Indutores são usados para a conversão de energia elétrica em quase todos os circuitos eletrônicos de potência. Estes são dispositivos de armazenamento de energia ativa, usados para fornecer energia armazenada entre diferentes modos de operação dentro de um circuito. Além disso, eles também podem funcionar como filtros, especialmente para formas de onda de corrente comutada e também fornecem limitação de corrente transitória em chaves de amortecimento. Indutores são classificados em diferentes tipos, dependendo dos materiais e métodos de construção específicos, onde cada tipo de indutor tem alguns benefícios. Portanto, este artigo discute um dos tipos de indutores como indutor de núcleo de ferro – trabalhando com aplicativos.
O que é o indutor de núcleo de ferro?
O indutor de valor fixo no qual um núcleo de ferro é usado dentro da bobina para aumentar o valor da indutância de um indutor é conhecido como indutor de núcleo de ferro. Esses indutores têm um valor muito baixo indutância valor e o núcleo de ferro deste indutor tem características magnéticas únicas que fortalecem o campo magnético. o símbolo do indutor de núcleo de ferro é mostrado abaixo.
Construção de indutor de núcleo de ferro
O indutor de núcleo de ferro é projetado com um fio de cobre isolado em forma de bobina de material condutor envolvendo um núcleo de ferro. Este material condutor simplesmente ajuda a amplificar o campo magnético do indutor, tornando o indutor melhor para armazenar energia magnética em comparação com um indutor de núcleo de ar com o mesmo número de voltas.
Em um projeto convencional, um núcleo de ferro seria conectado em torno de uma forma geométrica que envolve uma bobina construída helicoidalmente. Os fios geralmente incluem materiais como ligas de níquel-níquel-ferro, magnésio e cádmio. Esses fios são usados em faixas de tamanho de 0,014 a 0,56 mm, dependendo dos níveis de corrente das aplicações e faixa de frequências cobertas pelo componente indutivo. A quantidade de voltas de enrolamento determina a indução elétrica dentro do sistema condutor de fio que é produzida quando a tensão é aplicada nos enrolamentos do componente.
Um projeto tradicional de um indutor de núcleo magnético utiliza um núcleo de ferro e material de ferrite que é envolvido com circuitos magnéticos para fornecer a indutância desejada. Um projeto típico de núcleo de ferro consiste em uma geometria na qual duas ou mais partições cilíndricas paralelas são enroladas provavelmente em um mandril e depois revestidas com uma resina epóxi para criar a barreira magnética necessária ao redor do interior dos espaços cilíndricos. Esse enrolamento longitudinal geralmente é conectado para formar um loop fechado correspondente ao comprimento do nosso material de núcleo pi.
Princípio de trabalho
O princípio de funcionamento de um indutor de núcleo de ferro é baseado na propriedade de que a indução magnética é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético através de um circuito. Então, quando uma corrente alternada é passada através de uma bobina de uma volta à base de ferro, o campo magnético da eletricidade na bobina tenta passar pelo eixo que resulta nas correntes parasitas formadas dentro do metal. Essas correntes criam um campo magnético que atua contra o primário, resultando em uma polaridade magnética oposta e, assim, anulando a tensão de vazamentos nos fios. Quanto mais voltas houver em uma bobina e sua resistência, mais poderoso será esse efeito de cancelamento. É por isso que grandes quantidades de energia elétrica podem ser alimentadas em condutores de núcleo de ferro sem nenhum dano causado.
Além disso, quando o núcleo é movido para dentro e para fora da bobina de fio, pode alterar a indutância. Em comparação com os indutores de núcleo de ar, esses indutores são superiores no armazenamento de energia magnética porque o material de ferro auxilia na amplificação do campo magnético de um indutor.
Indutor de núcleo de ferro vs núcleo de ar
As diferenças entre os indutores de núcleo de ferro e de núcleo de ar incluem o seguinte.
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Indutor de Núcleo de Ferro |
Indutor de núcleo de ar |
| Os indutores de núcleo de ferro utilizam núcleos magnéticos de ferrite/ferro.
