Induktorji so najpomembnejše komponente v električni domeni. V primerjavi z drugimi vrste induktorjev ima toroidni induktor ključno vlogo v različni industrijski in komercialni opremi, ker so ti induktorji dobro znani zaradi svojih specifičnih ravni tokovne nosilnosti in induktivnost . Tako je trenutno veliko industrij odvisno od toroidnih induktorjev, da bi izpolnili mednarodne standarde, ki zahtevajo minimalna elektromagnetna polja v proizvodnji potrošniškega blaga. V številnih elektronskih napravah se ti induktorji uporabljajo za omejevanje emisij magnetnega polja, ki ima lahko zelo resne posledice za zdravje potrošnikov. Da bi premagali te emisije, morajo proizvajalci elektronike uporabljati toroidne materiale vrhunske kakovosti. Ta članek obravnava pregled a Toroidni induktor – delo z aplikacijami.
Kaj je toroidni induktor?
Izolirana tuljava, navita na obročasto magnetno jedro, ki je izdelano iz različnih materialov, kot je ferit, železo v prahu itd., je znana kot toroidni induktor. Ti induktorji imajo večjo induktivnost za vsak obrat in lahko prenašajo dodaten tok v primerjavi s solenoidi iz enakega materiala in velikosti. Zato se večinoma uporabljajo tam, kjer so potrebne velike induktivnosti. Spodaj je prikazan simbol toroidnega induktorja. Obstajajo različne vrste toroidnih induktorjev, kot so standardni toroidni, močnostni SMD, visokotemperaturni, povezani toroidni, običajni toroidni induktorji itd.
Konstrukcija toroidnega induktorja
Toroidni induktorji so izdelani s krofom ali krožnim magnetnim jedrom v obliki obroča, ki je navito z bakreno žico. Ti prstani so narejeni z različnimi feromagnetni materiali kot je silicijevo jeklo, ferit, laminirano železo, železov prah ali nikelj. Ta vrsta induktorja ima visoke rezultate sklopitve med navitjem in zgodnjo nasičenostjo.
Ta konstrukcija zagotavlja minimalno izgubo znotraj magnetnega pretoka, kar pomaga preprečiti spajanje magnetnega pretoka z drugimi napravami. Ta induktor ima visoke vrednosti induktivnosti in največjo učinkovitost prenosa energije pri nizkofrekvenčnih aplikacijah.
Načelo delovanja
Toroidni induktor preprosto deluje podobno kot kateri koli drug induktor, ki se uporablja za povečanje frekvenc na potrebne ravni. Toroidni induktor se zasuka, da inducira višjo frekvenco. Ti so varčni in učinkovitejši za uporabo v primerjavi s solenoidi.
Ko se skozi toroidni induktor dovaja tok, okoli njega ustvari magnetno polje. Tako je ustvarjena jakost magnetnega polja v glavnem odvisna od toka trenutne vrednosti.
Tok magnetnega polja je odvisen tudi od števila zasukov, ki so pravokotni na smer toka. Ta tok se spreminja z enako hitrostjo, ko sprememba toka teče skozi induktor. Ko se tok poveže s tuljavo, inducira elektromotorno silo v tuljavi v obratni smeri uporabljene napetosti.
Barvna koda toroidnega induktorja
Trenutno so toroidna jedra na voljo kot prevlečena in neprevlečena za uporabo v različnih aplikacijah. Prevlečena jedra zagotavljajo bolj gladek radij kotov in površino navijanja. Pri teh jedrih je prevleka uporabna za dodatno prekrivanje robov, zaščito robov in izolacijsko funkcijo.
V toroidnih jedrih se uporabljajo različni barvni premazi, kot sta epoksi barva in parilenski premaz. Epoksi barva je na voljo v različnih barvah, kot so modra, siva in zelena s CFR. Epoksi premaz je odobril UL in se uporablja predvsem za premazovanje toroidnih jeder.
- Parilenska prevleka se uporablja predvsem za majhne toroidne jedrne obroče, ki imajo prevleko majhne debeline in visoko dielektrično trdnost.
- Prevleka toroidnih jeder povzroči padec začetne prepustnosti glede na velikost jedra. Torej se to lahko zgodi tudi kadar koli so toroidna jedra izpostavljena visoki prepustnosti in večjim silam navijanja.
