ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์: การทำงาน ประเภท การคำนวณ การสูญเสีย และการใช้งาน

ตัวเหนี่ยวนำเป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้เก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ภายในสนามแม่เหล็ก เมื่อมีการจ่ายกระแสไฟฟ้าไปทั่วสนามแม่เหล็ก ตัวเหนี่ยวนำมักจะถูกสร้างเป็นขดลวดที่มีฉนวนหุ้มฉนวน เมื่อไรก็ตามที่จ่ายกระแสจากด้านซ้ายไปด้านขวาตลอดขดลวดนี้ สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นในทิศทางตามเข็มนาฬิกา ดังนั้นตัวเหนี่ยวนำจะต้านทานการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ภายในกระแสที่ไหลผ่าน โดยทั่วไป ตัวเหนี่ยวนำมีอยู่ในแกนอากาศสามประเภท แกนเหล็ก และแกนเฟอร์ไรต์ ตัวเหนี่ยวนำชนิดแกนอากาศและแกนเหล็กทำงานด้วยความถี่ขั้นต่ำ การสูญเสียที่สูงขึ้นและต่ำ ตัวเหนี่ยวนำ ในขณะที่ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์มีความสามารถในการซึมผ่านสูง ความเหนี่ยวนำสูง และค่าคงที่ บทความนี้จึงให้ข้อมูลสั้นๆ เกี่ยวกับก ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ - การทำงานกับแอพพลิเคชั่น

ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรท์คืออะไร?

คำจำกัดความของตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์คือส่วนประกอบทางไฟฟ้าแบบพาสซีฟสองขั้วที่ใช้เพื่อต้านทานการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน ตัวเหนี่ยวนำนี้ใช้วัสดุเฟอร์ไรต์เหมือนแกนหลักซึ่งมีไฟฟ้าสูง ความต้านทาน & การซึมผ่านของแม่เหล็กสูง ในขณะที่ใช้แกนเฟอร์ไรต์ภายใน ตัวเหนี่ยวนำ ปัจจัยต่างๆ จำเป็นต้องพิจารณา เช่น ความอิ่มตัวสูง อิมพีแดนซ์สูง การสูญเสียน้อยลง ความเสถียรภายในอุณหภูมิและคุณสมบัติของวัสดุ ดังนั้นจึงมักใช้กับซัพพลายเออร์พลังงานและแอปพลิเคชันการจัดการพลังงาน สัญลักษณ์ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์แสดงอยู่ด้านล่าง

เราทราบดีว่าในตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ ใช้วัสดุเฟอร์ไรต์เหมือนแกนกลาง ดังนั้นองค์ประกอบทั่วไปของเฟอร์ไรต์คือ XFe2O4 โดยที่ 'X' หมายถึงวัสดุทรานซิชัน โดยทั่วไป เฟอร์ไรต์ที่ใช้ในตัวเหนี่ยวนำมีอยู่ 2 ประเภทคือเฟอร์ไรต์แบบอ่อนและเฟอร์ไรต์แบบแข็ง

วัสดุเฟอร์ไรต์แบบอ่อนมีความสามารถในการกลับขั้วโดยไม่ต้องใช้พลังงานจากภายนอก
ฮาร์ดเฟอร์ไรต์เป็นแม่เหล็กถาวรที่ขั้วจะไม่เปลี่ยนแปลงแม้เมื่อแยกสนามแม่เหล็กออกแล้ว

หลักการทำงานของตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์

ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ทำงานโดยปล่อยให้กระแสไหลเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก และการเปลี่ยนแปลงภายในสนามแม่เหล็กจะส่งผลให้เกิดการไหลของกระแสตรงข้าม ดังนั้นพวกเขาจึงเปลี่ยนพลังงานจากไฟฟ้าเป็นแม่เหล็กและเก็บพลังงานไว้ในตัว

ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ใช้วัสดุแกนเฟอร์ไรต์ซึ่งเป็นแกนแม่เหล็กชนิดหนึ่งที่ทำด้วยเฟอร์ไรต์ เมื่อใช้แกนโลหะเหล่านี้ในตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้ สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงจะแสดงกระแสไหลวนขนาดใหญ่เนื่องจากการนำไฟฟ้าของแกน (โลหะ) ดังนั้นกระแสเหล่านี้จึงไหลในตัวเหนี่ยวนำพร้อมกับวงจรปิดของกระแส