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Os condutores de núcleo de ar podem utilizar cerâmica, plástico ou outros materiais não magnéticos; caso contrário, eles só têm ar dentro dos enrolamentos. |
| Esses indutores têm grandes valores de indutância. | Os indutores de núcleo de ar têm valores de indutância baixos. |
| Esses indutores são superiores no armazenamento de energia magnética. | Esses indutores não são superiores no armazenamento de energia magnética. |
| Esses indutores normalmente têm alguma perda no núcleo.
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Esses indutores são muito eficientes em altas frequências, portanto não sofrem perda de núcleo. |
| Estes são grandes em tamanho. | Estes são pequenos em tamanho. |
| Os indutores operam em até várias centenas de MHz (megahertz) | Os indutores operam na frequência de até 1 GHz. |
| Estes são freqüentemente usados em aplicações baseadas em baixa frequência, como dispositivos de áudio, fontes de alimentação em indústrias, sistemas inversores, etc. | Estes são freqüentemente usados em aplicações baseadas em alta frequência, como receptores de TV e rádio.
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Fórmula do indutor de núcleo de ferro
No indutor, se a haste usada for magnética como ferro ou ferrita, aumentará a indutância do indutor. Da mesma forma, se a haste usada não for magnética como o cobre ou qualquer outro material, ela diminuirá a indutância do indutor. A fórmula para o cálculo da indutância é;
L = µ0 µr N^2A/l
Onde
'N' número de voltas.
comprimento 'l'.
‘µ0’ é a permeabilidade do espaço livre.
'µr' é a permeabilidade relativa.
'µr' para ferro é maior que 1 (>1)
'µr' para cobre é menor que 1 (<1)
'A' é uma área da bobina.
Como escolher um indutor de núcleo de ferro?
Os indutores têm diferentes propriedades e funções com base em sua forma, material do núcleo ou uso. Portanto, deve-se estar ciente dessas funções e propriedades para selecionar o indutor correto para uma aplicação específica. Portanto, há muitos fatores que precisam ser considerados ao selecionar um indutor de núcleo de ferro, como o desempenho de um indutor, requisitos do circuito, considerações de RF, tamanho e blindagem de um indutor, porcentagem de tolerância etc. a indutância deve ser levada em consideração.
Fatores que afetam
Em qualquer tipo de indutor, existem alguns fatores que afetam a indutância da bobina que são discutidos a seguir.
Número de Voltas dentro da Bobina
Se o número de voltas dentro da bobina for maior, a magnitude da indutância será maior.
Comprimento da bobina
Quando o comprimento da bobina for maior, a magnitude da indutância será menor.
Material do núcleo
Se a permeabilidade magnética do material do núcleo for maior, a indutância será maior.
Vantagens e desvantagens
o vantagens de indutores de núcleo de ferro inclui o seguinte.
- Esses indutores têm menos perdas.
- Seu tamanho e construção são simples.
- Este tipo de indutor tem um alto fator Q.
- Esses indutores têm um grande valor de indutância.
o Desvantagens da indução de núcleo de ferro rs incluem o seguinte.
- Nesses indutores, a perda aumenta em altas frequências.
- Este indutor tem isolamento complicado.
- Esses indutores têm mais corrente de Foucault e também classificação de corrente harmônica.
Aplicações/Usos
As aplicações de indutores de núcleo de ferro incluem o seguinte.
- Esses indutores são usados em circuitos de filtro para estabilizar a tensão de ondulação.
- É extremamente útil em aplicações AF e fontes de alimentação industriais.
- Estes podem ser usados como bloqueadores de AF em lâmpadas fluorescentes.
- Estes são usados em sistemas inversores.
- Estes são usados em trânsito rápido e condicionamento de energia.
Assim, esta é uma visão geral de um núcleo de ferro indutor - trabalhando com aplicações. Geralmente, muitos indutores incluem um núcleo magnético feito de ferro ou ferrita disposto na bobina. O efeito do núcleo de ferro no indutor é aumentar o campo magnético e, portanto, a indutância. Os valores de indutância desses indutores são muito altos devido ao seu núcleo de ferro. Portanto, eles podem lidar com a potência máxima, embora sejam limitados na capacidade de alta frequência. Estes são usados principalmente em aplicações baseadas em baixa frequência, como equipamentos de áudio. Aqui está uma pergunta para você, o que é um indutor de núcleo de ar ?
