Los inductores se utilizan para la conversión de energía eléctrica en casi todos los circuitos electrónicos de potencia. Estos son dispositivos de almacenamiento de energía activa, que se utilizan para proporcionar energía almacenada entre diferentes modos de funcionamiento dentro de un circuito. Además, también pueden funcionar como filtros, especialmente para formas de onda de corriente conmutada y también proporcionan limitación de corriente transitoria dentro de los interruptores amortiguadores. inductores se clasifican en diferentes tipos según los materiales específicos y los métodos de construcción donde cada tipo de inductor tiene algunos beneficios. Entonces, este artículo analiza uno de los tipos de inductores como inductor de núcleo de hierro – trabajar con aplicaciones.
¿Qué es el inductor de núcleo de hierro?
El inductor de valor fijo en el que se utiliza un núcleo de hierro dentro de la bobina para aumentar el valor de inductancia de un inductor se conoce como inductor de núcleo de hierro. Estos inductores tienen una muy baja inductancia valor y el núcleo de hierro de este inductor tiene características magnéticas muy singulares que fortalecen el campo magnético. los símbolo de inductor de núcleo de hierro se muestra a continuación.
Construcción de inductor de núcleo de hierro
El inductor con núcleo de hierro está diseñado con un alambre de cobre aislado similar a una bobina de material conductor que se envuelve alrededor de un núcleo de hierro. Este material conductor simplemente ayuda a amplificar el campo magnético del inductor al hacer que el inductor almacene mejor la energía magnética en comparación con un inductor de núcleo de aire con el mismo número de vueltas.
En un diseño convencional, un núcleo de hierro se conectaría alrededor de una forma geométrica que encierra una bobina construida helicoidalmente. Los alambres suelen incluir materiales como aleaciones de níquel-níquel-hierro, magnesio y cadmio. Estos cables se utilizan en rangos de tamaño de 0,014 a 0,56 mm, según los niveles de corriente de las aplicaciones y el rango de frecuencias cubierto por el componente inductivo. La cantidad de vueltas entre devanados determina la inducción eléctrica dentro del sistema de conductores de alambre que se produce cuando se aplica voltaje a través de los devanados de los componentes.
Un diseño tradicional de un inductor de núcleo magnético utiliza un núcleo de hierro y material de ferrita que se envuelve con circuitos magnéticos para proporcionar la inductancia deseada. Un diseño típico de núcleo de hierro consiste en una geometría en la que dos o más particiones cilíndricas paralelas se enrollan muy probablemente en un mandril y luego se recubren con una resina epoxi para crear la barrera magnética necesaria alrededor del interior de los espacios cilíndricos. Este devanado longitudinal generalmente se conecta para formar un bucle cerrado correspondiente a la longitud de nuestro material central pi.
Principio de funcionamiento
El principio de funcionamiento de un inductor con núcleo de hierro se basa en la propiedad de que la inducción magnética es proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético a través de un circuito. Entonces, cuando una corriente alterna pasa a través de una bobina de una vuelta a base de hierro, el campo magnético de la electricidad en la bobina trata de empujar más allá del eje, lo que da como resultado las corrientes de Foucault formadas dentro del metal. Estas corrientes crean un campo magnético que actúa contra el primario, lo que da como resultado una polaridad magnética opuesta y, por lo tanto, cancela el voltaje de las fugas en los cables. Cuantas más vueltas hay en una bobina y su resistencia, más poderoso es este efecto de cancelación. Esta es la razón por la cual se pueden alimentar grandes cantidades de energía eléctrica a los conductores con núcleo de hierro sin causar ningún daño.
Además, cuando el núcleo se mueve dentro y fuera de la bobina de alambre, puede cambiar la inductancia. En comparación con los inductores de núcleo de aire, estos inductores son superiores para almacenar energía magnética porque el material de hierro ayuda a amplificar el campo magnético de un inductor.
Inductor de núcleo de hierro frente a núcleo de aire
Las diferencias entre los inductores de núcleo de hierro y de núcleo de aire incluyen lo siguiente.
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Inductor de núcleo de hierro |
Inductor de núcleo de aire |
| Los inductores con núcleo de hierro utilizan núcleos magnéticos de ferrita/hierro.
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Los conductores con núcleo de aire pueden utilizar cerámica, plástico u otros materiales no magnéticos; de lo contrario, solo tienen aire dentro de los devanados. |
| Estos inductores tienen grandes valores de inductancia. | Los inductores de núcleo de aire tienen valores de inductancia bajos. |
| Estos inductores son superiores en el almacenamiento de energía magnética. | Estos inductores no son superiores en el almacenamiento de energía magnética. |
| Estos inductores normalmente tienen alguna pérdida en el núcleo.