บทบาทของแกนเฟอร์ไรต์ในตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้คือช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของตัวเหนี่ยวนำโดยเพียงแค่ให้การซึมผ่านสูงสุดไปยังขดลวดเพื่อเพิ่มความเหนี่ยวนำและสนามแม่เหล็ก

โดยทั่วไป ช่วงของการซึมผ่านภายในตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์อยู่ในช่วงตั้งแต่ 1,400 ถึง 15,000 ตามประเภทวัสดุเฟอร์ไรต์ที่ใช้ ดังนั้นตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้จึงมีความเหนี่ยวนำสูงเมื่อประเมินกับตัวเหนี่ยวนำประเภทอื่นโดยแกนอากาศ

จะคำนวณค่าความเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ได้อย่างไร

ในตัวเหนี่ยวนำเฟอร์ไรต์ คำว่าเฟอร์ไรต์คือชุดของวัสดุเซรามิกซึ่งรวมถึงคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่แรงบางอย่าง เช่น การซึมผ่านสูงร่วมกับค่าการนำไฟฟ้าต่ำ

ตัวเหนี่ยวนำเฟอร์ไรต์อย่างง่ายสามารถออกแบบได้โดยการพันลวดอย่างน้อย 20 รอบรอบแท่งเฟอร์ไรต์ ดังนั้นจึงสามารถวัดค่าความเหนี่ยวนำของแท่งเฟอร์ไรต์ได้โดยใช้เครื่องวัดค่าความเหนี่ยวนำ ที่นี่ ความเหนี่ยวนำจะแสดงด้วย 'L' และจำนวนรอบจะแสดงด้วย 'N'

ตอนนี้คำนวณค่า AL ของตัวเหนี่ยวนำเฟอร์ไรต์ ในที่นี้ ค่าของ 'AL' คือความสัมพันธ์พื้นฐานระหว่างตัวเหนี่ยวนำโดยแกนเฟอร์ไรต์ที่ระบุ & หมายเลข รอบ สูตรต่อไปนี้ใช้ในการคำนวณค่า AL

AL = [(100/N)^2)] x L

ตัวอย่างเช่น หากคุณวัดค่า 'L' ในขั้นตอนที่ 1 เป็น 15 uH ค่า 'AL' ที่เทียบเท่าจะเป็น:

AL = [(100/20)^2] x 15uH =( 5^2) x 15uH = 25 x 15uh = 375 uH

สูตรต่อไปนี้ใช้ในการคำนวณค่าความเหนี่ยวนำ (L) โดยใช้ค่า AL สำหรับ 'N'

L = AL/[(100/N)^2].

ตัวอย่างเช่น ถ้า N คือ 10 L = 375/[(100/10)^2] = 375/[10^2] = 375/100 = 3.75uH

ถ้า N = 20, L = 375/[(100/20)^2] = 375/[5^2] = 375/25 = 15uH

จากด้านบนเราจะสังเกตเห็นว่าเมื่อ N เพิ่มขึ้น ความเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้น สาเหตุหลักมาจากการวางลวดหลาย ๆ รอบเป็นวง จากนั้นจึงเน้นสนามแม่เหล็กไปยังพื้นที่เล็ก ๆ ที่ใดก็ตามที่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและสร้างค่าความเหนี่ยวนำได้มากขึ้น

ลักษณะตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์

เดอะ ลักษณะตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ รวมสิ่งต่อไปนี้

• ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์มีการสูญเสียกระแสไหลวนต่ำ ความต้านทานไฟฟ้าสูง และความสามารถในการซึมผ่านสูง ดังนั้นลักษณะเหล่านี้จะทำให้ตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้ใช้งานในความถี่สูงได้
• ในตัวเหนี่ยวนำประเภทนี้ การไหลของกระแสจะสร้างสนามแม่เหล็ก เช่นเดียวกับการแปรผันภายในสนามแม่เหล็กจะส่งผลให้เกิดการไหลของกระแสตรงข้าม
• พวกเขาเปลี่ยนพลังงานจากรูปแบบไฟฟ้าเป็นแม่เหล็กและเก็บพลังงานที่แปลงแล้วนี้ไว้ในตัว
  พวกมันยอมให้กระแสตรงแต่ไม่อนุญาตให้กระแสสลับไหลตลอดที่ความถี่สูงสุด
• พวกมันมีปัจจัยคุณภาพสูง ฟิลด์หลงเหลือน้อยที่สุด ความเหนี่ยวนำสูง และประสิทธิภาพเหนืออุณหภูมิ

