Индуктор магнитный: Наши дилеры — РусИнтелл

Магнитный индуктор Hot Bolt, цена 8700 грн

Индукционный нагреватель HOT BOLT– это портативный прибор, индукционного нагрева металла работающий от сети 220 В.

Очень легкий около 1 кг. веса, мобильный, удобный в применении, не требующий дополнительных расходных материалов.
Идеально подходит для использования как Нагреватель для Станций Технического Обслуживания или небольших мастерских, где требуется разогрев металлической детали, не используя при этом горючие и взрывоопасные материалы.

Индукционный Нагреватель  HOT BOLT может применяться:
1. Разогрев прикипевших или ржавых крепежных элементов и деталей, которые необходимо разъединить.

2. Выпрямление мелких градовых и других похожих вмятин Без Покраски не нарушая лакокрасочный слой автомобиля, Убирание Хлопунов на кузовных деталях авто при восстановлении или рихтовке.

3. Выжигание сайленблоков, запрессованных на балках ходовой части автомобиля или другой техники и оборудовании.

4. Термообработка металлических деталей, закалка, отпуск, нормализация.

5. Запрессовка подшипников на горячую посадку, а так же выпрессовку.

6.Снятие небольших клееных герметиками на металл стёкол (форточных).

7. Снятие приклеенных на покрашенный металл спойлеров, молдингов, наклеек.

8. Разогрев поверхности капотов или других плоскостей под покрытие винилом.

9. Удаление ржавчины с металлов и кузова автомобилей путем высокотемпературного скоростного нагрева детали, и отслаивания ржавчины.

10. Удаление Лакокрасочного покрытия с металлической поверхности или кузова авто.

Как это работает?

В основе индукционного нагрева – Электрический ток, текущий по спиральному специально разработанному индуктору (Сменные насадки), создает магнитное поле, которое создает вихревые токи на поверхности предмета, помещённого в спираль. В нем возникает электрическое сопротивление материала, что заставляет его нагреваться.
Сами насадки не вырабатывает тепла и горячими не становятся. Спираль изолирована термостойким материалом.

Назначение.

Индукционный Нагреватель  HOT BOLT:

Служит для разогрева ржавых и прикипевших деталей определённого диаметра. Разогреваемая часть детали, помещается во внутрь насадки тем самым попадая под действие индукционного поля.

Индукционный Нагреватель  HOT BOLT имеет огромный КПД несмотря, на сравнительно, небольшие размеры.
Очень удобен и не ограничен в использовании тем что, благодаря гибким спиралям, позволяет нагреть часть детали, не затрагивая расположенные рядом поверхности, которые могут оплавиться или повредиться.

Чем не может похвастаться газовая горелка, с открытым пламенем. И тем более клиенту автосервиса будет неприятно видеть, как к его машине лезут с горелкой.

Кроме всего Пропановая или другая горелка не может нагревать деталь равномерно со всех сторон, вам постоянно приходится менять положение точки нагрева. Индукционный Нагреватель  HOT BOLT в этом плане вне конкуренции, он способен нагревать равномерно по всему диаметру любые металлические предметы, любой формы и размеров

Индукционный Нагреватель  HOT BOLT более экологичен, безопасен и приятен в работе, потому что нет ни гари, ни дыма, ни вреда здоровью, ни вреда окружающим деталям.

Комплектация (Стандартная комплектация)

• Индукционный Нагреватель  HOT BOLT -1шт.

• Насадка Диаметром 20мм. -1шт.

• Насадка диаметром 70мм. -1шт.

•Насадка гибкая. (для любой детали) -1шт

•Насадка плоская (Опционально) -1шт.

•Гибкий термостойкий чехол -1шт.

•Пластиковый бокс на карабине с ручкой -1шт.

•Материал для проверки -1шт.

•Инструкция по эксплуатации -1шт.

Простота понятность и быстрота прибора, даёт возможность пользования любому человеку. Работа с аппаратом  HOT BOLT не требует специального обучения оператора.

Технические характеристики.

Напряжение питания(В) 220

Номинальная мощность (Вт.) 1000

Номинальный ток потребления (А) 4,5

Продолжительность нагрузки (ПН%) 50

Нагрев конструкционной стали (оС) 800

Время нагрева до 800оС (Сек),(Зависит от объёма) 5-40

Гарантия — 36 мес.

Получение твердости при использовании концентраторов магнитного потока

Доктор Валерий Руднев, Рэй Кук, Дон Лавлесс

Inductoheat Inc.

Индукционная закалка стали при температуре аустенизации может привести к снижению твердости или отжигу смежных областей материала, которые были закалены предварительно.

Это очень важно при индукционной закалке коленвалов, распредвалов, зубчатых колес и деталей сложной формы. Сложность этой проблемы вытекает из того, что благодаря распространению электромагнитного поля, вихревые токи наводятся не только в заготовке, находящейся непосредственно под индуктором, но и в смежных областях. Результирующие вихревые токи выделяют тепло, которое может быть причиной нежелательного изменения структуры металла в этих областях. На различных стадиях цикла нагрева степень нагрева смежных областей может изменяться.

Особенностью индукционного нагрева деталей из углеродистых сталей является то, что заготовка располагается в индукторе соленоидального типа (рисунок 1). На первой стадии цикла нагрева наружная поверхность заготовки обладает магнитными свойствами, КПД индуктора высок и идет интенсивный нагрев областей, расположенных под индуктором. Из-за хорошей связи любая площадь поверхности заготовки, расположенная под индуктором (области А и В на рисунке 1) будет нагреваться гораздо более интенсивно, чем любая другая смежная область (например, область С на рисунке 1).

​

Рисунок 1 – Эскиз системы для индукционной закалки

 Спустя короткое время, поверхность нагреется до температуры точки Кюри, магнитная проницаемость упадет до 1, поверхностный слой станет немагнитным и интенсивность нагрева резко упадет. На этой стадии индуктор имеет не такой хороший коэффициент связи, как это было на первой стадии, когда вся заготовка обладала магнитными свойствами. Хотя поверхность детали потеряла магнитные свойства, смежные области сохранили их. Следовательно, коэффициент связи этих областей не будет уменьшаться, и большая часть электромагнитного поля будет концентрироваться в этих смежных областях.

 Итак, для того чтобы достичь малого времени цикла и сохранить интенсивность нагрева этой поверхности, расположенной под индуктором на том же уровне, который имел место быть в течение первой стадии нагрева, система может автоматически увеличить мощность, выделяемую в индукторе на поверхностях, прошедших точку Кюри. Это, естественно, приведет к дополнительному нагреву магнитных областей детали, расположенных в окрестностях индуктора, что будет приводить к снижению твердости этих областей.

 Магнитные концентраторы поля позволяют уменьшить связь между индуктором и прилегающими электрически связанными областями. Это уменьшает нежелательный нагрев этих областей, а также уменьшает результирующее снижение твердости (эффект отжига). Концентраторы обычно располагают в конечных областях индуктора. В результате этого, интенсивность электромагнитного поля в смежных областях резко уменьшается, так как концентратор обеспечивает области предпочтительного расположения магнитных линий, таким образом, что они обходят смежные области.

 Как концентраторы поля улучшают процесс

Результаты моделирования распространения магнитного поля на закаливаемой поверхности деталей сложной формы (например, элемент коленвала или других автомобильных деталей) приведены на рисунках 2 и 3. Эти результаты получены в компании INDUCTOHEAT Inc при использовании численного моделирования в исследовательских проектах, направленных на развитие применения индукционного нагрева в индукционной промышленности.

​

Рисунок 2 – Распределение электромагнитного поля в системе «заготовка − двухвитковый цилиндрический индуктор без концентратора поля»

​

Рисунок 3 – Распределение электромагнитного поля в системе «заготовка − двухвитковый цилиндрический индуктор с концентратором поля»

 Вектор магнитного потенциала поля, локализованного вокруг двухвиткового цилиндрического индуктора, показан на рисунке 2. Без концентратора магнитное поле будет распространяться вокруг индуктора и связанных с ним смежных электропроводящих областей, детали и, возможно, в элементах нагревательной установки и элементах крепления детали.

 Концентратор поля формирует канал распространения силовых линий поля основного магнитного потока индуктора в четко определенные требуемые области. После расположения магнитного концентратора поля вокруг индуктора, как это показано на рисунке 3, только малая часть электромагнитного поля индуктора будет достигать смежных областей. Например, при индукционной закалке распредвала, соответствующее использование магнитного концентратора поля позволяет уменьшить плотность энергии, индуцируемой в смежных областях от 4 до 12 раз по сравнению с использованием индуктора без концентратора.

 В то же самое время, токи, наводимые в заготовке, непосредственно под витками индуктора практически равны токам, протекающим в соответствующих витках индуктора. Магнитный концентратор будет сжимать ток на поверхности индуктора, непосредственно охватывающей заготовку. Концентрация тока на этой поверхности индуктора является результатом высокого коэффициента связи системы «индуктор – заготовка» и, как следствие, повышения эффективности процесса нагрева.

 Вообще говоря, эффективность концентратора магнитного потока зависит от различных факторов, таких как его расположение, частота, напряженность магнитного поля, свойства материала и геометрия системы индукционного нагрева. Необходимо проявлять особую осторожность в области острых углов концентратора, которые имеют тенденцию к перегреву из-за электромагнитного краевого эффекта.

 Производители оборудования для индукционной термообработки нашли, что разработка и применение приемов управления полем имеет все большее и большее значение при уменьшении размеров и увеличении качества систем индукционного нагрева. Перед началом разработки должны быть проведены детальное математическое моделирование и лабораторные исследования магнитных концентраторов поля для определения успешности их применения в процессах индукционного нагрева. Такая детальная оценка электромагнитного поля была проведена на начальной стадии разработки вертикальной двухшпиндельной установки для закалки распредвалов (рисунок 4).

​

Рисунок 4 – Вертикальная двухшпиндельная установка для закалки распредвалов

 С особой осторожностью нужно применять концентраторы поля с многовитковыми индукторами. На многовитковых индукторах прикладываемое к ним напряжение может достигать больших величин, что может привести к пробою изоляции и короткому замыканию через концентратор поля. В этом случае надежность электрической изоляции играет значительную роль в конструкции индуктора.

 Различные способы применения могут требовать различных типов магнитных концентраторов поля. Выбор материала концентратора зависит от нескольких факторов, для которых чем большее значение величины параметра является предпочтительным. Среди них:

 — Относительная магнитная проницаемость;

 — Электрическое сопротивление;

 — Теплопроводность;

 — Точка Кюри;

 — Магнитная индукция насыщения;

 — Пластичность.

 Для других важных факторов предпочтительным является меньшее значение величины параметра. Среди них:

 — Потери на гистерезис;

 — Потери, вызываемые вихревыми токами.

 Дополнительные факторы, которые подлежат рассмотрению, включают: способность к охлаждению, устойчивость к высоким температурам, устойчивость к химическому воздействию охлаждающих жидкостей, обрабатываемость, гибкость, простота в монтаже, стоимость, которая зависит материала концентратора, рабочая частота и форма нагревательной системы.

 Обзор материалов концентраторов поля

Материалы, наиболее часто используемые при индукционном нагреве  для концентраторов поля:

 — Магнитные пластины;

 — Электролитическое железо, карбонильные материалы на основе железа;

 — Материалы на основе феррита;

 — Мягкие, гибкие материалы.

 Магнитные пластины являются адаптацией в область индукционного нагрева опыта, накопленного при создании сердечников электрических машин и трансформаторов. При изготовлении магнитных пластин применяются магнитные никель-железные сплавы с ориентированными кристаллами и холоднокатаные или горячекатаные сплавы на основе железо-кремний. Пакеты магнитных пластин набираются из предварительно вырубленных из листов пластин. Такие концентраторы поля эффективно используются на частотах до 30 килогерц. Магнитные пластины должны быть электрически изолированы друг от друга. Изоляция магнитных пластин обеспечивается минеральными и органическими покрытиями.

 Вообще говоря, при термообработке с использованием индукционного нагрева, используются магнитные пластины толщиной от 0,1 до 0,6 мм. При использовании этих пластин возникают некоторые проблемы. Магнитные пластины обычно чувствительны к агрессивным средам, таким как охлаждающие жидкости, что может приводить к коррозии. Когда пакет пластин недостаточно сильно стянут, в нем могут появляться вибрации, что в результате приводит к механическим повреждениям, шуму и, как следствие, поломке индуктора или нарушению всего процесса нагрева.

 Одним из главных преимуществ использования магнитных пластин является то, что они достаточно недороги и могут выдерживать достаточно высокие температуры лучше других материалов. Пакеты пластин с установкой изоляции также могут быть использованы для закрепления индуктора.

 Электролитические и карбонильные материалы на основе железа лучше обрабатываются и широко применяются в современном индукционном нагреве. Некоторые сплавы предназначены для работы на частотах до 450 килогерц. Некоторые материалы этого класса предназначены специально для более низких частот. Остальные материалы изготавливаются на основе феррита. Ферриты являются плотными керамическими структурами и достаточно хрупки. Благодаря высокому электрическому сопротивлению, магнитные концентраторы, выполненные из феррита, обычно используются в сильных полях или на частотах 50 килогерц и выше. Некоторые материалы для концентраторов поставляются в мягком, упругом состоянии и им легко может быть придана требуемая форма, позднее они обрабатываются с требуемыми допусками, если это необходимо. В некоторых случаях, магнитные концентраторы поля могут изготавливаться из материалов, перечисленных выше. В других случаях, возможно применение и других материалов.

 Использование магнитных концентраторов поля в современном индукционном нагреве обеспечивает существенные выгоды, такие как улучшение электрического КПД процесса, обеспечение улучшенных режимов обработки, минимизация геометрических искажений заготовки и т. д. Опыт использования различных типов магнитных концентраторов поля (таких как Fluxtrol, Ferrotron, Alphaform и т.д.) в компании INDUCTOHEAT показывает, что во многих случаях,  дополнительная стоимость применения концентраторов поля меньше по сравнению с выгодами, которые получаются при улучшении функционирования системы нагрева.

 Основные области применения концентраторов поля

 Один из тонких вопросов, который обычно не обсуждается в большинстве публикаций – это надежность концентраторов поля. Обычно концентраторы поля паяются, крепятся на резьбовом соединении или, в некоторых случаях, просто приклеиваются к индуктору. Со временем, в зависимости от различных факторов, это может привести к неожиданным сдвигам или перемещениям концентратора в нештатную позицию. Обычно магнитный концентратор располагается в области сильных магнитных полей. Поэтому на концентраторы действуют электромагнитные силы. Со временем, в результате действия этих сил, крепление концентратора может ослабнуть.

