήνα αέρα;