การสูญเสีย

ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์แสดงการสูญเสียเช่น กระแสน้ำวน และฮิสเทรีซิส ตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับระดับความถี่ ในตัวเหนี่ยวนำประเภทนี้ การสูญเสียกระแสไหลวนจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณในขณะที่การสูญเสียฮิสเทรีซิสเพิ่มขึ้นเชิงเส้นตามการเพิ่มขึ้นของฟลักซ์และความถี่

จากการสูญเสียทั้งสองนี้ในตัวเหนี่ยวนำนี้ การสูญเสียฮิสเทรีซีสเป็นการสูญเสียที่นำหน้า อย่างไรก็ตาม จนถึงระดับของความถี่ที่ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของคอร์ ซึ่งเกินกว่าที่การสูญเสียกระแสไหลวนเป็นส่วนใหญ่

ข้อดีและข้อเสีย

เดอะ ข้อดีของตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ รวมสิ่งต่อไปนี้

• ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์สามารถทำงานได้ที่ความถี่สูงและปานกลาง
• ตัวเหนี่ยวนำนี้มีการสูญเสียกระแสไหลวนน้อยกว่า
• ตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการควบคุมพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น การสูญเสียฮิสเทรีซิสและค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิโดยการปรับช่องว่างอากาศ
• พวกเขาให้การตรวจคัดกรองแบบเต็ม
• มีค่าความเหนี่ยวนำสูงสุด
• ตัวเหนี่ยวนำนี้ให้ค่าความเหนี่ยวนำที่เหมาะสมแม้สำหรับค่าที่สูงกว่า
• มีความสามารถในการซึมผ่านสูงสุดโดยมีการสูญเสียน้อย
• สามารถตั้งค่าปัจจัย Q ในย่านความถี่ที่จำเป็นได้

ข้อเสีย

เดอะ ข้อเสียของตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ รวมสิ่งต่อไปนี้

• ในตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ การสูญเสียจะเพิ่มขึ้นที่ความถี่ที่สูงขึ้น
• ตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้มีการแยกที่ซับซ้อน
• พวกมันมีกระแสไหลวนและกระแสฮาร์มอนิกมากกว่า

การประยุกต์ใช้ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์

เดอะ การประยุกต์ใช้ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ รวมสิ่งต่อไปนี้

• ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ส่วนใหญ่จะใช้ในการใช้งานวงจรไฟฟ้าต่างๆ เช่น บรอดแบนด์ การแปลงพลังงาน และการปราบปรามสัญญาณรบกวน
• ตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้ใช้ในขดลวดที่เปิดใช้งานระหว่างช่วงความถี่ AF ถึง 100 MHZ
• สิ่งเหล่านี้ใช้ได้กับหม้อแปลงไฟฟ้าที่ทำงานตั้งแต่ช่วงความถี่ต่ำ 1 ถึง 200 kHz
• ใช้ทั้งความถี่สูงและกลาง
• ตัวเหนี่ยวนำเหล่านี้ใช้ในวงจรสวิตชิ่ง พี่ฟิลเตอร์ และภายในเสาอากาศเฟอร์ไรต์ซึ่งออกแบบมาสำหรับเครื่องรับ MW (คลื่นปานกลาง) เป็นหลัก
• เหล่านี้ใช้ใน แหล่งจ่ายไฟ หรือส่วนประกอบเครื่องปรับกำลังไฟฟ้า

ดังนั้นนี่คือ ภาพรวมของตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ ซึ่งเป็นตัวเหนี่ยวนำค่าคงที่ ตัวเหนี่ยวนำนี้มีแกนเฟอร์ไรต์จัดเรียงอยู่ภายในขดลวด ตัวเหนี่ยวนำอื่นๆ เช่น แกนอากาศและแกนเหล็กมีค่าความเหนี่ยวนำน้อยกว่า มีการสูญเสียมากกว่าและมีความถี่ในการทำงานที่จำกัด ดังนั้น ด้วยการใช้ตัวเหนี่ยวนำแกนเฟอร์ไรต์ ปัญหาเหล่านี้จะหมดไป ดังนั้นตัวเหนี่ยวนำนี้จึงเป็นตัวเลือกที่ถูกต้องสำหรับข้อกำหนดทางไฟฟ้าที่แตกต่างกัน นี่คือคำถามสำหรับคุณ อะไรคือหน้าที่ของตัวเหนี่ยวนำ?