 В дополнение к электромагнитным силам ослабление крепления может быть вызвано перепадом температур. Во время цикла работы концентратор может быть нагрет до 250ºС. Затем, во время охлаждения, он может остыть до температуры охлаждающей среды. При стандартной закалке поверхности такой цикл «нагрев – охлаждение» может повторяться от 200 до 600 раз за час. Благодаря последовательности циклов «нагрев – охлаждение» имеет место явление «расширение – сжатие» концентратора поля. Перепад температур может также привести к тому, что концентратор поля переместится или займет нештатное положение. В результате этого режим нагрева и, как следствие, режим закалки, изменятся.

 Неожиданные изменения режима закалки могут привести к существенным повреждениям. Например, в автомобильной промышленности это может привести к тому, что автомобиль будет отозван для замены бракованных деталей. Для предотвращения таких ситуаций концентратор поля время от времени необходимо контролировать и, если необходимо, ремонтировать. В некоторых случаях устанавливается специальная система мониторинга, определяющая изменения в работе концентратора. Однако, установка такой системы может в результате привести к повышению стоимости оборудования.

 Заключение

 При выборе материала концентратора, термообработчик может быть приведен в растерянность широким ассортиментом имеющихся на рынке предложений. Некоторые производители магнитных концентраторов поля могут заявлять, что их продукция лучше подходит к определенным условиям индукционного нагрева, чем остальные. Компания INDUCTOHEAT имеет опыт использования различных материалов для магнитных концентраторов и будет счастлива передать наши знания при проведении независимой экспертизы.

 При выборе концентратора магнитного поля в случае стандартного применения, вышеупомянутые параметры, по которым производится выбор, должны быть тщательно проанализированы. В то же время, особая тщательность необходима при определении положения концентратора, его формы и применяемой частоты. В случаях, когда необходимо рассмотрение большого количества факторов для получения требуемого режима нагрева, особенно важными становятся возможности, которые предоставляются при моделировании, что дает безусловную фору перед компаниями, которые пользуются только накопленными опытом и ошибками.

Установки индукционного нагрева, ТВЧ установки, кузнечные и закалочные комплексы :: Индуктор для ТВЧ :: Заказ по телефону +7-499-6413840

Индуктор – это обязательная часть каждой установки ТВЧ. Он представляет собой один или несколько витков проводника, в котором создаются высокочастотные электрические колебания – до 5 МГц. Это становится возможным за счет мощного генератора переменного тока. В витки помещают заготовки, выполненные из электропроводящего материала.

Разогревает заготовку электромагнитное излучение, появляющееся после приведения в действие ТВЧ генератора. Система, включающая индуктор и заготовку, – это трансформатор. Индуктор в нем является первичной обмоткой, а заготовка – вторичной. Она замыкается накоротко. Появляющийся между обмотками магнитный поток может замыкаться по воздуху, защитному газу, вакууму, жидкости и пр.

Плоские заготовки можно разместить у торца, а трубчатые – одеть снаружи на спираль индуктора.

Индуктор нагрева заготовок (www.coilfab.com)

Индуктор выполняется и в других формах. Змееобразный используется при нагреве плоских поверхностей, имеющий вид трехлистного клевера – при нагреве уголков, в форме восьмерки – при нагреве зубьев зубчатых колес.

Обычно индуктор ТВЧ для мощных установок делают из медных трубок, которые регулярно охлаждают с помощью воды. Ведь работающие индукторы, через которые протекает большой ток (от сотен до тысяч ампер), сильно нагреваются. Кроме того, они поглощают тепловое излучение от разогретой заготовки. Для того чтобы вода брызгала на заготовку и в одно время с нагревом происходила поверхностная закалка, в медных трубках просверливают отверстия.

Индуктор нагрева внутренней части детали

Индукторы недолго работающих или маломощных установок индукционного нагрева делают из массивного медного провода. Можно для этих целей применять даже обычный изолированный. Ведь такие индукторы ТВЧ не успевают сильно нагреться.

Проектирование индуктора – это одна из самых сложных задач нагрева ТВЧ. При разработке инженеры применяют специальные программные средства. Так удается без ошибок рассчитать и смоделировать проект.

Вариан сложного индуктора (www.coilfab.com)

Для проведения простых операций, которые не подразумевают высокой точности нагрева, допускается использование простых методик, которые разрабатывают сотрудники ВНИИТВЧ.

Чтобы увеличить КПД индуктора ТВЧ, нужно поместить его максимально близко к заготовке – от 2 до нескольких см.

Индуктор для закалки совмещенный со спрейером

Снаружи индуктор обклеивают высокочастотными магнитопроводами (магнитодиэлектриками), то есть небольшими панелями из материалов Fluxtrol или Ferrotron. Так удается уменьшить рассеяние магнитного потока. Fluxtrol и Ferrotron – это мелкодисперсный порошок из магнитного материала, который связан эпоксидной смолой. Эти панельки концентрируют электромагнитное излучение на частотах до 3 МГц и выдерживают температуру до 250 °С. С помощью магнитопровода удается более точно выделить зону ТВЧ нагрева. Заменой панелек иногда выступает феррит или ферритовая крошка, связанная эпоксидной смолой.

Индуктор с Fluxtrol концентраторами (fluxtrol.com)

Ферритовый стержень core мощность индуктор/магнитный стержень дроссель катушки производитель светодио дный

Описание продукта:

Особенности:
Аудио катушки индукторов с диапазоном Индуктивности от 3.3uH до 500mH
Номинальный ток до 2A
Осевой Этилированного аудио индуктор
Радиальные этилированный силовой индуктор
UL-Полиолефиновая термоусадочная трубка этилированный индуктор
Этилированный индуктор с ферритовым сердечником
Высокотоковый этилированный индуктор
Высоконадежный этилированный индуктор
Высокая допустимая нагрузка по току
Надежный Механический дизайн
Низкостойкий этилированный индуктор
Значение индуктивности серии до 500mH
Сильное магнитное насыщение
Рабочая температура до + 150 °C
(Более высокие температуры в зависимости от профиля миссии)
Индивидуальные дизайны доступны по запросу
Антенная катушка с ферритовым сердечником для AM радио
Высокое значение Q
Прогрессивная намотка с шелковой медной проволокой
Встроенная с ферритовым сердечником
По ограничению на использование опасных материалов в производстве, отвечающих требованиям

Продукт использует

Регуляторы
Моторы
Усилитель мощности
Блоки питания
Широкополосный фильтрации
Типичные в VHF
Fullstar типа серии:LR

Преимущества:
-Быстрый ответ (на любые запросы можно ответить немедленно)
-Нет минимальный объем заказа (любой quanytity в порядке)
-В наличии для нескольких размеров с разным диапазоном индуктивности
-Быстрая доставка
-Конкурентоспособная цена

Также катушки без стержня-воздушная катушка

 Упаковка & Доставка

Сопутствующие товары

Наши услуги

Обратная связь

Информация о компании

SHAANXI FULLSTAR ELECTRONICS CO. , LTDСпециализируется на электронике и магнитных компонентах.

Основными товары являются индукторы общего режима SMD Силовые индукторы SMD, РЧ-трансформатор, плоский трансформатор, LAN трансформатор, высокочастотный трансформатор, низкочастотный Инкапсулированный трансформатор, трансформаторы SMD и датчики тока. Мы также производим ферритовые сердечники, бобины, железные сердечники питания, аморфные сердечники, сенсорные сердечники и т. д., аксессуары. Товары экспортируется в более чем 40 стран и регионов.

Пожалуйста, свяжитесь с нами

Похожие товары

Индуктор поперечного поля — Энциклопедия по машиностроению XXL

Нагрев осуществляется в специальных индукционных нагревателях, основным элементом которых является индуктор. Наибольшее распространение получили индукторы цилиндрического, овального и щелевого типа. Прямоугольные тела нагревают в овальных (прямоугольных), реже щелевых индукторах. Для цилиндрических тел используют индукторы всех трех типов (рис. 12-1), причем в овальных индукторах цилиндры могут располагаться вдоль (рис. 12-1, б) или поперек (рис. 12-1, в) оси индуктора (нагрев в продольном или поперечном поле индуктора). Для нагрева лент и пластин толщиной менее двух глубин проникновения эффективно использование индукторов поперечного поля (рис. 12-2), состоящих из двух плоских индукторов 1 с Ш-образным магнитопроводом 2, токи в которых имеют одинаковое направление [41 ]. Тип использованного индуктора во многом определяет конструкцию и технико-экономические показатели всего нагревателя.  [c.189]

Третьей особенностью является то, что при нагреве пучка цилиндров в поперечном поле электромагнитные процессы в них не могут рассматриваться независимо друг от друга, что было бы справедливо для продольного поля. Если цилиндры расположены плотно в один ряд, образуя слой, параллельный Но, то при = 1 мощность в одном цилиндре будет меньше, чем при его одиночном расположении. Наоборот, при > 1 мощность больше, чем в одиночном цилиндре. Такой ряд цилиндров можно заменить плоской плитой с той же площадью сечения, что дает хорошее приближение по мощности. Электромагнитные параметры индуктора с конечным числом длинных немагнитных цилиндров, расположенных в один ряд с произвольным шагом, рассчитаны в работе [97] численным методом.  [c.160]

Уменьшение магнитного сопротивления обратного замыкания может быть достигнуто применением магнитопроводов, изготовленных из листов трансформаторной стали или из ферритов. На рис. 6-5 приведены поперечный разрез такого индуктора и картина его магнитного поля.  [c.89]

Основные соотнощения будут получены для широкой пластины большой длины, помещенной в длинный индуктор с прямоугольной формой поперечного сечения. Это позволит считать поле в зазоре между индуктором и пластиной равномерным, вне индуктора равным нулю и ограничиться рассмотрением процессов на щироких гранях пластины. Будем также считать, что магнитная проницаемость и удельное сопротивление постоянны во всех точках сечения.  [c.189]

Обмотки поперечного магнитного поля служат для управления положением плазменного шнура, расширяющегося и смещающегося во время разогрева. В токамаке первичная обмотка индуктора и вторичная обмотка— плазма объединены магнитопроводом.  [c.539]

Концы мерных заготовок можно нагревать не только в периодических нагревателях, но и в методических (рис. 41, а, б). В овальных индукторах мерные заготовки нагревают (рис. 41, в) в поперечном магнитном поле (в отличие от продольного поля в цилиндрических индукторах), что ведет к уменьшению длины индуктора и возрастанию» продолжительности нагрева. Схемы индукционного-нагрева заготовок под штамповку показаны на рис. 42, а, б.  [c.61]

Наиболее часто нагреву подвергаются цилиндрические тела, как сплошные, так и полые. Нагрев цилиндров и длинных призм может осуществляться в продольном или поперечном магнитном поле. В первом случае вектор напряженности магнитного поля параллелен продольной оси тела, а во втором — перпендикулярен ей. Каждый из способов имеет свои достоинства и недостатки, однако следует отметить, что пространственная размерность электромагнитного и теплового полей при поперечном нагреве на единицу выше, чем при продольном, а конфигурация полей сложнее. На практике встречаются также комбинации продольного и поперечного нагрева, например в щелевом индукторе [2].  [c.11]

Принцип наложения для мощностей в рассмотренных случаях соблюдается при любой степени поверхностного эффекта. Требование однородности исходного поля также может быть ослаблено. Достаточно только симметрии этого поля относительно осей х и у. Рассмотренные правила расчета мощностей могут сильно облегчить расчет потерь в обмотках индукторов, когда витки с током находятся в сильном магнитном поле соседних витков, слоев или секций. Если поверхностный эффект в витках выражен несильно, то потери от поперечного магнитного поля можно легко найти по приближенным формулам, используя механические моменты инерции сечения относительно осей х и у (см. 4.6).  [c.115]

При нагреве цилиндрических тел обычно возникают продольные краевые эффекты. Поперечные эффекты появляются лишь при нагреве цилиндров в поперечном магнитном поле между полюсами магнитопровода, в овальном и частично в щелевом индукторах.  [c.162]

ИНДУКТОРЫ ДЛЯ НАГРЕВА ТОНКОГО МАТЕРИАЛА В ПОПЕРЕЧНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ  [c.93]

Рис. 56. Варианты индукторов для нагрева листов в поперечном магнитном поле, выполненные по типу рис. 55, г а — с переменным зазором для выравнивания нагрева б — с переменным шагом.

