משרן ליבת ברזל: בנייה, נוסחה, עבודה ויישומיו

משרנים משמשים להמרה של אנרגיה חשמלית כמעט בכל מעגל אלקטרוני. אלו הם התקני אחסון אנרגיה פעילים, המשמשים לספק אנרגיה מאוחסנת בין מצבי פעולה שונים בתוך מעגל. בנוסף, הם יכולים גם לעבוד כמסננים, במיוחד עבור צורות גל זרם מיתוג, וגם מספקים הגבלת זרם חולף בתוך מתגי סנובר. משרנים מסווגים לסוגים שונים בהתאם לחומרים הספציפיים ולשיטות הבנייה כאשר לכל סוג של משרן יש כמה יתרונות. אז מאמר זה דן באחד מסוגי המשרנים כמו משרן ליבת ברזל - עבודה עם אפליקציות.

מהו משרן ליבת ברזל?

משרן הערך הקבוע שבו משתמשים בליבת ברזל בתוך הסליל כדי להגדיל את ערך השראות של משרן ידוע בתור משרן ליבת ברזל. למשרנים אלה יש נמוך מאוד הַשׁרָאוּת לערך ולליבת הברזל של משרן זה יש מאפיינים מגנטיים ייחודיים מאוד אשר מחזקים את השדה המגנטי. ה סמל משרן ליבת ברזל מוצג להלן.

בניית משרן ליבת ברזל

משרן ליבת הברזל מתוכנן עם חוט נחושת מבודד דמוי סליל חומר מוליך על ידי עטיפה סביב ליבת ברזל. חומר מוליך זה פשוט עוזר בהגברת השדה המגנטי של המשרן על ידי הפיכת המשרן לטוב יותר באחסון אנרגיה מגנטית בהשוואה למשרן ליבת אוויר עם אותו מספר סיבובים.

בעיצוב קונבנציונלי, ליבת ברזל תחוט סביב צורה גיאומטרית התוחמת סליל הבנוי בסליל. חוטים כוללים לרוב חומרים כגון סגסוגות ניקל ניקל-ברזל, מגנזיום וקדמיום. חוטים אלו משמשים בטווחי גודל שבין 0.014 ל-0.56 מ'מ, בהתאם לרמות הזרם של היישומים ולטווח התדרים המכוסים על ידי הרכיב האינדוקטיבי. כמות הסיבובים המתפתלים קובעת את האינדוקציה החשמלית בתוך מערכת המוליכים החוטים שנוצרת כאשר מתח מופעל על פני פיתולי הרכיבים.

עיצוב מסורתי של משרן ליבה מגנטית משתמש בליבת ברזל וחומר פריט העטוף במעגלים מגנטיים כדי לספק את השראות הרצויה. עיצוב ליבת ברזל טיפוסי מורכב מגיאומטריה שבה שתי מחיצות גליליות מקבילות או יותר כרוכות ככל הנראה על גבי ציר ואז מצופים בשרף אפוקסי כדי ליצור את המחסום המגנטי הדרוש סביב החלק הפנימי של החללים הגליליים. סלילה אורכית זו מחוברת בדרך כלל ליצירת לולאה סגורה המתאימה לאורך של חומר הליבה שלנו pi.

עקרון עבודה

עקרון העבודה של משרן ליבת ברזל מבוסס על התכונה שהאינדוקציה המגנטית היא פרופורציונלית לקצב השינוי של השטף המגנטי דרך מעגל. כך שכאשר מועבר זרם חילופין דרך סליל בעל סיבוב אחד מבוסס ברזל, השדה המגנטי של החשמל בסליל מנסה לדחוף מעבר לציר וכתוצאה מכך נוצרים זרמי מערבולת בתוך המתכת. זרמים אלו יוצרים שדה מגנטי שפועל נגד הראשוני, וכתוצאה מכך קוטביות מגנטית הפוכה ובכך מבטלים מתח מדליפות בחוטים. ככל שיש יותר סיבובים בסליל וההתנגדות שלו כך אפקט הביטול הזה חזק יותר. זו הסיבה שניתן להזין כמויות גבוהות של כוח חשמלי אל מוליכים ליבת ברזל מבלי שייגרם נזק.

