Inductors

Els inductors permeten emmagatzemar energia elèctrica en un camp magnètic. Les aplicacions típiques són els filtres suavitzants i diversos circuits selectius.

Les característiques elèctriques de les bobines inductives estan determinades pel seu disseny, les propietats del material del nucli magnètic i la seva configuració, el nombre de voltes de la bobina.

A continuació es mostren els principals factors a tenir en compte a l'hora d'escollir un inductor:

a) el valor requerit de la inductància (H, mH, mkГ-n. nHn),

b) corrent màxima de la bobina. El corrent elevat és molt perillós a causa de l'escalfament excessiu que danya l'aïllament dels bobinatges. A més, si el corrent és massa gran, es pot produir una saturació del circuit magnètic amb el flux magnètic, que comportarà una reducció significativa de la inductància,

(c) la precisió de la inductància,

d) coeficient de temperatura de la inductància,

e) estabilitat determinada per la dependència de la inductància de factors externs,

f) resistència activa del cable de bobinat,

g) Factor Q de la bobina. Normalment es defineix a la freqüència de funcionament com la relació de resistència inductiva i activa,

h) rang de freqüència de la bobina.

Actualment s'estan produint inductors de RF per a valors de freqüència fixa amb inductàncies d'1 μH a 10 mH. Per ajustar circuits ressonants, és desitjable tenir bobines amb inductància ajustable.

Els inductors d'una sola capa amb un circuit magnètic obert s'utilitzen en circuits d'afinació d'instruments.

Els bobinatges de circuit magnètic obert multicapa s'utilitzen en filtres i transformadors d'alta freqüència. Els inductors multicapa blindats amb un nucli de ferrita s'utilitzen en filtres i transformadors de pas baix i mitjà, i bobinatges similars, però amb un nucli d'acer, s'utilitzen en filtres d'assoliment i filtres de pas baix.

Fórmules inductores

Les principals relacions d'aproximació utilitzades en el disseny d'inductors són les següents.

1. Els paràmetres dels inductors d'una sola capa, on la relació entre la longitud i el diàmetre és superior a 5, es defineixen com

on L - inductància, μH, M - nombre de voltes, d - diàmetre de la bobina, cm, l - longitud del bobinat, vegeu

2. Els paràmetres dels inductors multicapa, on la relació entre diàmetre i longitud és superior a 1, es defineixen com

on L - inductància, μH, n - el nombre de voltes, dm - el diàmetre mitjà de la bobina, cm, e - gruix de la bobina, vegeu

Les bobines simples i multicapa amb un circuit magnètic de ferrita obert tindran una inductància d'1,5 a 3 vegades aquesta, depenent de les propietats i la configuració del nucli. Nucli de llautó col·locat en lloc de nucli de ferrita. reduirà la inductància fins a un 60-90% en comparació amb el seu valor sense nucli.

Es pot utilitzar un nucli de ferrita per reduir el nombre de voltes mantenint la mateixa inductància.

Quan es produeixen bobines amb una inductància de 100 μH a 100 mH per a freqüències baixes i mitjanes, es recomana utilitzar nuclis d'armadura de ferrita de la sèrie KM. En aquest cas, el circuit magnètic consta de dues tasses muntades una al costat de l'altra, a les quals s'adjunten una bobina d'una sola secció, dos suports de fixació i una barra d'ajust.

La inductància requerida i el nombre de voltes es poden calcular a partir de les fórmules

on N és el nombre de voltes, L - inductància, nH, Al - coeficient d'inductància, nH/vit.

Sempre heu de recordar que abans de calcular la inductància, heu de determinar el nombre de voltes que pot cabre en una bobina determinada.

Com més petit sigui el diàmetre del cable, més gran serà el nombre de voltes, però més gran és la resistència del cable i, per descomptat, el seu escalfament a causa de la potència alliberada igual a Az2R... El valor efectiu del corrent de la bobina no hauria de superi els 100 mA per a un cable amb un diàmetre de 0,2 mm. 750 mA — per a 0,5 mm i 4 A — per a 1 mm.

Petites notes i consells

La inductància dels bobinats del nucli d'acer disminueix molt ràpidament a mesura que augmenta el corrent de corrent continu del bobinatge. Això s'ha de tenir en compte especialment a l'hora de dissenyar filtres de suavització de la font d'alimentació.

El corrent màxim de l'inductor depèn de la temperatura ambient i permet que les dones disminueixin a mesura que augmenta. Per tant, per garantir un funcionament fiable del dispositiu, s'ha de proporcionar una gran reserva de corrent.

Els nuclis toroidals de ferrita són efectius per fabricar filtres i transformadors per sobre de 30 MHz. En aquest cas, els bobinatges només consten d'unes poques voltes.

Quan s'utilitza qualsevol tipus de cable, part de les línies del camp magnètic es tanquen no al llarg del circuit magnètic, sinó a través de l'espai que l'envolta. Aquest efecte és especialment pronunciat en el cas dels circuits magnètics oberts. Tingueu en compte que aquests camps magnètics dispersos són fonts d'interferència, per la qual cosa els nuclis s'han de col·locar a l'equip de manera que es redueixin al màxim aquesta interferència.

Els inductors tenen una certa capacitat paràsita que forma un circuit oscil·lant en combinació amb la inductància de la bobina. La freqüència de ressonància d'aquest circuit per a diferents tipus d'inductors pot variar de 20 kHz a 100 MHz.