Магнитный поток, создаваемый током индуктора, пересекает полосу перпендикулярно ее поверхности. При применении индукторов с поперечным магнитным полем достигаются следующие преимущества  [c.177]

Кроме того, при достижении достаточно большой высоты (массы) слиток отрывается от поддона и, поворачиваясь, создает условия для выплеска металла из лунки. Для устранения капельных проливов поперечные размеры поддона должны быть существенно больше размеров жидкой зоны и приближаться к размерам экрана или индуктора. Вблизи индуктора жидкий металл за счет более высокой напряженности магнитного поля не достигает краев поддона, формируемый столб жидкого металла имеет меньшие размеры, чем поддон, и капельные проливы исключаются.  [c.628]

От геометрических параметров и положения экрана относительно индуктора зависят распределение магнитного поля по высоте жидкой зоны и интенсивность циркуляции металла в лунке Введение экрана внутрь индуктора на определенную высоту (до 1/4 высоты индуктора) способствует уменьшению циркуляции (так же как и увеличение поперечных размеров экрана).  [c.634]

Другой важный случай нагрева совокупности цилиндров в поперечном поле соответствует слою цилиндров, расположенному перпендикулярно напряженности магнитного поля Н . Он встречается при нагреве ряда цилиндров в зазоре между полюсами магнитопровода индуктора трансформаторного типа. Аналогичная картина наблюдается при пересечении витков обмотки поперечным магнитным полем. Для ярковыраженного поверхностного эффекта в немагнитных цилиндрах решение может быть получено из работы Баттерворта (Ви11ег[c.160]

Секционированные индукторы часто встречаются в технике ин дукционного нагрева. К ним относятся 1) индукторы для нагрева плоских тел в поперечном поле или для одностороннего нагрева (см. рис. 2.4) 2) охватывакщие индукторы с разделением на секции для размещения в промежутках между ними транспортных  [c.177]

У трехфазного П. поперечное поле пульсирует в пределах 6,7-Ь-19 %,у шестифазного 9- 21 % и у двенадцатифазного 154-18% от поля постоянного тока. При наличии реактивной составляющей в переменном токе П. ось магнитного поля якоря от переменного тока сдвигается относительно оси щеток. Магнитное поле в этом случае можно рассматривать как ре-зультир щее двух полей—одного, созданного. активным током и направленного по ОСИ щеток, и второго, образованного реактивным током, направленного по оси полюсов. Первое компенсируется полем постоянного тока якоря второе ослабляет основное поле при опережающем токе и увеличивает его при отстающем. Однако в виду того, что сдвиг фаз переменного тока П. зависит от силы тока возбуждения, продольное поле не изменяет величину поля индуктора. Как видим, при установившемся режиме в преобразователе можно пренебречь реакцие й якоря.  [c.296]

Канал ПЛИНа (см. рис. 4) выполнен в виде плоской трубы и помещен между двумя индукторами 6. Создаваемое ими движущееся вдоль индуктора поперечное магнитное поле взаимодействует с индуктируемым током, замыкающимся вблизи узких стенок канала.  [c. 430]

Сокращение электрических потерь в холодном тигле. Основная часть тигля расположена в зоне наибольшей концентрации магнитного поля индуктора. В ИПХТ-М обычной конструкции применяются секции с внутренним водяным охлаждением, примеры сечений которых показаны на рис. 34, а, причем поперечные размеры и толщина сечения секций значительно превышают глубину проникновения тока в их материал. Легко видеть, что длина пути протекания тока в холодном тигле такой конструкции в 2—4 раза больше, чем в индукто ре. В результате электри-4e iIHe потери в тигле в несколько раз превышают потери в индукторе и достигают 60—70% мощности печи. Однако эти потери можно существенно сократить, изменив конструкцию секций тигля — перейти К так называемым пластинчатым, или клиновым, тиглям с наружным водяным охлаждением (рис. 34, б) [52] или к тиглям с разрезными секциями (рис. 34, в) [53]. Разрезы в секциях тигля заполняются электроизоляционным материалом [54], что затрудняет протекание вихревых токов в секциях тигля.  [c.61]

Новый способ термообработки [1] заключается в том, что высокочастотный нагрев пил осуществляется в поперечном магнитном поле непрерывно-последоватгльным способом, а охлаждение — в масле. Такой способ позволяет получить твердость на рабочих участках зубьев дисковых пил до 63 HR . В результате разработки нового технологического процесса появилась возможность подвергать упрочнению зубья пил практически любого модуля. Поскольку нагрев пилы осуществляется в поперечном магнитном поле, высокая твердость имеется только на рабочем профиле зуба. Впадина зуба в этом случае не нагревается. Пилы, прошедшие такую термообработку, не имеют деформации. Для термообработки пил изготовлена специальная установка [2] (рис. 8.4), состоящая из бака 1, разделенного на две полости Л и 5, насоса 2 для перекачки закалочной жидкости (масла) из одной полости в другую, индуктора 3 с ферритовым магнитопроводом, переливного патрубка 6, редуктора 5 с электродвигателем. После закрепления дисковой пилы 4 на вал редуктора включается ее вращение и нагрев. Уровень масла в полости А регулируется при помощи переливной трубки. Зубья пилы после нагрева погружаются в закалочную среду. Для охлаждения ферритового магнитопровода к нему подведена одна ветвь нагнетательного патрубка от насоса 2, и масло, подаваемое в полость А, омывает ферритовый магнитопровод. Закалку пил можно производить также под слоем жидкости. Предусмотрена регулировка индуктора, что позволяет производить высокочастотную термообработку пил различных диаметров. Стойкость пил, прошедших закалку, выросла в 4—5 раз.  [c.208]

Индукционная нагревательная установка (рис. 7). Она работает следующим образом, Трехфазный электродвигатель 2, подключаемый к сети 50 Гц контактором 1, приводит во вращение генератор — преобразователь частоты 3, к которому через согласующий силовой трансформатор 4 подключен индукционный нагреватель 5. Для компенсации реактивной мощности индукционного нагревателя параллельно ему подключена конденсаторная батарея С. Наряду с электромашинньши генераторами в качестве источников питания установок индукционного нагрева широко применяются тиристорные статические преобразователи частоты. Заготовки в индукторе можно нагревать как продольным (рис. 8, а), так и поперечным магнитным полем (рис. 8, б), При нагреве в поперечном магнитном поле время нагрева возрастает в 1,5—2 раза.  [c.261]

Реле защиты (рис, 58) асинхронного двигателя крана от обрыва фазы основано на магнитодинамическом принципе. Оно состоит из внешнего магнитопровода /, имеющего в поперечном сечении вид многолучевой звезды, и системы кольцевых катушек 2, поочередно (по длине реле) присоединяемых к различным фазам трехфазной цепи и образующей линейный цилиндрический индуктор (статор). В качестве ротора линейного двигателя (якоря реле) используется трубка 3 из неферромагннтного металла. Подвижные контакты 4 закреплены на трубке, неподвижные — на стержне (контактные пружины не показаны). При включении реле последовательно с двигателем системой кольцевых катушек 2 создается бегущее магнитное поле.  [c.115]

Индукторы с поперечным магнитным полем применяют для лагрева движущейся ленты и для рекристаллизацнонного отжига стальной и латунной холоднокатаной ленты, закалки лент из нержавеющей стали и др. (рис. 81). Ленту кладут между двумя  [c.142]

Поперечные стыки труб из винипласта при то,напряженность электрического поля не следует поднимать выше 1,4—1,5 В/м (1400—1500 В/мм) при удельной мощности 1—6 Вт/мм (100—600 Вт/см ), Время сварки (разогрева) составляет 0,2—10 с. Продольные швы труб из винипласта длиной не более 1000—1200 мм также могут свариваться на прессах ТВЧ за один цикл на тех же режимах, образуя нахлесточное соединение.  [c.443]

Рассмотрим индукционную систему, состоящую из массивного двухслойного тела и многосекционного индуктора, снабженного внешним магнитопроводом. Магнитопровод считаем идеальным (цоо, рсхэ), что для незамкнутых конструкций не приводит обычно к заметным ошибкам. Токи в обмотках соседних секций принимаем взаимно противоположного направления (рис. 2.4). Если число секций велико, то поле в такой системе является периодическим по координате х. Практически это условие выполняется с достаточной точностью уже при числе секций, равном двум. Ин-дукторы такого типа широко используются для поперечного нагрева лент и пластин, нагрева плоских изделий под закалку и для других целей.  [c.57]

Индукторы для магнитных стимуляторов MagPro

Индукторы cо слабой фокусировкой магнитного поля, но большой глубиной проникновения

Индукторы с хорошей фокусировкой магнитного поля и слабой глубиной проникновения

Трековые, МРТ-совместимые, Плацебо индукторы и индуктор для стимуляции крыс.

Одной из главных особенностей магнитных стимуляторов MagPro является очень большое количество индукторов (койлов) для стимуляции. Более того, если вы не смогли обнаружить индуктор, который требуется для вас, то его можно будет сделать на заказ.

Критерии выбора размера индуктора:
— Маленькие индукторы обеспечивают лучшую точность, но меньшую глубину проникновения стимуляции;
— Большие индукторы обеспечивают большую глубину проникновения, но меньшую точность стимуляции;

Критерий по выбору типа индуктора:
рТМС:
  Между процедурами рТМС есть пауза около 30 — 40 минут:
  — Индукторы со статическим водяным охлаждением;
  Процедуры рТМС идут без остановки:
  — Индукторы с динамическим водяным охлаждением;
Глубокая и точная стимуляция:
  — Угловой 8-образный индуктор
Глубокая стимуляция:

  — Большие круглые индукторы, параболические индукторы;
Определение порога моторного ответа:

  — 8-образные или круглые индукторы;
Периферическая стимуляция:
   — Круглые и параболические индукторы:

   — 0-образные индукторы;
Стимуляция двух смежных зон на коре головного мозга:

   — ассимитричные D-образные индукторы;

 

Магнитные поля и индуктивность — индукторы

Магнитные поля и индуктивность

Глава 15 — Индукторы

Когда электроны проходят через проводник, вокруг этого проводника будет развиваться магнитное поле. Этот эффект называется электромагнетизмом . Магнитные поля влияют на выравнивание электронов в атоме и могут вызывать физическую силу между атомами в пространстве, подобно тому, как усиливаются электрические поля между электрически заряженными частицами. Как и электрические поля, магнитные поля могут занимать совершенно пустое пространство и влиять на вещество на расстоянии.

Полевая сила и полевой поток

Поля имеют две меры: полевую силу и полевой поток . Сила поля — это количество «толчка», которое поле оказывает на определенное расстояние. Полевой поток представляет собой общее количество или эффект поля в пространстве. Полевая сила и поток примерно аналогичны напряжению («толчок») и току (потоку) через проводник, соответственно, хотя поток поля может существовать в полностью пустом пространстве (без движения частиц, таких как электроны), тогда как ток может иметь место где есть свободные электроны, чтобы двигаться. Полевой поток можно противопоставить в пространстве, подобно тому, как потоку электронов может противостоять сопротивление. Количество полевого потока, которое будет развиваться в космосе, пропорционально величине применяемой силы поля, деленной на величину противодействия потоку. Подобно тому, как тип проводящего материала диктует удельное сопротивление проводника электрическому току, тип материала, занимающего пространство, через которое подается магнитное поле, диктует конкретную оппозицию потоку магнитного поля.

В то время как поток электрического поля между двумя проводниками позволяет накапливать заряд свободных электронов внутри этих проводников, поток магнитного поля позволяет некоторой «инерции» накапливаться в потоке электронов через проводник, создающий поле.

Сильные магнитные поля с индукторами

Индукторы представляют собой компоненты, предназначенные для использования этого явления путем формирования длины проводящей проволоки в виде катушки. Эта форма создает более сильное магнитное поле, чем то, что будет производиться прямым проводником. Некоторые индукторы формируются с проволочной намоткой в ​​самонесущей катушке. Другие обертывают провод вокруг твердого материала сердечника некоторого типа. Иногда сердечник индуктора будет прямым, а в других случаях он будет соединен в петлю (квадратную, прямоугольную или круговую), чтобы полностью содержать магнитный поток. Все эти варианты дизайна влияют на производительность и характеристики индукторов.

Схематический символ для индуктора, как и конденсатор, довольно прост, будучи немного больше, чем символ катушки, представляющий спиральный провод. Хотя простая форма катушки является общим символом для любого индуктора, индукторы с сердечниками иногда отличаются добавлением параллельных линий к оси катушки. Более новая версия символа индуктора распределяет форму катушки в пользу нескольких «горбов» подряд:

Поскольку электрический ток создает сосредоточенное магнитное поле вокруг катушки, этот поток поля соответствует накоплению энергии, представляющей кинетическое движение электронов через катушку. Чем больше ток в катушке, тем сильнее будет магнитное поле, и чем больше энергии будет поддерживать индуктор.

Поскольку индукторы сохраняют кинетическую энергию движущихся электронов в виде магнитного поля, они ведут себя совершенно иначе, чем резисторы (которые просто рассеивают энергию в виде тепла) в цепи. Энергохранилище в индукторе зависит от количества проходящего через него тока. Способность индуктора сохранять энергию в зависимости от тока приводит к стремлению поддерживать ток на постоянном уровне. Другими словами, индукторы склонны противостоять изменениям тока. Когда ток через индуктор увеличивается или уменьшается, индуктор «сопротивляется» изменению, создавая напряжение между его выводами в противоположной полярности до изменения .

Чтобы хранить больше энергии в индукторе, ток через нее должен быть увеличен. Это означает, что его магнитное поле должно увеличиваться в силе, а изменение напряженности поля создает соответствующее напряжение в соответствии с принципом электромагнитной самоиндукции. И наоборот, чтобы выпустить энергию из катушки индуктивности, ток через нее должен быть уменьшен. Это означает, что магнитное поле индуктора должно уменьшаться в силе, и это изменение напряженности поля самопроизвольно индуцирует падение напряжения только противоположной полярности.

Так же, как первый Закон Движения Исаака Ньютона («объект в движении имеет тенденцию оставаться в движении, неподвижный объект имеет тенденцию оставаться в покое») описывает тенденцию массы противостоять изменениям скорости, можно указать тенденцию индуктора к противодействуют изменениям тока как таковым: «Электроны, движущиеся через индуктор, как правило, остаются в движении; электроны, находящиеся в покое в индукторе, как правило, остаются в состоянии покоя ». Гипотетически, катушка индуктивности, замкнутая, будет поддерживать постоянную скорость тока через нее без внешней помощи:

Практически, однако, способность индуктора к самоподдерживающему току реализуется только с помощью сверхпроводящего провода, так как сопротивление провода в любом нормальном индукторе достаточно, чтобы ток быстро разлагался без внешнего источника энергии.

Когда ток через индуктор увеличивается, он понижает напряжение, противоположное направлению потока электронов, действуя как силовая нагрузка. В этом состоянии считается, что индуктор заряжается, потому что в его магнитном поле сохраняется все большее количество энергии. Обратите внимание на полярность напряжения относительно направления тока:

И наоборот, когда ток через индуктор уменьшается, он понижает напряжение, поддерживающее направление потока электронов, действуя как источник энергии. В этом состоянии индуктор, как говорят, разряжается, поскольку его запас энергии уменьшается, поскольку он высвобождает энергию из своего магнитного поля в остальную часть схемы. Обратите внимание на полярность напряжения относительно направления тока.

Если к немагнитному индуктору внезапно применяется источник электроэнергии, индуктор сначала будет сопротивляться потоку электронов, сбросив полное напряжение источника. По мере того, как ток начинает увеличиваться, будет создано более сильное и сильное магнитное поле, поглощающее энергию от источника. В конце концов ток достигает максимального уровня и перестает расти. В этот момент индуктор перестает поглощать энергию от источника и снижает минимальное напряжение на своих выводах, тогда как ток остается на максимальном уровне. Поскольку индуктор потребляет больше энергии, его уровень тока увеличивается, а падение напряжения уменьшается. Обратите внимание, что это как раз противоположное поведение конденсатора, когда хранение энергии приводит к увеличению напряжения на компоненте! В то время как конденсаторы сохраняют свой энергетический заряд, поддерживая статическое напряжение, индукторы поддерживают свой «заряд» энергии, поддерживая постоянный ток через катушку.

Тип материала, который обматывает проволоку, сильно влияет на силу магнитного потока магнитного поля (и, следовательно, количество накопленной энергии), генерируемого для любого заданного количества тока через катушку. Катушки из ферромагнитных материалов (например, мягкого железа) будут стимулировать более сильные потоки флюсов для разработки с заданной силой поля, чем немагнитные вещества, такие как алюминий или воздух.