בנוסף, כאשר הליבה מוזזת בתוך ומחוץ לסליל התיל, היא יכולה לשנות את השראות. בהשוואה למשרני ליבת אוויר, משרנים אלה עדיפים באחסון אנרגיה מגנטית מכיוון שחומר הברזל מסייע בהגברת השדה המגנטי של משרן.

משרן ליבת ברזל לעומת ליבת אוויר

ההבדלים בין ליבת הברזל למשרני ליבת האוויר כוללים את הדברים הבאים.

נוסחת משרן ליבת ברזל

במשרן, אם המוט המשמש הוא מגנטי כמו ברזל או פריט, זה יגדיל את השראות של המשרן. באופן דומה, אם המוט המשמש אינו מגנטי כמו נחושת או כל חומר אחר, זה יקטין את השראות של המשרן. הנוסחה לחישוב השראות היא;

L = µ0 µr N^2A/l

איפה

'N' מספר פניות.
אורך 'l'.
'µ0' הוא החדירות של שטח פנוי.
'µr' הוא חדירות יחסית.
'µr' עבור ברזל גדול מ-1 (>1)
'µr' עבור נחושת הוא פחות מ-1 (<1)
'A' הוא אזור של הסליל.

כיצד לבחור משרן ליבת ברזל?

למשרנים יש תכונות ופונקציות שונות המבוססות על צורתם, חומר הליבה או השימוש שלהם. אז צריך להיות מודע לפונקציות ולמאפיינים האלה כדי לבחור את המשרן הנכון עבור יישום ספציפי. לפיכך, ישנם גורמים רבים שצריך לקחת בחשבון בעת ​​בחירת משרן ליבת ברזל כמו ביצועים של משרן, דרישות המעגל, שיקולי RF, גודל ומיגון של משרן, אחוזי סובלנות וכו'. כך שהגורמים המשפיעים על יש לקחת בחשבון את השראות.

גורמים משפיעים

בכל סוג של משרן, ישנם כמה גורמים המשפיעים על השראות של הסליל שנדון להלן.

מספר סיבובים בתוך הסליל

אם מספר הסיבובים בתוך הסליל גדול יותר אזי גודל השראות יהיה גבוה יותר.

אורך סליל

כאשר אורך הסליל ארוך יותר, אזי גודל השראות יהיה קטן יותר.

חומר ליבה

אם החדירות המגנטית של חומר הליבה גדולה יותר, השראות תהיה גדולה יותר.

יתרונות וחסרונות

ה היתרונות של משרני ליבת ברזל כלול את הבאים.

• למשרנים אלה יש פחות הפסדים.
• גודלו ובנייתו פשוטים.
• לסוג זה של משרן יש גורם Q גבוה.
• למשרנים אלה יש ערך השראות גדול.

ה החסרונות של אינדוקציה של ליבת ברזל rs כוללים את הדברים הבאים.

• במשרנים אלה, ההפסד גדל בתדרים גבוהים.
• למשרן זה יש בידוד מסובך.
• למשרנים אלה יש יותר זרם מערבולת וגם דירוג זרם הרמוני.

יישומים/שימושים

היישומים של משרני ליבת ברזל כוללים את הדברים הבאים.

• משרנים אלה משמשים במעגלי סינון כדי לייצב את מתח האדוות.
• זה שימושי במיוחד ביישומי AF וספקי כוח תעשייתיים.
• אלה יכולים לשמש כמשנק AF בתוך נורות פלורסנט.
• אלה משמשים במערכות אינוורטר.
• אלה משמשים במעבר מהיר ובמיזוג כוח.

לפיכך, זוהי סקירה כללית של ליבת ברזל משרן - עובד עם יישומים. בדרך כלל, משרנים רבים כוללים ליבה מגנטית העשויה מברזל או פריט המסודרים בסליל. ההשפעה של ליבת הברזל במשרן היא להגדיל את השדה המגנטי ובכך את השראות. ערכי השראות של משרנים אלה גבוהים מאוד בגלל ליבת הברזל שלהם. אז הם יכולים להתמודד עם הספק מרבי למרות שהם מוגבלים בקיבולת בתדר גבוה. אלה משמשים בעיקר ביישומים מבוססי תדר נמוך כמו ציוד שמע. הנה שאלה בשבילך, מה זה א משרן ליבת אוויר ?