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Estos inductores son muy eficientes a altas frecuencias, por lo que no sufren pérdidas en el núcleo. |
| Estos son de tamaño grande. | Estos son de tamaño pequeño. |
| Los inductores funcionan hasta varios cientos de MHz (megahercios) | Los inductores funcionan a una frecuencia de hasta 1 GHz. |
| Estos se utilizan con frecuencia en aplicaciones basadas en baja frecuencia como dispositivos de audio, fuentes de alimentación en industrias, sistemas inversores, etc. | Estos se utilizan con frecuencia en aplicaciones basadas en alta frecuencia como receptores de TV y radio.
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Fórmula de inductor de núcleo de hierro
En el inductor, si la varilla utilizada es magnética como el hierro o la ferrita, aumentará la inductancia del inductor. De manera similar, si la varilla utilizada no es magnética como el cobre o cualquier otro material, disminuirá la inductancia del inductor. La fórmula para el cálculo de la inductancia es;
L = µ0 µr N^2A/l
Dónde
'N' número de vueltas.
longitud 'l'.
'µ0' es la permeabilidad del espacio libre.
'µr' es la permeabilidad relativa.
‘µr’ para hierro es mayor que 1 (>1)
'µr' para cobre es menor que 1 (<1)
'A' es un área de la bobina.
¿Cómo elegir un inductor de núcleo de hierro?
Los inductores tienen diferentes propiedades y funciones según su forma, material del núcleo o uso. Por lo tanto, uno debe conocer estas funciones y propiedades para seleccionar el inductor correcto para una aplicación específica. Por lo tanto, hay muchos factores que deben tenerse en cuenta al seleccionar un inductor con núcleo de hierro, como el rendimiento de un inductor, los requisitos del circuito, las consideraciones de RF, el tamaño y el blindaje de un inductor, el porcentaje de tolerancia, etc. Entonces, los factores que afectan el debe tenerse en cuenta la inductancia.
Factores que afectan
En cualquier tipo de inductor, hay algunos factores que afectan la inductancia de la bobina que se analizan a continuación.
Número de vueltas dentro de la bobina
Si el número de vueltas dentro de la bobina es mayor, la magnitud de la inductancia será mayor.
Longitud de la bobina
Cuando la longitud de la bobina es mayor, la magnitud de la inductancia será menor.
Material del núcleo
Si la permeabilidad magnética del material del núcleo es mayor, la inductancia será mayor.
Ventajas y desventajas
los ventajas de los inductores de núcleo de hierro Incluya lo siguiente.
- Estos inductores tienen menos pérdidas.
- Su tamaño y construcción son simples.
- Este tipo de inductor tiene un alto factor Q.
- Estos inductores tienen un gran valor de inductancia.
los desventajas de la inducción de núcleo de hierro rs incluyen lo siguiente.
- En estos inductores, la pérdida aumenta a altas frecuencias.
- Este inductor tiene un aislamiento complicado.
- Estos inductores tienen más corriente de Foucault y también clasificación de corriente armónica.
Aplicaciones/Usos
Las aplicaciones de los inductores con núcleo de hierro incluyen las siguientes.
- Estos inductores se utilizan en circuitos de filtro para estabilizar el voltaje de ondulación.
- Es extremadamente útil en aplicaciones de AF y fuentes de alimentación industriales.
- Estos se pueden usar como estrangulador AF dentro de luces de tubo fluorescente.
- Estos se utilizan en los sistemas de inversor.
- Estos se utilizan en tránsito rápido y acondicionamiento de energía.
Por lo tanto, esta es una descripción general de un núcleo de hierro. inductor - trabajando con aplicaciones. Generalmente, muchos inductores incluyen un núcleo magnético que está hecho con hierro o ferrita dispuesto en la bobina. El efecto del núcleo de hierro en el inductor es aumentar el campo magnético y, por lo tanto, la inductancia. Los valores de inductancia de estos inductores son muy altos debido a su núcleo de hierro. Por lo tanto, pueden manejar la máxima potencia aunque están limitados dentro de la capacidad de alta frecuencia. Estos se utilizan principalmente en aplicaciones basadas en baja frecuencia como equipos de audio. Aquí hay una pregunta para ti, ¿qué es un inductor de núcleo de aire ?