Что такое индуктивность «Индуктивность»>

Мера способности индуктора сохранять энергию при заданном объеме тока называется индуктивностью . Неудивительно, что индуктивность также является мерой интенсивности противодействия изменениям тока (точно, сколько самоиндуцированного напряжения будет производиться при заданной скорости изменения тока). Индуктивность символически обозначается столицей «L» и измеряется в единице Генри, сокращенно «H.»,

Дроссель Vs. Индуктор

Устаревшее название индуктора — это дроссель, поэтому его общее использование заключается в блокировке высокочастотных сигналов переменного тока в радиосхемах («забивать»). Другим названием индуктора, который все еще используется в наше время, является реактор, особенно при использовании в больших энергетических применениях. Оба эти названия будут иметь больший смысл после того, как вы изучили теорию цепей переменного тока (AC), и особенно принцип, известный как индуктивное сопротивление .

• ОБЗОР:
• • Индукторы реагируют на изменения тока путем снижения напряжения в полярности, необходимой для противодействия изменению.
• • Когда индуктор сталкивается с увеличением тока, он действует как нагрузка: понижающее напряжение при его поглощении (отрицательное на текущей стороне входа и положительное на текущей стороне выхода, как резистор).
• • Когда индуктор сталкивается с уменьшающимся током, он действует как источник: создает напряжение, когда он высвобождает накопленную энергию (положительную на текущей стороне входа и отрицательную на текущей стороне выхода, как аккумулятор).
• • Способность индуктора сохранять энергию в виде магнитного поля (и, следовательно, противостоять изменениям тока) называется индуктивностью . Он измеряется в блоке Генри (H).
• • Индукторы обычно известны другим термином: дроссель . В приложениях большой мощности их иногда называют реакторами .

Магнитные поля и индуктивность | Катушки индуктивности

Когда электроны проходят через проводник, вокруг него возникает магнитное поле. Этот эффект называется электромагнетизм .

Магнитные поля влияют на выравнивание электронов в атоме и могут вызывать физическую силу, развивающуюся между атомами в пространстве, точно так же, как электрические поля, развивающие силу между электрически заряженными частицами. Подобно электрическим полям, магнитные поля могут занимать совершенно пустое пространство и воздействовать на материю на расстоянии.

Сила поля и поток поля

Поля имеют две меры: поле силы и поле потока . Поле force — это величина «толчка», которую поле оказывает на определенное расстояние. Поле , поток — это общее количество или эффект поля в пространстве. Сила и поток поля примерно аналогичны напряжению («толкать») и току (потоку) через проводник, соответственно, хотя поток поля может существовать в полностью пустом пространстве (без движения частиц, таких как электроны), тогда как ток может иметь место только где есть свободные электроны, чтобы двигаться.

Поток поля можно противодействовать в пространстве, так же как потоку электронов можно противодействовать сопротивлением. Величина потока поля, который будет развиваться в космосе, пропорциональна величине приложенной силы поля, деленной на величину сопротивления магнитному потоку. Так же, как тип проводящего материала определяет удельное сопротивление этого проводника электрическому току, тип материала, занимающего пространство, через которое действует сила магнитного поля, диктует определенное сопротивление потоку магнитного поля.

В то время как поток электрического поля между двумя проводниками позволяет накопить свободный заряд электронов внутри этих проводников, поток магнитного поля позволяет накопить определенную «инерцию» в потоке электронов через проводник, создающий поле.

Более сильные магнитные поля с индукторами

Катушки индуктивности — это компоненты, предназначенные для использования этого явления за счет придания длине проводящего провода формы катушки. Эта форма создает более сильное магнитное поле, чем то, что создается прямым проводом.Некоторые индукторы выполнены из проволоки, намотанной в самонесущей катушке.

Другие наматывают провод на твердый сердечник определенного типа. Иногда сердечник индуктора будет прямым, а в других случаях он будет соединен в петлю (квадратную, прямоугольную или круглую), чтобы полностью сдерживать магнитный поток. Все эти варианты конструкции влияют на производительность и характеристики катушек индуктивности.

Схематический символ катушки индуктивности, такой как конденсатор, довольно прост и представляет собой не что иное, как символ катушки, представляющий свернутый в спираль провод.Хотя простая форма катушки является общим обозначением любого индуктора, индукторы с сердечниками иногда отличаются добавлением параллельных линий к оси катушки. В новой версии символа индуктора не используется форма катушки в пользу нескольких «выступов» подряд:

Поскольку электрический ток создает концентрированное магнитное поле вокруг катушки, этот поток поля соответствует накоплению энергии, представляющей кинетическое движение электронов через катушку. Чем больше ток в катушке, тем сильнее будет магнитное поле и тем больше энергии будет накапливать индуктор.

Поскольку индукторы хранят кинетическую энергию движущихся электронов в форме магнитного поля, они ведут себя совершенно иначе, чем резисторы (которые просто рассеивают энергию в виде тепла) в цепи. Накопление энергии в катушке индуктивности зависит от величины проходящего через нее тока.

Способность катушки индуктивности накапливать энергию в зависимости от тока приводит к стремлению поддерживать ток на постоянном уровне.Другими словами, катушки индуктивности имеют тенденцию противостоять изменениям тока. Когда ток через катушку индуктивности увеличивается или уменьшается, катушка индуктивности «сопротивляется» изменению , создавая напряжение между своими выводами с противоположной полярностью по отношению к изменению .

Для накопления большего количества энергии в катушке индуктивности необходимо увеличить ток через нее. Это означает, что его магнитное поле должно увеличиваться в силе, и что изменение напряженности поля создает соответствующее напряжение в соответствии с принципом электромагнитной самоиндукции.

И наоборот, чтобы высвободить энергию из индуктора, ток через него должен быть уменьшен. Это означает, что магнитное поле индуктора должно уменьшаться в силе, и это изменение напряженности поля вызывает падение напряжения как раз противоположной полярности.

Гипотетически, оставленный замкнутым накоротко индуктор будет поддерживать постоянный ток через него без внешней помощи:

На практике, однако, способность индуктора к самоподдерживающемуся току реализуется только со сверхпроводящим проводом, поскольку сопротивления провода в любом нормальном индукторе достаточно, чтобы вызвать очень быстрое затухание тока без внешнего источника питания.

Когда ток через катушку индуктивности увеличивается, в ней падает напряжение, противоположное направлению тока, действуя как силовая нагрузка. В этом состоянии индуктор называется , заряжающим , потому что в его магнитном поле накапливается увеличивающееся количество энергии. Обратите внимание на полярность напряжения относительно направления тока:

И наоборот, когда ток через катушку индуктивности уменьшается, в ней падает напряжение, помогающее направлению тока, действуя как источник питания.В этом состоянии индуктор называется , разряжающим , потому что его запас энергии уменьшается по мере того, как он передает энергию из своего магнитного поля остальной части цепи. Обратите внимание на полярность напряжения относительно направления тока.

Если источник электроэнергии внезапно подается на ненамагниченную катушку индуктивности, индуктор сначала будет сопротивляться протеканию тока, понижая полное напряжение источника. Когда ток начинает увеличиваться, создается все более сильное магнитное поле, поглощающее энергию от источника.В конце концов ток достигает максимального уровня и перестает расти. В этот момент индуктор перестает поглощать энергию от источника и снижает минимальное напряжение на своих выводах, в то время как ток остается на максимальном уровне.

По мере того, как катушка индуктивности накапливает больше энергии, ее уровень тока увеличивается, а падение напряжения уменьшается. Обратите внимание, что это прямо противоположно поведению конденсатора, когда накопление энергии приводит к увеличению напряжения на компоненте! В то время как конденсаторы накапливают свой энергетический заряд, поддерживая статическое напряжение, индукторы поддерживают свой энергетический «заряд», поддерживая постоянный ток через катушку.

Тип материала, на который наматывается провод, сильно влияет на силу потока магнитного поля (и, следовательно, на количество запасенной энергии), генерируемого для любого заданного количества тока, проходящего через катушку. Сердечники катушек, сделанные из ферромагнитных материалов (таких как мягкое железо), будут способствовать развитию более сильных потоков поля с заданной силой поля, чем немагнитные вещества, такие как алюминий или воздух.

Что такое индуктивность?

Мера способности катушки индуктивности накапливать энергию для данной величины протекающего тока называется индуктивностью .Неудивительно, что индуктивность также является мерой силы сопротивления изменениям тока (точно, сколько самоиндуцированного напряжения будет произведено при заданной скорости изменения тока). Индуктивность символически обозначается заглавной буквой «L» и измеряется в единицах Генри, сокращенно «H».

Дроссель против. Индуктор

Устаревшее название индуктора — choke , названное так из-за его обычного использования для блокировки («дросселирования») высокочастотных сигналов переменного тока в радиосхемах.Другое название индуктора, которое все еще используется в наше время, — , реактор , особенно при использовании в приложениях большой мощности. Оба этих названия станут более понятными после того, как вы изучите теорию цепей переменного тока (AC), и особенно принцип, известный как индуктивное реактивное сопротивление .

ОБЗОР:

• Катушки индуктивности реагируют на изменения тока, понижая напряжение с полярностью, необходимой для противодействия изменению.
• Когда индуктор сталкивается с возрастающим током, он действует как нагрузка: создавая напряжение по мере поглощения энергии (положительное на стороне входа тока и отрицательное на стороне выхода тока, как резистор).
• Когда индуктор сталкивается с уменьшающимся током, он действует как источник: создавая напряжение, высвобождая накопленную энергию (отрицательный на стороне входа тока и положительный на стороне выхода тока, как батарея).
• Способность индуктора накапливать энергию в виде магнитного поля (и, следовательно, противодействовать изменениям тока) называется индуктивностью . Он измеряется в единицах измерения Генри (H).

Катушки индуктивности

• обычно назывались другим термином: дроссель .В приложениях большой мощности их иногда называют реакторами .

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Катушки индуктивности ― Часть 1 Основы индукторов ① ｜ Электроника ABC ｜ TDK Techno Magazine

Магнитные свойства тока и катушек

Электрический ток, протекающий в проводнике, создает магнитное поле, которое может оказывать влияние на окружающую его область.Это известно как электромагнитный эффект тока, открытый в 1820 году Гансом Кристианом Эрстедом. Благодаря этому два параллельных проводника, в которых ток течет в одном направлении, притягиваются друг к другу. Напротив, они отталкиваются друг от друга, если ток течет в противоположных направлениях. Чтобы измерить силу этой притягивающей или отталкивающей силы, Андре-Мари Ампер построил устройство, в котором проводники подвешивались в прямоугольной конструкции. Ампер также построил катушку с проводником, намотанным цилиндрической формы, и назвал ее соленоидом. Это источник электромагнитной катушки, используемой в антенных катушках и т.п. Примерно в то же время было обнаружено, что катушка соленоида, в которой протекает ток, проявляет свойства, аналогичные свойствам магнита.

Ориентацию магнитных силовых линий можно определить с помощью так называемого правила правого винта. Если направление тока можно сравнить с правым винтом, вбиваемым в материал, силовые линии магнитного поля ориентированы в том же смысле, что и винт, который вращается.￥

Если электрический ток в двух параллельных проводниках течет в одном направлении, на проводники действует сила притяжения. Если ток течет в противоположных направлениях, на них действует сила отталкивания.

Катушка и силовые линии магнитного поля

Когда в катушке течет ток, силовые линии магнитного поля объединяются и также проходят через сердечник катушки.

Линейка для большого пальца правой руки

Это правило позволяет легко понять направление силовых линий магнитного поля по отношению к току.

Электромагнитная индукция и индуктивность катушки

Принцип электромагнитной индукции был открыт Майклом Фарадеем в 1831 году.Это относится к электродвижущей силе, которая вызвана изменениями магнитного потока, явлением, противоположным току, создающему силовые линии магнитного поля, которые приводят к магнитному эффекту. Например, если две катушки намотаны на железный сердечник круглой формы, и если катушка первичной стороны подключена к батарее через переключатель, включение и выключение переключателя приведет к протеканию тока в катушке на вторичной стороне. , за счет действия электродвижущей силы (индуцированной электродвижущей силы). Это явление электромагнитной индукции также называется взаимной индукцией.

Взаимная индукция

Самоиндукция и индуктивность катушки

Эффект электромагнитной индукции также возникает в установке с одной катушкой. Когда ток, протекающий через катушку, изменяется, создаваемый магнитный поток также соответственно изменяется, создавая в катушке электродвижущую силу. Это называется самоиндукцией.Электродвижущая сила (V) в это время выражается следующей формулой, где константа пропорциональности L выражает самоиндукцию. Обычно, когда дается катушка индуктивности, это относится к собственной индуктивности.

Индуктивность — самый важный параметр катушки. Магнитный поток (φ), создаваемый в катушке, пропорционален индуктивности (L) и протекающему току (I).

Закон Ленца

Так называемый закон Ленца предлагает простой способ узнать направление, в котором будет течь ток, индуцированный электромагнитной индукцией. Закон гласит, что индуцированный ток противодействует изменению магнитного потока или изменению тока и течет таким образом, чтобы поддерживать исходное состояние. Отношения — это одно из соотношений «толкать, если толкать, тянуть, если тянуть», что напоминает реакцию в механике и поэтому также называется законом реакции.

Конструкция и индуктивность катушки

Индуктивность катушки изменяется в зависимости от формы катушки. Например, индуктивность однослойной соленоидной катушки можно рассчитать, используя уравнение, показанное ниже.Коэффициент Нагаока (k) — это поправочный коэффициент для формы катушки, введенный физиком профессором Хантаро Нагаока. Он создает график, подобный показанному ниже, для катушки с радиусом r площади поперечного сечения и длиной l. Для бесконечно длинной катушки (2r / l = 0) коэффициент Нагаока равен 1, а для катушки конечной длины он меньше 1. Это означает, что при одинаковой площади поперечного сечения, чем короче длина, тем меньше уменьшите индуктивность.

Основные способы увеличения индуктивности

Из приведенного выше уравнения ясно, что более длинная катушка, большая площадь поперечного сечения и большее количество витков будут иметь эффект увеличения индуктивности. Кроме того, даже когда параметры индуктивности одинаковы, использование магнитного тела с высокой магнитной проницаемостью в качестве сердечника значительно увеличит индуктивность по сравнению с воздушным сердечником. Магнитная проницаемость — это показатель способности поглощать магнитный поток. Материалы, которые легко намагничиваются (высокая магнитная восприимчивость), имеют более высокую магнитную проницаемость.