Uporaba barvno prevlečenih toroidnih jeder ima številne prednosti. - Ta jedra se dobro ujemajo z različnimi vrstami premazov, kot so epoksidni, parilenski in praškasti premazi, za enostavno povečanje navitja in tudi izboljšanje preboja napetosti.
- Temperaturno območje delovanja epoksi premazov je do 200 stopinj Celzija.
- Prevleka zagotavlja zaščito robov in tudi izolacijsko funkcijo za jedra.
- Toroidna prevleka je potrebna za ustvarjanje izolacijske pregrade med žičnimi in toroidnimi jedri, da se prepreči kratek stik.
- Barvni premaz ne vpliva na vrednost AL toroida.
- Toroidno jedro z epoksi premazom zagotavlja številne prednosti, kot so moč, vzdržljivost, odpornost na vlago, kemična odpornost in močne dielektrične lastnosti.
Magnetno polje toroidnega induktorja
Magnetno polje toroidnega induktorja se izračuna po naslednji formuli.
B = (μ0 N I/2 π r)
Kje
'I' označuje količino toka skozi toroidal.
'r' je povprečni polmer toroida.
'n' je št. obratov za vsako enoto dolžine.
N = 2rn je povprečno število ovojev toroida za vsako enoto dolžine.
Prednosti in slabosti
The prednosti toroidnih induktorjev vključujejo naslednje.
- Ti induktorji so lahki.
Toroidni induktor je bolj kompakten v primerjavi z drugimi oblikovanimi jedri, ker je izdelan iz manj materialov. - Toroidni induktorji ustvarjajo visoko induktivnost, ker ima jedro z zaprto zanko močno magnetno polje in oddajajo zelo nizke elektromagnetne motnje.
- Ti so veliko tišji v primerjavi z drugimi tipičnimi induktorji zaradi pomanjkanja zračne reže.
- Toroidni induktor ima jedro z zaprto zanko, zato bo imel visoko magnetno polje, večjo induktivnost in faktor Q.
- Navitja so dokaj kratka in navita v zaprtem magnetnem polju, kar bo povečalo električno zmogljivost, učinkovitost in zmanjšalo popačenje in učinke robov.
- Zaradi ravnovesja toroida bo majhen magnetni tok uhajal iz jedra nizek. Torej je ta induktor zelo učinkovit in oddaja manj EMI (elektromagnetnih motenj) v bližnja vezja.
The slabosti toroidnih induktorjev vključujejo naslednje.
- Toroidno jedro občasno povzroča težave med dejanskim delovanjem in testiranjem.
- Strojno navijanje je zelo težko.
- Pri teh induktorjih je doseganje izolacije bolj zapleteno in zelo težko je imeti magnetno režo med navitji.
- Toroide je težje naviti in tudi uglasiti. Vendar pa so bolj učinkoviti pri ustvarjanju potrebnih induktivnosti. Za enako induktivnost kot običajni solenoid potrebuje toroid manj obratov in ga je mogoče narediti manjšega.
Aplikacije
Uporaba toroidnih induktorjev vključuje naslednje.
- Ti induktorji se uporabljajo v različnih panogah od telekomunikacijske industrije do zdravstva.
- Toroidni induktorji se uporabljajo v telekomunikacijah, medicinskih napravah, industrijskih krmilnikih, glasbilih, predstikalnih napravah, elektronskih zavorah, hladilni opremi, elektronskih sklopkah, vesoljskih in jedrskih poljih, ojačevalci & oprema za klimatske naprave.
- Ti se uporabljajo v različnih elektronska vezja kot so pretvorniki, napajalniki in ojačevalniki ter tudi v električni opremi, kot so računalniki, radii, televizorji in avdio sistemi.
- Uporabljajo se za doseganje energetske učinkovitosti, ko nizke frekvence potrebujejo induktivnost.
- Ti se uporabljajo v SMPS oz Preklopni napajalniki , EMI ( Elektromagnetne motnje ) občutljiva vezja in aplikacije filtrov.
Torej, to je pregled toroidnega induktorja in na voljo so različne vrste induktorjev, ki se uporabljajo v različnih panogah. Izbira teh induktorjev je v glavnem odvisna od različnih lastnosti, kot so velikost ohišja, dimenzija, upornost na enosmerni tok, toleranca, nazivna induktivnost, vrsta embalaže in nazivni tok. Vse te lastnosti igrajo ključno vlogo pri izbiri natančnega toroidnega induktorja za vašo specifično aplikacijo. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je induktor z zračnim jedrom?
