Indutores

Os indutores permitem que a energia elétrica seja armazenada em um campo magnético. Aplicações típicas são filtros de suavização e vários circuitos seletivos.

As características elétricas das bobinas indutivas são determinadas por seu design, as propriedades do material do núcleo magnético e sua configuração, o número de voltas da bobina.

Abaixo estão os principais fatores a serem considerados ao escolher um indutor:

a) o valor necessário da indutância (H, mH, mkГ-n. nHn),

b) corrente máxima da bobina. Alta corrente é muito perigosa devido ao aquecimento excessivo que danifica o isolamento dos enrolamentos. Além disso, se a corrente for muito grande, pode ocorrer saturação do circuito magnético com o fluxo magnético, o que levará a uma redução significativa da indutância,

(c) a precisão da indutância,

d) coeficiente de temperatura de indutância,

e) estabilidade determinada pela dependência da indutância de fatores externos,

f) resistência ativa do fio do enrolamento,

g) Fator Q da bobina. Geralmente é definido na frequência de operação como a relação entre resistência indutiva e ativa,

h) faixa de frequência da bobina.

Atualmente estão sendo produzidos indutores de RF para valores de frequência fixa com indutâncias de 1 μH a 10 mH. Para sintonizar circuitos ressonantes, é desejável ter bobinas com indutância ajustável.

Indutores de camada única com um circuito magnético aberto são usados ​​em circuitos de ajuste de instrumentos.

Enrolamentos de circuito magnético aberto multicamada são usados ​​em filtros e transformadores de alta frequência. Indutores multicamadas blindados com núcleo de ferrite são usados ​​em filtros e transformadores passa-baixa e média, e enrolamentos similares, mas com núcleo de aço, são usados ​​em bobinas de alisamento e filtros passa-baixa.

Fórmulas de indutor

As principais relações de aproximação usadas no projeto de indutores são as seguintes.

1. Os parâmetros dos indutores de camada única, onde a razão entre comprimento e diâmetro é maior que 5, são definidos como

onde L — indutância, μH, M — número de voltas, d — diâmetro da bobina, cm, l — comprimento do enrolamento, veja

2. Os parâmetros de indutores multicamadas, onde a razão entre diâmetro e comprimento é maior que 1, são definidos como

onde L — indutância, μH, n — o número de voltas, dm — o diâmetro médio da bobina, cm, e — espessura da bobina, consulte

Bobinas simples e multicamadas com um circuito magnético de ferrite aberto terão uma indutância de 1,5 a 3 vezes isso, dependendo das propriedades e configuração do núcleo. Núcleo de latão colocado em vez de núcleo de ferrite. reduzirá a indutância em até 60-90% em comparação com seu valor sem núcleo.

Um núcleo de ferrite pode ser usado para reduzir o número de voltas, mantendo a mesma indutância.

Ao produzir bobinas com indutância de 100 μH a 100 mH para baixas e médias frequências, é recomendável usar núcleos de armadura de ferrite da série KM. Neste caso, o circuito magnético é constituído por duas ventosas montadas lado a lado, às quais estão ligadas uma bobina de secção única, dois suportes de fixação e uma haste de ajuste.

A indutância necessária e o número de voltas podem ser calculados a partir das fórmulas

onde N é o número de voltas, L — indutância, nH, Al — coeficiente de indutância, nH/vit.

Você deve sempre lembrar que antes de calcular a indutância, você precisa determinar o número de voltas que cabem em uma determinada bobina.

Quanto menor o diâmetro do fio, maior o número de voltas, mas maior a resistência do fio e, claro, seu aquecimento devido à potência liberada igual a Az2R... O valor efetivo da corrente da bobina não deve exceder 100 mA para um fio com um diâmetro de 0,2 mm. 750 mA — para 0,5 mm e 4 A — para 1 mm.

Pequenas notas e dicas

A indutância dos enrolamentos do núcleo de aço diminui muito rapidamente à medida que a corrente CC no enrolamento aumenta. Isso deve ser considerado especialmente ao projetar filtros de suavização de fonte de alimentação.

A corrente máxima do indutor depende da temperatura ambiente e permite que as esposas diminuam à medida que aumenta. Portanto, para garantir uma operação confiável do dispositivo, uma grande reserva de corrente deve ser fornecida.

Núcleos toroidais de ferrite são eficazes para fazer filtros e transformadores acima de 30 MHz. Nesse caso, os enrolamentos consistem em apenas algumas voltas.

Quando qualquer tipo de fio é usado, parte das linhas do campo magnético são fechadas não ao longo do circuito magnético, mas através do espaço ao seu redor. Este efeito é particularmente pronunciado no caso de circuitos magnéticos abertos. Observe que esses campos magnéticos dispersos são fontes de interferência, portanto os núcleos devem ser colocados no equipamento de forma a reduzir ao máximo essa interferência.

Os indutores têm uma certa capacitância parasita que forma um circuito oscilante em combinação com a indutância da bobina. A frequência de ressonância desse circuito para diferentes tipos de indutores pode variar de 20 kHz a 100 MHz.