Относительная магнитная проницаемость различных материалов

Магнитная проницаемость материала по сравнению с магнитной проницаемостью вакуума называется относительной магнитной проницаемостью (величина без единиц измерения).При относительной магнитной проницаемости вакуума, принятой за 1, значение для слабомагнитных веществ (немагнитных материалов), таких как воздух, вода, медь или алюминий, также составляет около 1. Напротив, относительная магнитная проницаемость мягких ферромагнетиков, таких как никель, железо, феррит или электромагнитная сталь варьируются от нескольких сотен до 100000 и более. Магнитомягкий материал — это материал, который легко намагничивается внешним магнитным полем, но чья намагниченность исчезает при удалении внешнего поля.

Молекулярные выражения: электричество и магнетизм

Индуктивность

Индуктивность — это свойство электрической цепи, с помощью которого изменяющееся магнитное поле создает электродвижущую силу или напряжение в этой цепи или в соседней цепи. Индуктивность также определяется как свойство электрической цепи, препятствующей любому изменению тока.В 1831 году английский ученый Майкл Фарадей обнаружил, что изменяющееся магнитное поле в цепи индуцирует ток в соседней цепи. Примерно в то же время это открытие независимо сделал американский ученый Джозеф Генри. Генерация электродвижущей силы и тока изменяющимся магнитным полем называется электромагнитной индукцией. Электрогенераторы работают по принципу индуктивности.

Линии магнитного поля

Чтобы лучше понять индуктивность, полезно иметь представление о силовых линиях магнитного поля.Все магниты окружены магнитным полем, также называемым магнитным потоком. Магнитное поле можно представить как состоящее из силовых линий или линий магнитного потока. Силы магнитного притяжения и отталкивания движутся по силовым линиям. Шаблон силовых линий магнитного поля можно увидеть в нашем интерактивном руководстве по Java Magnetic Field Lines.

Открытия Фарадея

Фарадей сделал свое открытие электромагнитной индукции в эксперименте с использованием двух катушек проволоки, намотанных вокруг противоположных сторон кольца из мягкого железа, аналогично экспериментальной установке на Рисунке 1 ниже.

Первая катушка справа прикреплена к батарее. Вторая катушка содержит компас, который действует как гальванометр для определения протекания тока. Когда переключатель замкнут, через первую катушку проходит ток, и железное кольцо намагничивается. Когда переключатель в первый раз замыкается, компас во второй катушке на мгновение отклоняется и немедленно возвращается в исходное положение. Отклонение компаса указывает на то, что возникла электродвижущая сила, заставившая на мгновение течь ток во второй катушке.Фарадей также заметил, что при размыкании переключателя компас снова на мгновение отклоняется, но в противоположном направлении.

Фарадей знал, что катушка с проводом, по которой протекает электрический ток, создает магнитное поле. Поэтому он предположил, что изменяющееся магнитное поле индуцирует ток во второй катушке. Замыкание и размыкание переключателя вызывают изменение магнитного поля: расширение и сжатие соответственно. Вы можете провести эксперимент Фарадея в нашем интерактивном руководстве по Java Faraday’s Experiment.

Фарадей продемонстрировал, что его гипотеза верна, перемещая простой стержневой магнит назад и вперед внутри катушки. Он заметил, что ток индуцировался в катушке только во время движения магнита. Он также заметил, что в катушке индуцировался ток, когда катушка перемещалась рядом с неподвижным постоянным магнитом.Он обнаружил, что именно относительное движение между проводником и магнитным полем производит ток. Чтобы генерировать ток, либо проводник может перемещаться через поле, либо поле может проходить мимо проводника. Для возникновения электромагнитной индукции необходимо изменение магнитного потока. Проведите этот эксперимент в нашем интерактивном учебном пособии по Java Faraday’s 2nd Experiment.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Связь между изменением магнитного потока и индуцированной электродвижущей силой известна как закон электромагнитной индукции Фарадея:

Величина электромагнитной силы, индуцированной в цепи, пропорциональна скорости изменения магнитного потока, проходящего через цепь.

Математически закон Фарадея записывается как:

E = — (DF / Dt)

, где E — индуцированная электродвижущая сила в вольтах, DF — изменение магнитной силы в сетках, а Dt — время в секундах, в течение которого происходит изменение магнитной силы.

Из приведенной выше формулы мы видим, что величина индуцированного напряжения определяется двумя факторами:

1. Величина магнитного потока
   Чем больше количество силовых линий магнитного поля, пересекающих проводник, тем больше индуцированное напряжение.
2. Скорость, с которой силовые линии магнитного поля пересекают проводник
   Чем быстрее силовые линии пересекают проводник или проводник пересекает силовые линии, тем больше индуцированное напряжение. Вы можете наблюдать это, варьируя скорость, с которой вы перемещаете магнит, в нашем 2-м экспериментальном интерактивном руководстве по Java Фарадея.

Закон Ленца

Знак минус в законе Фарадея указывает направление или полярность индуцированного напряжения.В 1833 году русский физик Генрих Ленц открыл взаимосвязи между силами, напряжениями и токами электромагнитной индукции. Закон Ленца гласит:

Индуцированная электродвижущая сила генерирует ток, который индуцирует противодействующее магнитное поле, которое противодействует магнитному полю, генерирующему ток.

Например, когда внешнее магнитное поле приближается к кольцевому проводнику, ток, который создается в кольце, будет индуцировать собственное магнитное поле, противоположное приближающемуся внешнему магнитному полю.С другой стороны, когда внешнее магнитное поле удаляется от кольца, индуцированное магнитное поле в кольце меняет направление на противоположное и противодействует изменению направления внешнего магнитного поля. Вы можете увидеть в действии закон Ленца в нашем интерактивном учебном пособии по Java по закону Ленца .

Собственная индуктивность

Мы знаем, что ток в проводнике создает магнитное поле вокруг проводника.Когда ток увеличивается, уменьшается или меняет направление, магнитное поле изменяется. Магнитное поле расширяется, сжимается или меняет направление в ответ на изменения тока. Изменяющееся магнитное поле индуцирует дополнительную электродвижущую силу или напряжение в проводнике. Возникновение этого дополнительного напряжения называется самоиндукцией, потому что оно индуцируется внутри самого проводника. Направление самоиндуцированной электродвижущей силы или напряжения противоположно направлению тока, который его генерировал.Это соответствует закону Ленца, который можно выразить следующим образом:

Индуцированная электродвижущая сила (напряжение) в любой цепи всегда направлена ​​против тока, создавшего ее.

Эффект самоиндукции в цепи заключается в противодействии любому изменению тока, протекающего в цепи. Например, когда напряжение подается на цепь, ток начинает течь во всех частях цепи. Этот ток индуцирует вокруг себя магнитное поле.По мере расширения поля в цепи создается противодействующее напряжение, иногда называемое обратным напряжением. Это обратное напряжение вызывает протекание тока в направлении, противоположном направлению основного тока. Индуктивность на этом этапе препятствует нарастанию тока. Когда индуцированное магнитное поле становится устойчивым, оно перестает индуцировать обратное напряжение.

Когда ток в цепи отключается, индуцированное магнитное поле начинает разрушаться. Когда поле схлопывается, оно генерирует напряжение в направлении, которое на мгновение продлевает основной ток.Когда индуцированное магнитное поле полностью схлопывается, индуцированное напряжение и ток прекращаются. Опять же, самоиндукция препятствует изменению тока. Он препятствует нарастанию тока и задерживает его пробой. Вы можете увидеть влияние самоиндуктивности на ток в нашем интерактивном руководстве по Java для Self-Inductance.

Взаимная индуктивность

В эксперименте Фарадея с двумя катушками на кольце из проводящего железа он обнаружил, что изменяющееся магнитное поле в одной катушке индуцирует электродвижущую силу или напряжение во второй катушке.Это явление называется взаимной индуктивностью. Взаимная индуктивность возникает, когда изменяющееся магнитное поле в одной цепи индуцирует напряжение в соседней цепи.

В соответствии с законом Ленца направление индуцированной электродвижущей силы или напряжения противоположно направлению тока, который его генерировал. Снова глядя на эксперимент Фарадея ниже, мы обнаруживаем, что когда напряжение подается на катушку справа, в железном кольце индуцируется магнитное поле. По мере расширения поля во второй катушке слева генерируется напряжение.Это вторичное напряжение вызывает ток во второй катушке. Этот вторичный ток протекает в направлении, противоположном току в первой катушке. Когда индуцированное магнитное поле в кольце становится устойчивым, ток перестает течь во второй катушке.

Когда ток в первой катушке отключается, индуцированное магнитное поле в кольце начинает разрушаться. Когда поле схлопывается, во второй катушке снова возникает напряжение.Результирующий ток во второй катушке имеет направление, противоположное ранее наведенному току. Когда магнитное поле в кольце полностью схлопывается, индуцированное напряжение и ток во вторичной катушке прекращаются. Вы можете провести этот эксперимент в нашем интерактивном руководстве по Java Faraday’s Experiment.

Катушки индуктивности

Дроссели — это электрические устройства, предназначенные для обеспечения индуктивности в цепи.Индуктор — это просто катушка с проволокой. Самоиндукция в цепи возникает даже тогда, когда проводники абсолютно прямые. Однако самоиндукция в прямом проводе очень мала. Индуктивность намного более значительна, когда проводники скручены в спираль, потому что магнитное поле каждого витка катушки пересекает соседние витки катушки. Для увеличения индуктивности индуктор может иметь железный сердечник. Помещение железа внутрь катушки значительно увеличивает силу ее магнитных полей.

Факторы, влияющие на индуктивность катушки

На индуктивность катушки влияют три фактора:

1. Количество витков в катушке
   Чем больше количество витков в катушке, тем больше индуктивность. Это верно, потому что чем больше витков в катушке, тем больше количество взаимодействий магнитного поля.
2. Площадь сечения катушки
   Чем больше площадь поперечного сечения катушки, тем больше индуктивность. Этот фактор тесно связан с количеством витков в катушке. Он включает рассмотрение расстояния между витками. Поскольку магнитное поле становится слабее по мере того, как оно движется, близко расположенные витки обеспечивают взаимодействие там, где поля наиболее сильны.
3. Проницаемость керна
   Проницаемость относится к способности материала проводить магнитные силовые линии. Железо имеет гораздо большую проницаемость, чем воздух. Следовательно, катушка с железным сердечником имеет большую индуктивность, чем катушка с сердечником, содержащим только воздух.

Расчет наведенного напряжения в катушке

Закон Фарадея можно использовать для определения полной наведенной электродвижущей силы или напряжения в катушке. Предполагая, что витки катушки плотно намотаны, полное наведенное напряжение катушки можно рассчитать по следующей формуле:

E = — N (DF / Dt)

, где E — индуцированная электродвижущая сила в вольтах, N — количество витков в катушке, DF — изменение магнитной силы в веберах, а Dt — время в секундах, в течение которого происходит изменение магнитной силы.

Измерение индуктивности

Символ индуктивности — заглавная буква L в честь Генриха Ленца. Единицей измерения индуктивности является генри, названный в честь Джозефа Генри, сокращенно ч . Один ген индуктивности существует, когда один вольт электродвижущей силы индуцируется при изменении тока со скоростью один ампер в секунду. Математически это записывается как:

L = E / (DI / Dt)

, где L, — индуктивность в генри, E, — индуцированная электродвижущая сила в вольтах, DI, — изменение тока в амперах, а Dt — время в секундах, в течение которого происходит изменение тока. .

Катушки индуктивности в последовательной цепи

Последовательная цепь — это цепь, в которой ток имеет только один путь. В последовательной цепи весь ток проходит через каждый из компонентов в цепи. В схеме на Рисунке 2 последовательно соединены три катушки индуктивности.

Если катушки индуктивности экранированы или расположены достаточно далеко друг от друга, чтобы предотвратить взаимную индуктивность, общая индуктивность цепи является накопительной. Полная индуктивность такой цепи — это сумма всех индукторов в цепи.Поэтому для расчета общей индуктивности последовательной цепи используйте следующую формулу:

L _T = L ₁ + L ₂ + L ₃ . . .

, где L _T — общая индуктивность в цепи, а от L ₁ до L ₃ . . . — это номинальные значения индуктивности отдельных катушек индуктивности в цепи.

Используя эту формулу, общую индуктивность последовательной цепи на Рисунке 2 можно рассчитать следующим образом:

L _T = 50 + 40 + 20

L _T = 110 м h

Катушки индуктивности в параллельных цепях

Параллельная цепь — это цепь, в которой компоненты расположены так, что путь для тока разделен.Схема на Рисунке 3 имеет три параллельно включенных индуктора.

Параллельное соединение катушек индуктивности всегда снижает общую индуктивность цепи. Если индукторы экранированы или расположены достаточно далеко друг от друга, чтобы предотвратить взаимную индуктивность, общую индуктивность цепи можно рассчитать по следующей формуле:

L _T = 1 ÷ (1 / L ₁ + 1 / L ₂ + 1 / L ₃ ….)

, где L _T — полная индуктивность в цепи, а L ₁ через L ₃ . . . — это номинальные значения индуктивности отдельных катушек индуктивности в цепи.

Используя эту формулу, общую индуктивность указанной выше параллельной цепи можно рассчитать следующим образом:

L _T = 1 ÷ (1/5 + 1/15 + 1/30)

L _T = 1 ÷ (0,2 + 0,066 + 0,033)

L _T = 1 ÷ 0,299

L _T = 3.344 мч

Индуктивное реактивное сопротивление

Эффект самоиндукции в катушке заключается в противодействии любому изменению тока, протекающего в катушке. Например, когда на катушку подается напряжение, в катушке начинает течь ток. Этот ток индуцирует вокруг себя магнитное поле. По мере расширения поля в катушке генерируется противодействующее напряжение, иногда называемое обратным напряжением. Это обратное напряжение противодействует основному току. Это противодействие протеканию тока называется индуктивным реактивным сопротивлением и измеряется в омах.

Величина индуктивного сопротивления в цепи зависит от частоты и величины переменного тока, а также величины индуктивности. Индуктивное сопротивление цепи можно рассчитать по следующей формуле:

X _L = 2pfL

, где X _L — индуктивное реактивное сопротивление в омах, 2p — вычисленная постоянная, которая обычно округляется до 6,28, f — частота приложенного переменного тока в герцах, а L — индуктивность цепи в генри.

