Inductance toroïdale : construction, fonctionnement, codes de couleur et ses applications

Les inducteurs sont les composants les plus importants dans le domaine électrique. Par rapport aux autres types d'inducteurs , l'inductance toroïdale joue un rôle clé dans divers équipements industriels et commerciaux car ces inductances sont bien connues en raison de leurs niveaux spécifiques de capacité de charge actuelle et inductance . Ainsi, à l'heure actuelle, de nombreuses industries dépendent des inducteurs toroïdaux pour répondre aux normes internationales qui nécessitent des champs électromagnétiques minimaux dans la fabrication de biens de consommation. Dans de nombreux appareils électroniques, ces inducteurs sont utilisés pour limiter les émissions du champ magnétique qui peuvent avoir des effets très graves sur la santé des consommateurs. Ainsi, pour surmonter ces émissions, les fabricants d'électronique doivent utiliser des matériaux toroïdaux de qualité supérieure. Cet article donne un aperçu d'un Inducteur toroïdal –travailler avec des applications.

Qu'est-ce qu'un inducteur toroïdal ?

Une bobine isolée enroulée sur un noyau magnétique en forme d'anneau qui est fabriqué avec différents matériaux comme la ferrite, le fer en poudre, etc. est connue sous le nom d'inductance toroïdale. Ces inducteurs ont plus d'inductance pour chaque tour et ils peuvent transporter un courant supplémentaire par rapport aux solénoïdes avec le même matériau et la même taille. Ainsi, ceux-ci sont principalement utilisés lorsque de grandes inductances sont nécessaires. Le symbole de l'inductance toroïdale est illustré ci-dessous. Il existe différents types d'inducteurs toroïdaux comme le tore standard, la puissance SMD, le tore à haute température, le tore couplé, les inducteurs tore en mode commun, etc.

Construction d'inducteur toroïdal

Les inducteurs toroïdaux sont construits avec un noyau magnétique en forme de beignet ou d'anneau circulaire qui est enroulé avec une longueur de fil de cuivre. Ces anneaux sont fabriqués avec différents matériaux ferromagnétiques comme l'acier au silicium, la ferrite, le fer laminé, la poudre de fer ou le nickel. Ce type d'inducteur a des résultats de couplage élevés entre l'enroulement et la saturation précoce.

Cette construction fournit la perte minimale dans le flux magnétique qui aide à éviter le couplage du flux magnétique par d'autres dispositifs. Cet inducteur a des valeurs d'inductance élevées et une efficacité de transmission d'énergie maximale dans les applications à basse fréquence.

Principe de fonctionnement

Un inducteur toroïdal fonctionne simplement de la même manière que tout autre inducteur utilisé pour augmenter les fréquences aux niveaux nécessaires. Un inducteur toroïdal se tord pour induire une fréquence plus élevée. Ceux-ci sont économiques et plus efficaces à utiliser que les solénoïdes.

Lorsque le courant est fourni à travers l'inducteur toroïdal, il génère un champ magnétique autour de lui. Ainsi, l'intensité du champ magnétique généré dépend principalement du flux de la valeur actuelle.

Le flux du champ magnétique dépend également du nombre de torsions perpendiculaires au flux de la direction du courant. Ce flux change à la même vitesse lorsque le changement dans le courant circule dans toute l'inductance. Lorsque le flux se connecte à la bobine, il induit une force électromotrice dans la bobine dans le sens inverse de la tension appliquée.

Code de couleur de l'inducteur toroïdal

À l'heure actuelle, les noyaux toroïdaux sont accessibles sous forme revêtue et non revêtue pour une utilisation dans une variété d'applications. Les noyaux revêtus offrent un rayon d'angle plus lisse ainsi qu'une surface d'enroulement. Dans ces noyaux, un revêtement est utile pour fournir une couverture supplémentaire des bords, une protection des bords et une fonction d'isolation.

Différents revêtements de couleur sont utilisés dans les noyaux toroïdaux comme la peinture époxy et le revêtement parylène. La peinture époxy est disponible en différentes couleurs comme le bleu, le gris et le vert avec CFR. Le revêtement époxy est approuvé par UL et est principalement utilisé pour le revêtement des noyaux toroïdaux.