Трансформаторы

Трансформаторы работают по принципу взаимной индуктивности. Трансформаторы используются для увеличения или уменьшения напряжений и токов переменного тока в цепях. Трансформатор обычно состоит из двух катушек провода, электрически изолированных друг от друга, намотанных на один и тот же сердечник. Одна катушка называется первичной катушкой; другой называется вторичной обмоткой. Первичная катушка — это входная катушка трансформатора, а вторичная катушка — это выходная катушка. Когда на первичную катушку подается переменное напряжение, оно вызывает изменяющееся магнитное поле в сердечнике. Взаимная индукция вызывает индуцирование напряжения во вторичной катушке.

Количество обмоток первичной и вторичной обмоток трансформатора определяет, как изменяется напряжение в цепи. Когда количество обмоток первичной обмотки больше, чем количество обмоток вторичной обмотки, индуцированное напряжение во вторичной обмотке меньше, чем приложенное напряжение первичной обмотки.Когда количество обмоток первичной обмотки меньше, чем количество обмоток вторичной обмотки, индуцированное напряжение во вторичной обмотке больше, чем приложенное напряжение первой обмотки. Если выходное напряжение трансформатора больше входного напряжения, он называется повышающим трансформатором. Если выходное напряжение трансформатора меньше входного напряжения, он называется понижающим трансформатором. Откройте для себя эффекты изменения входного напряжения и количества обмоток трансформатора в нашем интерактивном руководстве по Java для трансформаторов .

Повышающий трансформатор увеличивает напряжение. Однако увеличение напряжения сопровождается уменьшением тока. Обратное верно для понижающего трансформатора. Понижающий трансформатор снижает напряжение, но увеличивает ток. Это свойство трансформаторов делает их очень полезными и выгодными для передачи электроэнергии на большие расстояния.Повышающие трансформаторы используются на электростанциях для выработки очень высоких напряжений. Уменьшается выходной ток, что значительно снижает потери мощности из-за сопротивления в линиях передачи. Когда мощность достигает потребителей, используются понижающие трансформаторы для снижения напряжения и увеличения тока до уровня, необходимого для потребительских приложений.

Применение индуктивности

Свойства индукторов делают их очень полезными в различных приложениях.Например, индукторы противодействуют любым изменениям тока. Следовательно, индукторы можно использовать для защиты цепей от скачков тока. Катушки индуктивности также используются для стабилизации постоянного тока и для контроля или устранения переменного тока. Катушки индуктивности, используемые для устранения переменного тока выше определенной частоты, называются дросселями.

Генераторы

Одним из наиболее распространенных способов использования электромагнитной индуктивности является генерация электрического тока. Чтобы узнать, как работает генератор, посетите наш учебник по генераторам и двигателям .

Радиоприемники

Катушки индуктивности

могут использоваться в цепях с конденсаторами для генерации и изоляции высокочастотных токов. Например, катушки индуктивности используются с конденсаторами в схемах настройки радиоприемников. На рисунке 4 переменный конденсатор подключен к схеме антенна-трансформатор. Передаваемые радиоволны вызывают прохождение индуцированного тока в антенне через первичную катушку индуктивности на землю.

Вторичный ток в обратном направлении индуцируется во вторичной катушке индуктивности.Этот ток течет к конденсатору. Скачок тока в конденсаторе вызывает противодействующую электродвижущую силу. Эту противодействующую электродвижущую силу называют емкостным реактивным сопротивлением. Индуцированный поток тока через катушку также вызывает противодействующую электродвижущую силу. Это называется индуктивным реактивным сопротивлением. Таким образом, мы имеем в цепи как емкостное, так и индуктивное реактивное сопротивление.

На более высоких частотах индуктивное реактивное сопротивление больше, а емкостное реактивное сопротивление меньше. На более низких частотах все наоборот.Переменный конденсатор используется для выравнивания индуктивного и емкостного сопротивлений. Состояние, при котором реактивные сопротивления уравновешены, называется резонансом. Конкретная частота, которая изолирована выровненными реактивными сопротивлениями, называется резонансной частотой.

Радиосхема настраивается путем регулирования емкости переменного конденсатора для выравнивания индуктивного и емкостного реактивного сопротивления цепи для желаемой резонансной частоты или, другими словами, для настройки на желаемую радиостанцию.Наш интерактивный учебник по Java для радиоприемника демонстрирует, как катушки индуктивности и переменный конденсатор используются для настройки на радиочастоты.

Металлоискатели

Работа металлоискателя основана на принципе электромагнитной индукции. Металлоискатели содержат одну или несколько катушек индуктивности.Когда металл проходит через магнитное поле, создаваемое катушкой или катушками, это поле индуцирует электрические токи в металле. Эти токи называются вихревыми токами. Эти вихревые токи, в свою очередь, создают собственное магнитное поле, которое генерирует ток в детекторе, который питает сигнал, указывающий на присутствие металла. Наблюдайте за магнитными полями и вихревыми токами, генерируемыми металлоискателем, в нашем учебном пособии по металлоискателю для Java.

НАЗАД НА ДОМ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА И МАГНИТИЗМА

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.

© 1995-2021, автор —
Майкл В. Дэвидсон
и Государственный университет Флориды.
Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения правообладателей. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами.

Этот веб-сайт обслуживается нашим

Команда разработчиков графики и веб-программирования
в сотрудничестве с оптической микроскопией в Национальной лаборатории сильного магнитного поля
.

Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 13:18

Счетчик доступа с 29 марта 1999 г .: 264647

Как работают индукторы? — Utmel

Катушки индуктивности — это элементы накопления энергии, которые преобразуют электрическую энергию в магнитную энергию для хранения. Он похож на трансформатор, но индуктор имеет только одну обмотку. Конструкция индуктора обычно состоит из каркаса, обмотки, экрана, упаковочного материала, железного сердечника и магнитопровода.

Каталог

Ⅰ Введение

Дроссели — это элементы накопления энергии, которые преобразуют электрическую энергию в магнитную для хранения. Он похож на трансформатор, но индуктор имеет только одну обмотку. Конструкция индуктора обычно состоит из каркаса, обмотки, экрана, упаковочного материала, железного сердечника и магнитопровода. Индуктор — это пассивный электронный компонент, который может накапливать электрическую энергию в виде магнитного потока.Когда ток течет, справа от направления тока создается магнитное поле. В своей основной форме индуктор может быть такой же простой, как проволочная катушка. Сделав провода вокруг сердечника, можно увеличить индуктивность вдвое. Характеристики материала магнитопровода имеют большое влияние на значение индуктивности, и характеристики индуктивности также могут быть оптимизированы за счет формы.

Катушки индуктивности обладают важными характеристиками, которые инженеры могут использовать для управления энергией и управляющими сигналами.Основные характеристики индуктора включают:

1. В отличие от резистора , электрическая энергия, связанная с индуцированным током, не будет рассеиваться в виде тепла, а будет накапливаться в соответствующем магнитном поле;

2. Когда ток индуктора прерывается, он возвращается в цепь;

3. Поведение индуктора зависит от частоты;

4. Когда магнитное поле накапливает энергию, которую оно может принять, индуктор «насыщается».После этого, если произойдет увеличение тока, сила магнитного поля не будет увеличиваться, а избыточная электрическая энергия будет рассеиваться в виде тепла.

Используя эти характеристики, катушки индуктивности обычно используются для моделирования цепей фильтров и управления потоком энергии в импульсных преобразователях мощности.

Ⅱ Единица индуктивности

Поскольку индуктивность была обнаружена американским ученым Джозефом Генри, единицей индуктивности является «Генри». Единица индуктивности — Генри (Гн).6 мкГн.

Когда на катушку индуктивности подается напряжение, скорость нарастания тока зависит от напряжения и значения индуктивности. Потенциал 1 В на катушке индуктивности 1H увеличивает ток со скоростью 1 А в секунду. Применимая здесь формула: V = L * di / dt. Ток в 1 А через катушку может создать магнитный поток 1 Вт, поэтому эта катушка имеет индуктивность 1 Гн.

Кроме того, существуют индукторы общего назначения и прецизионные индукторы, как показано ниже:

Ⅲ Что делает индуктор?

1.Роль индукторов в переменном токе

Когда переменный ток течет в индуктор, и индуктор будет препятствовать его изменению. Он не сразу становится большим, а увеличивается медленно. Когда питание переменного тока отключено, индуктор переменного тока не потеряет сразу, а постепенно станет меньше.

Этот процесс хорошо видно по изменению яркости лампы накаливания. В цепи переменного тока последовательно в цепь включены индукторы, лампы накаливания, переключатели и т. Д.При замкнутом выключателе лампа накаливания включается не мгновенно, а из темного в яркое. Когда выключатель выключен, лампа накаливания не выключается внезапно. Он меняется от светлого к темному. Весь процесс ясно показывает, что рабочая функция индуктора заключается в стабилизации тока. Электрическая энергия преобразуется в магнитную энергию, а затем магнитная энергия преобразуется в электрическую. В обоих процессах первый представляет собой лампу накаливания от темного к яркому, а второй — от яркого к темному.

2. Роль индукторов в фильтрации индуктивности

В цепи постоянного тока, когда через индуктор протекает ток, в катушке мгновенно создается индуцированное магнитное поле, и магнитное поле индуцирует ток. . Направление индуцированного тока и тока, протекающего через катушку индуктивности, противоположны, что будет препятствовать прохождению внешнего тока. Текущий ток стабилизируется, и индуцированное магнитное поле больше не будет меняться, так что постоянный ток может течь плавно.

Из этого процесса мы можем видеть, что индуктивность фактически препятствует изменению тока. При прохождении через переменный ток, поскольку переменный ток изменяется в любое время, индуктивность всегда сопротивляется этому изменению и препятствует прохождению переменного тока.

Рисунок 1. Схема фильтра π-типа

Препятствующее влияние катушки индуктивности на переменный ток называется индуктивным реактивным сопротивлением, и оно связано с частотой переменного тока и индуктивностью.Чем выше частота переменного тока, тем больше индуктивность и индуктивное сопротивление. Воспользовавшись этой функцией, мы часто используем ее при фильтрации источников питания. На рисунке выше показана схема фильтра π-типа, состоящая из конденсатора , и катушки индуктивности. После фильтрации конденсатора в сигнале постоянного тока будут небольшие колебания. Однако катушка индуктивности может препятствовать изменению тока, поэтому она может подавлять эти небольшие колебания, тем самым выводя более чистую мощность постоянного тока.

За исключением описанных выше эффектов блокировки и фильтрации, индуктор также выполняет функции подавления помех электромагнитных волн, фильтрации сигналов, стабилизации тока и фильтрации шума.

Ⅳ Как работают индукторы?

Рисунок 2. Простая конструкция индуктора

На принципиальной схеме индуктор выглядит следующим образом:

Рисунок 3. Обозначение индуктора

Когда через провод течет ток, вокруг него создается концентрическое магнитное поле. В это время, если провод сгибается в «форму пружины», как показано на рисунке, магнитный поток внутри индуктора будет указывать в том же направлении, тем самым усиливая магнитное поле.Регулируя количество витков, можно создать магнитное поле, пропорциональное количеству витков. Это принцип работы индуктора.

Рисунок 4. Принцип индуктора

Магнитное поле создается, когда ток проходит через индуктор, и наоборот, изменения магнитного поля вызывают ток. (Закон электромагнитной индукции)

E = L ・ (di / dt)

L: Самоиндукция катушки индуктивности E: Обратная ЭДС

Противоэлектродвижущая сила E, генерируемая в катушке индуктивности, пропорциональна скорости изменения тока на единицу времени (di / dt), поэтому этого не происходит, когда определенный ток продолжает течь в том же направлении, что и постоянный ток.Другими словами, катушка индуктивности не влияет на постоянный ток, а только на переменный ток, чтобы блокировать ток. Используя это свойство индуктора, его можно использовать в качестве сопротивления (импеданса) в цепи переменного тока. Полное сопротивление Z (единица Ом) индуктора составляет:

Z = ωL = 2πfL

f — частота переменного тока, а L — самоиндуктивность индуктора.

Катушка индуктивности — это пассивный электронный компонент, который может накапливать электрическую энергию в виде магнитного потока. Обычно провод наматывают, при прохождении тока магнитное поле создается с правой стороны от направления тока.

Рисунок 5. Магнитное поле индуктора

Формула расчета значения индуктивности приведена ниже. Чем больше количество валков, тем сильнее магнитное поле. В то же время увеличение площади поперечного сечения или изменение магнитопровода может усилить магнитное поле.

Рисунок 6. Формула расчета значения индуктивности

Итак, давайте посмотрим, что происходит с индуктором, когда через него протекает переменный ток.Переменный ток относится к току, величина и направление которого периодически меняются со временем. Когда через индуктор проходит переменный ток, создаваемое током магнитное поле отключает другие обмотки, создавая обратное напряжение, которое препятствует изменению тока. В частности, когда ток внезапно увеличивается, электродвижущая сила в направлении, противоположном току, то есть в направлении уменьшения тока, будет генерироваться, чтобы препятствовать увеличению тока. И наоборот, когда ток уменьшается, он генерируется в направлении увеличения тока.

Рисунок 7. Переменный ток течет через катушку индуктивности

Если направление тока меняется на противоположное, также будет генерироваться обратное напряжение. Прежде чем ток будет заблокирован обратным напряжением, ток будет обратным, так что ток не сможет течь. С другой стороны, постоянный ток не изменяется из-за тока, поэтому нет обратного напряжения и нет опасности короткого замыкания.Другими словами, индуктор — это компонент, который пропускает постоянный ток, но не переменный.

Рисунок 8. Обратный ток течет через индуктор

Следующий рисунок поможет вам понять, как индуктор работает в цепи:

Рисунок 9. индуктор работает в цепи

Здесь вы видите батарею, лампочку, катушку вокруг (желтого) железного блока и выключатель. Катушка — это индуктор.Если вы прочитали принцип работы электромагнита, вы будете знать, что индуктор — это электромагнит.

Если убрать дроссель из схемы, то получится обычная вспышка. Закройте выключатель, и лампочка загорится. Если катушка индуктивности установлена ​​в схеме, как показано, ее роль будет совершенно иной.

Лампочка представляет собой резистор (сопротивление выделяет тепло и заставляет нить накаливания в лампочке светиться). Сопротивление провода в катушке намного меньше (это просто провод), поэтому, когда вы включите переключатель, вы увидите, что лампочка тускло светится.Большая часть тока будет проходить через контур через цепь с низким сопротивлением. На самом деле происходит следующее: когда вы замыкаете выключатель, лампочка сначала горит ярким светом, а затем гаснет. Когда вы включаете выключатель, лампочка становится очень яркой, а затем быстро гаснет.

Это дроссель вызывает это странное явление. Когда ток начинает течь в катушке впервые, катушка образует магнитное поле. Во время формирования магнитного поля катушка препятствует протеканию тока.Как только магнитное поле сформировано, ток обычно может проходить через провод. Когда переключатель разомкнут, магнитное поле вокруг катушки заставляет ток течь в катушке до тех пор, пока магнитное поле не исчезнет. Благодаря этому току лампа может гореть некоторое время, даже если выключатель разомкнут. Другими словами, индуктор может накапливать энергию в своем магнитном поле и обычно предотвращает любое изменение количества тока, протекающего через него.

Представьте себе поток воды …

Интуитивный способ понять принцип работы индуктора — представить узкую водопроводную трубу с протекающей по ней водой и тяжелое водяное колесо с лопастью, погруженной в водопроводную трубу.Представьте, что вода в водопроводе изначально не течет. Теперь вы пытаетесь заставить воду течь. Водяное колесо будет останавливать поток воды, пока оно не начнет вращаться со скоростью воды. Если вы попытаетесь остановить поток воды в водопроводной трубе, вращающееся водяное колесо будет продолжать перемещать воду до тех пор, пока скорость водяного колеса не уменьшится до скорости потока воды. Принцип работы индуктора такой же, то есть поток электронов в проводе — индуктор препятствует изменению потока электронов.

Рекомендуемый артикул:

Основы индуктивности: структура, параметры и измерения

Идите вперед, подключите индуктор и конденсатор и посмотрите, что произойдет

Что произойдет, если вы включите индуктор и конденсатор в цепь? Что-то классное — и действительно важное.

Что такое индуктор?

Вы можете изготавливать всевозможные типы индукторов, но наиболее распространенным типом является цилиндрическая катушка с проволокой — соленоид.

Когда ток проходит через первую петлю, он создает магнитное поле, которое проходит через другие петли. Магнитные поля на самом деле ничего не делают, если их величина не меняется. Изменяющееся магнитное поле создаст электрическое поле в других контурах. Направление этого электрического поля изменит электрический потенциал, который будет действовать как батарея.

В конце концов, у нас есть устройство, разность потенциалов которого пропорциональна скорости изменения тока во времени (поскольку ток создает магнитное поле).Это можно записать как:

В этом уравнении следует указать на два момента. Во-первых, L — это индуктивность. Это зависит только от геометрии соленоида (или любой другой формы), и его значение измеряется в единицах Генри. Во-вторых, есть отрицательный знак. Это означает, что изменение потенциала на катушке индуктивности препятствует изменению тока.

Как индуктор ведет себя в цепи? Если у вас постоянный ток, то нет никаких изменений (постоянный ток) и, следовательно, нет разницы потенциалов на катушке индуктивности — он действует так, как будто ее даже нет.При наличии высокочастотного тока (цепь переменного тока) на индукторе будет большая разность потенциалов.

Что такое конденсатор?

Опять же, существует множество различных конфигураций конденсатора. В простейшей форме используются две параллельные проводящие пластины с электрическим зарядом на каждой пластине (но с нулевым чистым зарядом).

Электрический заряд на этих пластинах создает электрическое поле внутри конденсатора. Поскольку существует электрическое поле, также должно происходить изменение электрического потенциала на пластинах.Величина этой разности потенциалов зависит от количества заряда. Разность потенциалов на конденсаторе может быть записана как:

Здесь C — значение емкости в фарадах — это также зависит только от физической конфигурации устройства.

Если в конденсатор идет ток, величина заряда на пластинах изменится. Если есть постоянный (или низкочастотный) ток, этот ток будет продолжать добавлять заряд к пластинам для увеличения электрического потенциала, так что со временем этот потенциал в конечном итоге будет действовать как разомкнутая цепь с напряжением конденсатора, равным напряжению батареи ( или блок питания).Если у вас высокочастотный ток, заряд будет как добавляться, так и сниматься с пластин конденсатора без накопления заряда, и конденсатор будет действовать так, как будто его даже нет.

Что происходит, когда вы соединяете конденсатор и катушку индуктивности?

Предположим, мы начинаем с заряженного конденсатора и подключаем его к катушке индуктивности (в цепи нет сопротивления, потому что я использую идеальные физические провода). Подумайте о том моменте, когда эти двое связаны. Предположим, есть переключатель, тогда я могу нарисовать следующие схемы.

% PDF-1.4
%
38 0 объект
>
эндобдж
xref
38 46
0000000015 00000 н.
0000002095 00000 н.
0000002240 00000 н.
0000002275 00000 н.
0000002330 00000 н.
0000002451 00000 н.
0000002730 00000 н.
0000003157 00000 н.
0000003306 00000 п.
0000003923 00000 н.
0000004434 00000 н.
0000004672 00000 н.
0000005003 00000 н.
0000005225 00000 н.
0000005741 00000 н.
0000006072 00000 н.
0000006298 00000 п.
0000017131 00000 п.
0000019965 00000 п.
0000031902 00000 п.
0000036701 00000 п.
0000039302 00000 п.
0000042173 00000 п.
0000048375 00000 п.
0000054886 00000 п.
0000057744 00000 п.
0000061874 00000 п.
0000067586 00000 п.
0000071018 00000 п.
0000076072 00000 п.
0000079054 00000 п.
0000079581 00000 п.
0000081605 00000 п.
0000082294 00000 п.
0000082370 00000 п.
0000082438 00000 п.
0000083139 00000 п.
0000083744 00000 п.
0000084346 00000 п.
0000085020 00000 п.
0000085664 00000 п.
0000086194 00000 п.
0000086853 00000 п.
0000087518 00000 п.
0000088141 00000 п.
0000088752 00000 п.
трейлер
]
>>
startxref
0
%% EOF

39 0 объект
>
эндобдж
40 0 объект
>
эндобдж
41 0 объект
>
эндобдж
42 0 объект
>
эндобдж
43 0 объект
> / Font> / ProcSet [/ PDF
/ Text / ImageB] / ExtGState >>>
эндобдж
44 0 объект
>
эндобдж
45 0 объект
>
эндобдж
46 0 объект
>
эндобдж
47 0 объект
>
эндобдж
48 0 объект
>
эндобдж
49 0 объект
>
эндобдж
50 0 объект
>
эндобдж
51 0 объект
>
эндобдж
52 0 объект
>
эндобдж
53 0 объект
>
эндобдж
54 0 объект
>
ручей
x} [G>. GLr: | \ {> P,; d \ d [/ ~

Сердечники индуктора: выбор материала и формы

В этой статье приводится сравнение порошковых и ферритовых сердечников Magnetics, используемых в индукторах, включая малые и большие индукторы постоянного тока и большие индукторы переменного тока. Для получения дополнительной помощи в выборе сердечника (сердечников) Magnetics для использования в конкретных конструкциях индукторов загрузите наш инструмент для проектирования индукторов или обратитесь в Magnetics с запросом на разработку нестандартных индукторов.

Введение

Катушка индуктивности — это устройство фильтрации тока.Сопротивляясь изменению тока, катушка индуктивности фильтра по существу накапливает накопленную энергию при нарастании переменного тока в каждом цикле и высвобождает эту энергию по мере ее минимизации. Силовые индукторы требуют наличия воздушного зазора в структуре сердечника. Назначение промежутка — накапливать энергию и предотвращать насыщение сердечника под нагрузкой. Другой способ выразить функцию воздушного зазора — сказать, что он уменьшает и контролирует эффективную проницаемость магнитной структуры. Поскольку μ = B / H, чем ниже значение μ, тем большее значение H (или ток) поддерживается на уровне B, который меньше максимального значения плотности потока (Bsat), присущего магнитному материалу. .Одним из ограничений конверта является то, что Bsat не является широко изменяемым. Физика магнитомягких материалов приводит к тому, что коммерчески полезные материалы имеют диапазон от примерно 0,3 Тл до 1,8 Тл в Bsat.

Зазор силового индуктора может быть реализован в одном из двух вариантов: дискретный или распределенный. Материалы с распределенным зазором представляют собой порошковые сердечники. На микроскопическом уровне зерна порошка магнитного сплава отделены друг от друга связующей изоляцией или высокотемпературной изоляцией, покрывающей каждое зерно.(Это не на уровне магнитных доменов; домены намного меньше, чем зерна порошкового сердечника. ) Распределение зазора по структуре порошкового сердечника служит двум основным целям: (1) устранение недостатков структуры с дискретным зазором, а именно резкого насыщения, потери на окантовке и электромагнитные помехи, и (2) контроль потерь на вихревые токи, чтобы сплавы с более высоким содержанием Bsat можно было использовать на относительно высоких частотах, несмотря на сравнительно низкое объемное удельное сопротивление в сплаве.

Дискретные зазоры чаще всего используются в ферритовых сердечниках.Основное преимущество феррита в характеристиках — низкие потери в сердечнике переменного тока на высокой частоте из-за высокого удельного сопротивления керамического материала по сравнению с металлическими сплавами. Ферриты находятся в нижнем пределе доступного диапазона для Bsat, и они значительно смещаются в Bsat с повышением температуры. Структура с дискретным зазором приводит к тому, что катушка индуктивности достигает резкой точки насыщения, что требует большого места в конструкции. Дискретные зазоры также приводят к появлению катушек индуктивности, уязвимых к потерям на вихревые токи в катушке из-за окантовки и возникновению электромагнитных помех.Дискретные зазоры также используются в аморфных и нанокристаллических сердечниках, намотанных на ленту, которые имеют улучшенные характеристики потерь переменного тока по сравнению с порошковыми сердечниками, но часто имеют меньшую стоимость.

Разработчик индуктора должен соответствовать требованиям к накоплению энергии (индуктивности), а также требованиям к общим потерям, пространству, стоимости, электромагнитным помехам, отказоустойчивости, температурным характеристикам и надежности. Во многих случаях явное преимущество имеют порошковые стержни. Тогда у конструктора есть множество вариантов выбора порошковых стержней.

Свойства материала сердечника

Сердечники

MPP (порошок молипермаллоя) представляют собой тороидальные сердечники с распределенным воздушным зазором, изготовленные из порошка сплава никеля, железа и молибдена. MPP демонстрирует самые низкие потери в сердечнике среди порошковых материалов сердечника, но он имеет самую высокую стоимость сердечника из-за затрат на обработку и содержания в нем 80% никеля. Тороиды MPP доступны с наружным диаметром от 3,5 мм до 125 мм.

Сердечники

High Flux представляют собой тороидальные сердечники с распределенным воздушным зазором, изготовленные из порошка никелево-железного сплава.Цена High Flux, содержащая 50% никеля и стоимость обработки сопоставима с MPP, обычно на 5-25% ниже, чем MPP. High Flux демонстрирует более высокие потери в сердечнике, чем MPP и Kool Mμ, но из-за более высокого Bsat High Flux демонстрирует лучшие характеристики проницаемости по сравнению с смещением. Другими словами, более высокое значение Bsat означает лучшую стабильность индуктивности (наименьшее смещение) при высоком постоянном смещении или высоком пиковом переменном токе. Как и сердечники MPP, High Flux не широко доступен в других формах, кроме тороидов.

Сердечники

Kool Mμ ^® (или «сендуст») представляют собой сердечники с распределенным воздушным зазором, изготовленные из порошка сплава железа, алюминия и кремния. Материал Kool Mμ по характеристикам смещения постоянного тока аналогичен MPP. Отсутствие никеля в составе делает Kool Mμ намного более экономичным, чем MPP. Главный компромисс в том, что Kool Mμ имеет более высокие потери переменного тока, чем MPP. Он разработан как практическая альтернатива, когда железный порошок имеет слишком большие потери, как правило, из-за средней или высокой частоты, но MPP слишком дорого. В дополнение к тороидам, Kool Mμ доступен в форме E-сердечника, так что затраты на обмотку также могут быть минимизированы.

Сердечники XFlux ^® представляют собой сердечники с распределенным воздушным зазором, изготовленные из порошка кремний-железного сплава.Материал XFlux демонстрирует несколько лучшие характеристики смещения постоянного тока, чем High Flux, и намного лучше, чем MPP или Kool Mμ. Отсутствие никеля в составе помогает сделать XFlux намного более экономичным, чем материалы MPP или High Flux. Главный компромисс в том, что XFlux имеет более высокие потери переменного тока, чем High Flux. Он разработан как альтернатива, когда в порошке железа слишком много потерь или отсутствует смещение постоянного тока, или когда никелевые сплавы слишком дороги или не имеют смещения постоянного тока. Помимо тороидов, XFlux доступен в форме E-образного сердечника, U-образного сердечника и блоков, так что затраты на намотку также могут быть минимизированы.

Порошковые сердечники

Kool Mu ^® MAX, изготовленные из сплава железа, кремния и алюминия, являются отличным выбором для конструкций с низкими потерями в сердечнике, сохраняя при этом отличные характеристики смещения постоянного тока. Сердечники Kool Mµ MAX по цене от Kool Mµ до High Flux оказываются экономически эффективными для множества приложений. Новейший материал Magnetics, тороиды Kool Mµ MAX, в настоящее время доступны с проницаемостью 26µ, 40µ и 60µ и диаметром от 13,5 до 134 мм.

	MPP	High Flux	Kool Mµ	XFlux	75 серии	Kool Mµ MAX
Проницаемость	14-300	14–160	14-125	26-60	26-60	26-60
Насыщенность (B насыщ. )	0.7 т	1,5 т	1,0 т	1,6 т	1,5 т	1,0 т
Макс.температура (° C)	200	200	200	200	200	200
Потери в сердечнике переменного тока	Самый низкий	Умеренное	Низкий	Высокая	Низкий	Очень низкий
Формы сердечника	Тороид	Тороид	Тороид, E, U, Блок	Тороид, E, Блок	Тороид	Тороид
Смещение постоянного тока	Лучше	Лучшее	Хорошо	Лучшее	Лучше	Лучше
Состав сплава	FeNiMo	FeNi	ФЕСИАЛ	FeSi	ФЕСИАЛ	ФЕСИАЛ

Таблица 1: Сравнение материалов сердечника

Сердечники из железного порошка

имеют более высокие потери в сердечнике, чем MPP, High Flux или Kool Mμ, но, как правило, менее дороги. Железный порошок часто является лучшим выбором для силового индуктора, когда не требуется наивысший КПД и наименьший размер, но критична стоимость; или когда частота довольно низкая; или когда амплитуда пульсаций переменного тока очень мала (что приводит к очень низкому потоку переменного тока и, следовательно, к разумно низким потерям переменного тока). Большинство сердечников из железного порошка содержат органическое связующее для межзеренной изоляции, которая подвержена пробою из-за время работы при высоких температурах, поэтому разработчику может потребоваться принять во внимание кривые термического старения для рассматриваемого порошкового материала железа.Плотность прессования (то есть давления уплотнения) для железных порошков является умеренной, и, следовательно, материалы доступны в различных формах, включая тороиды, E-сердечники, сердечники горшков, U-образные сердечники и стержни. Для индукторов с очень большим током, если частота не является высокой, единственной практической альтернативой может быть большой железный порошок E, U или сердечник электролизера.