• Le revêtement de parylène est principalement utilisé pour les petits anneaux toroïdaux qui ont un revêtement de faible épaisseur et une résistance diélectrique élevée.
• Le revêtement des noyaux toroïdaux fait chuter la perméabilité initiale en fonction de la taille du noyau. Ainsi, cela peut également se produire chaque fois que les noyaux toroïdaux sont soumis à une perméabilité élevée et à des forces d'enroulement plus élevées.
  L'utilisation de noyaux toroïdaux revêtus de couleur présente de nombreux avantages.
• Ces noyaux sont bien assortis à divers types de revêtements tels que les revêtements époxy, parylène et en poudre pour augmenter facilement l'enroulement et améliorer également la répartition de la tension.
• La plage de température des revêtements époxy pour travailler est jusqu'à 200 degrés Celsius.
• Le revêtement offre une protection pour les bords et également une fonction d'isolation pour les noyaux.
• Le revêtement toroïdal est nécessaire pour générer une barrière d'isolation entre les fils et les noyaux toroïdaux pour éviter un court-circuit.
• Le revêtement de couleur n'affecte pas la valeur AL du tore.
• Un noyau toroïdal avec un revêtement époxy offre de nombreux avantages tels que la résistance, la durabilité, la résistance à l'humidité, la résistance chimique et les propriétés diélectriques fortes.

Champ magnétique inducteur toroïdal

Le champ magnétique de l'inducteur toroïdal est calculé à l'aide de la formule suivante.

B = (μ0 N I/2 π r)

Où

« I » désigne la quantité de flux de courant dans le toroïdal.
‘r’ est le rayon moyen du tore.
‘n’ est le non. de tours pour chaque unité de longueur.
N = 2rn est le nombre moyen de tours du tore pour chaque unité de longueur.

Avantages et inconvénients

La avantages des inductances toroïdales inclure les éléments suivants.

• Ces inducteurs sont légers.
  Un inducteur toroïdal est plus compact que les autres noyaux en forme car ils sont fabriqués avec moins de matériaux.
• Les inducteurs toroïdaux génèrent une inductance élevée car le noyau en boucle fermée a un champ magnétique puissant et ils émettent de très faibles interférences électromagnétiques.
• Ceux-ci sont beaucoup plus silencieux que les autres inducteurs typiques en raison de l'absence d'entrefer.
• L'inducteur toroïdal a un noyau en boucle fermée, il aura donc un champ magnétique élevé, une inductance et un facteur Q plus élevés.
• Les enroulements sont assez courts et blessés dans un champ magnétique fermé, ce qui augmentera les performances électriques, l'efficacité et réduira les effets de distorsion et de frange.
• En raison de l'équilibre d'un tore, le petit flux magnétique qui s'échappe du noyau est faible. Ainsi, cet inducteur est très efficace et émet moins d'EMI (interférences électromagnétiques) vers les circuits à proximité.

La inconvénients des inductances toroïdales inclure les éléments suivants.

• Le noyau toroïdal provoque parfois des problèmes pendant le fonctionnement et les tests réels.
• Il est très difficile à enrouler à la machine.
• Dans ces inducteurs, atteindre l'isolation est plus compliqué et aussi très difficile d'avoir un espace magnétique entre les enroulements.
• Les tores sont plus difficiles à enrouler et aussi à accorder. Cependant, ils sont plus efficaces pour produire les inductances nécessaires. Pour la même inductance qu'un solénoïde ordinaire, un tore nécessite moins de tours et peut être de plus petite taille.

Applications

Les applications des inductances toroïdales comprennent les suivantes.

• Ces inducteurs sont utilisés dans différentes industries, de l'industrie des télécommunications à la santé.
• Les inducteurs toroïdaux sont applicables dans les télécommunications, les dispositifs médicaux, les contrôles industriels, les instruments de musique, les ballasts, les freins électroniques, les équipements de réfrigération, les embrayages électroniques, les domaines aérospatial et nucléaire, amplificateurs & équipement de climatisation.
• Ceux-ci sont utilisés dans différents circuits électroniques comme les onduleurs, les alimentations et les amplificateurs, ainsi que dans les équipements électriques tels que les ordinateurs, les radios, les téléviseurs et les systèmes audio.
• Ceux-ci sont utilisés pour atteindre l'efficacité énergétique lorsque les basses fréquences ont besoin d'inductance.
• Ceux-ci sont utilisés dans SMPS ou Alimentations à découpage , EMI ( Interférence électromagnétique ) circuits sensibles et applications de filtrage.

Ainsi, ceci est un aperçu d'une inductance toroïdale et il existe différents types d'inducteurs disponibles qui sont utilisés dans différentes industries. La sélection de ces inducteurs dépend principalement de différentes caractéristiques telles que la taille du boîtier, la dimension, la résistance CC, la tolérance, l'inductance nominale, le type d'emballage et le courant nominal. Toutes ces caractéristiques jouent un rôle clé lors du choix de l'inductance toroïdale exacte pour votre application spécifique. Voici une question pour vous, qu'est-ce qu'un inducteur à noyau d'air?