Ферритовые сердечники

с зазором представляют собой альтернативу порошковым сердечникам. Как показано на рисунке 1, порошковые материалы постепенно насыщаются и все еще сохраняют полезную предсказуемую индуктивность, даже когда токовая нагрузка значительно увеличивается.Феррит с зазором будет поддерживать индуктивность, близкую к несмещенному значению, до тех пор, пока не произойдет насыщение, когда будет видно резкое падение индуктивности. При проектировании с использованием феррита при повышенных температурах необходимо уделить особое внимание. Потоковая способность любого силового феррита значительно снижается при повышении температуры, как показано на Рисунке 2, в то время как магнитная емкость порошковых сердечников остается практически постоянной при повышении температуры.

Кривая мягкого насыщения порошковой сердцевины обеспечивает значительные конструктивные преимущества: (1) рабочая точка, входящая в кривую (от 80% до 50%), приводит к меньшему размеру; (2) минимальный сдвиг с температурой; (3) незначительная чувствительность к изменению кривой из-за допусков по температуре или материалам; (4) естественная отказоустойчивость; (5) индуктивность естественного качания — высокая L при низкой нагрузке, контролируемая L при высокой нагрузке. Другие преимущества порошковых сердечников по сравнению с ферритами заключаются в том, что они не подвержены окаймляющим потерям и эффектам электромагнитных помех зазора, а также имеют более высокие собственные уровни Bsat.

Рисунок 1 — Кривые смещения постоянного тока для феррита и Kool Mu

Рисунок 2 — Кривая насыщения для силового феррита

Применение индукторов

Типы применения индуктора

включают, среди прочего:

1) Небольшая катушка индуктивности постоянного тока с небольшими пульсациями переменного тока (конструкция с ограниченным окном)
2) Большой индуктор постоянного тока (конструкция с ограничением насыщения)
3) Катушка индуктивности с большим переменным током (конструкция с ограничением потерь в сердечнике)

Каждый из них представляет определенные проблемы с точки зрения дизайна.Небольшая катушка индуктивности постоянного тока обычно больше ограничивается доступной площадью окна сердечника, чем площадью его поперечного сечения. Окно сердечника должно быть достаточно большим, чтобы вместить количество витков провода, необходимое для достижения указанной индуктивности. Большой индуктор постоянного тока часто ограничен точкой насыщения сердечника. Сердечник должен быть достаточно большим по размеру и достаточно низкой проницаемостью, чтобы избежать насыщения (или сдвига индуктивности ниже минимально необходимого уровня). Эти факторы увеличивают необходимое количество витков и длину меди, что приводит к потере проводов.Катушка индуктивности с большим переменным током ограничена соображениями потерь в сердечнике. Поскольку потери в сердечнике зависят от размаха потока переменного тока, а не от уровня потока постоянного тока, потери в сердечнике становятся доминирующим фактором при проектировании.

1. КОНСТРУКЦИЯ МАЛЫХ ИНДУКТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

В качестве примера типичным случаем могут быть следующие требования:

Постоянный ток (Idc) = 500 мА максимум
Требуемая индуктивность (Lmin) = 100 мкГн
Пульсации переменного тока (Iac) = 50 мА пик-пик
Частота (f) = 100 кГц

Для проектирования этого индуктора используется программа Magnetics Inductor Design Tool, в которой используются порошковые сердечники Magnetics. Эта программа использует алгоритм проектирования, предназначенный для определения наименьшего размера корпуса для заданных входных параметров (токов, значений индуктивности, частоты и т. Д.). Программа определяет размер соответствующего сердечника на основе необходимого энергетического продукта, выраженного как индуктивность полной нагрузки, умноженная на квадрат пикового (постоянный плюс пульсации) тока, протекающего через катушку индуктивности. Более высокие значения индуктивности и более высокие уровни тока предполагают больший размер сердечника. Инструмент проектирования был запущен с указанными выше входными данными, и материал сердечника был выбран вручную для каждого из типов сердечника в таблице 2 ниже.Число витков, заполнение проволоки, размеры намотки, данные о потерях и превышении температуры были взяты из выходных данных инструмента.

В каждом случае инструмент проектирования выбирал самую высокую проницаемость, доступную для выбранного материала. Из-за относительно небольшого тока любое уменьшение проницаемости выбранного материала не приведет к улучшению индуктивности при пиковой нагрузке; в этих случаях при уменьшении индуктивности холостого хода теряется больше, чем при улучшении кривой спада постоянного тока. Потери в сердечнике и повышение температуры не являются большим фактором для этого типа индуктора из-за низкой рабочей плотности потока переменного тока сердечника. Например, в сердечнике High Flux сила намагничивания H определяется законом Ампера:

• H (Эрстед) = .4 (π) (N) (I) / Le, где
• N — количество витков
• I — ток в амперах
• Le — длина магнитного пути сердечника в см

58278-A2 имеет длину пути 2,18 см, так что сила намагничивания постоянного тока составляет

• H =.4 (π) (41) (. 5) / (2,18) = 11,8 Эрстед

Процент начальной проницаемости или значение «спада» можно определить из рисунка 3 — Кривая спада смещения постоянного тока для высокого магнитного потока.

График для High Flux с проницаемостью 160 показывает, что проницаемость при постоянном смещении 11,8 эрстеда составляет примерно 90% от своего начального значения. Это консервативная рабочая точка для этого материала, но конструкция ограничивается больше площадью окна сердечника, чем насыщением сердечника. Коэффициент заполнения окна для этого индуктора составляет 37%, что приближается к типичному пределу для тороида. Попытки уменьшить размер сердечника, чтобы воспользоваться преимуществом доступной флюсовой емкости, привели бы к нереалистичным коэффициентам заполнения окна 50% или выше.

Как показывают данные, тороид MPP имеет наиболее компактную и эффективную конструкцию благодаря тому, что этот материал доступен с более высокой проницаемостью (300 мкм) по сравнению с другими. Это приводит к более высокому коэффициенту индуктивности (AL) для данного размера сердечника, что позволяет использовать сердечник меньшего размера.Компромисс в том, что смещение постоянного тока спадает раньше. Тороид Kool Mμ привлекателен, прежде всего, благодаря значительному снижению стоимости. Выбранный E-образный сердечник Kool Mμ является самым маленьким из имеющихся в настоящее время, и он больше по размеру для этого конкретного набора требований.

2. БОЛЬШОЙ КОНСТРУКЦИЯ ИНДУКТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

В качестве примера типичные требования:

• Постоянный ток (Idc) = 20 А максимум
• Требуемая индуктивность (Lmin) = 100 мкГн минимум
• Пульсирующий ток переменного тока (Iac) = 1 А пик-пик
• Частота (f) = 100 кГц
• Максимальное повышение температуры = 40 ° C

Таблица 3 содержит соответствующую информацию из результатов проектирования средства проектирования для этого случая.

Таблица 3: Выходные данные средства проектирования индукторов

Для этого катушки индуктивности выбранные сердечники должны быть с меньшей проницаемостью и большим поперечным сечением, чтобы избежать насыщения при высоком напряжении постоянного тока.

Модель 58867-A2 (C058867A2) имеет длину магнитного пути 20 см. Снова решение для силы намагничивания H:

• H = 0,4 (π) (45) (20) / (20) = 56,5 Эрстед

График для материала High Flux с проницаемостью 60 на Рисунке 3 показывает, что проницаемость составляет примерно 83% от исходного значения ниже 56.5 эрстед силы намагничивания постоянного тока, безопасная рабочая точка. Заливка проволоки в этом случае не была критичной, но повышение температуры из-за потерь в меди стало ограничивающим фактором. Дальнейшие итерации конструкции будут нацелены на увеличение диаметра провода или многожильный провод для уменьшения плотности тока, чтобы уменьшить потери в меди, за счет более высоких коэффициентов заполнения. Из этих данных мы видим, что High Flux — самая крутая рабочая конструкция тороидов. Высокая плотность потока насыщения этого материала и лучшие характеристики смещения постоянного тока позволяют выбирать сердечник с более высокой проницаемостью и более высоким значением AL, уменьшая количество витков и потери в меди.Опять же, потери в сердечнике невелики из-за относительно небольшого потока переменного тока в сердечнике.

Конструкция E-сердечника Kool Mμ превосходит по потерям из-за того, что поперечное сечение E-сердечника (и AL) намного больше, чем у тороидов. Это позволяет уменьшить количество витков и значительно снизить потери в меди. E-core имеет сравнительно небольшую площадь окна, что приводит к более высокому коэффициенту заполнения (72%), но это достижимо в конструкции с катушечной намоткой. С сердечником E доступна возможность использования обмоток из фольги.Компромисс заключается в том, что общая высота намотанного блока с E-образным сердечником примерно вдвое больше, чем у других конструкций.

3. КОНСТРУКЦИЯ ИНДУКТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Типичные требования к индуктору переменного тока, например, следующие:

• Постоянный ток (Idc) = 4 А номинал
• Требуемая индуктивность (Lmin) = 100 мкГн минимум
• Пульсирующий ток переменного тока (Iac) = 8 А пик-пик
• Частота (f) = 100 кГц
• Максимальное повышение температуры = 35ºC

В отличие от двух предыдущих примеров, малых и больших катушек индуктивности постоянного тока, и тепло, выделяемое за счет потерь в сердечнике, в катушке индуктивности переменного тока достаточно велико, чтобы стать основным ограничением конструкции.Повышение температуры из-за потерь в сердечнике или целевых показателей эффективности ограничит выбор конструкции. Таблица 4 содержит данные для этого примера.

Таблица 4: Расчетная мощность индуктора

Для определения потерь в сердечнике необходимо рассчитать колебание потока переменного тока в сердечнике в сердечнике. Поток постоянного тока не вызывает потерь в сердечнике. Первым шагом является вычисление силы намагничивания H по закону Ампера с использованием размаха переменного тока (в данном случае 8A pk-pk).С учетом сердечника High Flux, 58441-A2, длина пути составляет 10,74 см.

• H = 0,4 (π) (57) (8) / (10,74) = 53,4 Эрстеда

Изменение плотности магнитного потока можно определить, применив этот результат к нормальной кривой намагничивания из справочника (Рисунок 4.)

Отклонение силы намагничивания от 0 до 53,4 эрстеда. В материале с проницаемостью 14 это приводит к увеличению плотности потока от 0 до 600 гаусс.То есть ΔB составляет 600G. Кривые потерь для магнитомягких материалов предполагают биполярный режим работы (сердечник вводится в 1-й и 3-й квадранты контура BH). Следовательно, независимо от того, является ли схема биполярной или униполярной, применяемое значение плотности потока всегда составляет ½ΔB. В этом случае плотность потока переменного тока составляет 300Гс. Из рисунка 5 для 300G на частоте 100 кГц плотность потерь составляет около 150 мВт / см3. Из справочника выяснилось, что объем 58441-A2 составляет 21,3 см3, поэтому общие потери в сердечнике равны произведению (150) (21.3) = 3195 мВт. Инструмент проектирования, используя уравнения подбора кривой, рассчитал потери в сердечнике 3316 мВт.

Расчет превышения температуры основан на следующем приближении.

Суммарные потери мощности индуктора High Flux от инструмента составляют 5668 мВт. 58438-A2 имеет площадь поверхности 69,3 см2 без покрытия и 94,3 см2 при полной намотке (значения указаны в справочнике). Инструмент интерполирует площадь поверхности для коэффициента заполнения проволоки 17%, вычисляя площадь поверхности 79.3 см2. Таким образом, повышение температуры рассчитывается по приведенному выше уравнению примерно при 35 ° C. Обратите внимание, что это лишь приблизительная оценка, поскольку тепловые характеристики зависят не только от потерь, но и от механической конфигурации, материалов сборки и воздушного потока.

В целом, превосходные характеристики потерь материала MPP позволяют в этом случае использовать индуктор меньшего размера и более эффективный. Общие потери с MPP на 15% ниже, чем со следующей лучшей конструкцией. Поскольку материал High Flux имеет более высокие потери, необходимо выбирать сердечник с более низкой проницаемостью, чтобы контролировать потери в сердечнике.Это, однако, приводит к большему количеству витков и большим потерям в меди, а также к немного большему габариту корпуса. Причина того, что более низкая проницаемость имеет тенденцию приводить к меньшей плотности потока переменного тока (и, следовательно, к более низким потерям в сердечнике), очевидна в более пологих наклонах материалов с более низким μ на кривых намагничивания (Рисунок 4). Материал Kool Mμ приводит к еще большему габаритные размеры, но общие потери сопоставимы с конструкцией High Flux. Опять же, есть вариант E-core с Kool Mμ, который в этом случае имеет несколько лучшие потери, меньшую площадь основания, но большую общую высоту.

E-сердечник Kool Mμ является самым дешевым вариантом из четырех, в то время как преимущество тороида MPP по размеру и эффективности компенсируется самой высокой стоимостью. Сердечник High Flux и MPP имеют одинаковый размер и будут схожи по цене, поскольку порошки размером 14 мкм дороже в производстве и прессовании, чем порошки размером 26 мкм.

Заключение

Для данного индуктора решение о выборе материала зависит от следующих ограничений: пространство; эффективность; сборка; обмотка; Общая стоимость; индуктивность vs.нагрузочная характеристика; рост температуры; и температурный рейтинг. Среди порошковых сердечников материал MPP превосходит по характеристикам потерь в сердечнике и имеет самую высокую доступную проницаемость. High Flux имеет преимущество, когда критичными ограничениями являются габариты и характеристики смещения постоянного тока. Kool Mμ является более дешевым вариантом, чем MPP или High Flux, и предлагается в стандартной комплектации как с тороидальными сердечниками, так и с E-образными сердечниками.