Inducteur à noyau de fer : construction, formule, fonctionnement et ses applications

Les inducteurs sont utilisés pour la conversion de l'énergie électrique dans presque tous les circuits électroniques de puissance. Ce sont des dispositifs de stockage d'énergie actifs, utilisés pour fournir de l'énergie stockée entre différents modes de fonctionnement au sein d'un circuit. En outre, ils peuvent également fonctionner comme filtres, en particulier pour les formes d'onde de courant commuté et fournissent également une limitation du courant transitoire dans les commutateurs snubber. Inducteurs sont classés en différents types en fonction des matériaux spécifiques et des méthodes de construction où chaque type d'inducteur présente certains avantages. Donc, cet article traite de l'un des types d'inducteurs comme inducteur à noyau de fer – travailler avec des applications.

Qu'est-ce qu'un inducteur à noyau de fer ?

L'inductance à valeur fixe dans laquelle un noyau de fer est utilisé dans la bobine pour augmenter la valeur d'inductance d'une inductance est connue sous le nom d'inductance à noyau de fer. Ces inducteurs ont une très faible inductance valeur et le noyau de fer de cet inducteur a des caractéristiques magnétiques très uniques qui renforcent le champ magnétique. La symbole d'inducteur à noyau de fer est illustré ci-dessous.

Construction d'inducteur à noyau de fer

L'inductance à noyau de fer est conçue avec un fil de cuivre isolé en forme de bobine de matériau conducteur en enroulant autour d'un noyau de fer. Ce matériau conducteur aide simplement à amplifier le champ magnétique de l'inducteur en rendant l'inducteur meilleur pour stocker l'énergie magnétique par rapport à un inducteur à noyau d'air avec le même nombre de tours.

Dans une conception conventionnelle, un noyau de fer serait câblé autour d'une forme géométrique qui enferme une bobine construite en hélice. Les fils comprennent souvent des matériaux tels que des alliages nickel-nickel-fer, du magnésium et du cadmium. Ces fils sont utilisés dans des gammes de tailles allant de 0,014 à 0,56 mm, en fonction des niveaux de courant des applications et de la plage de fréquences couverte par le composant inductif. La quantité de spires entre les enroulements détermine l'induction électrique dans le système de conducteur de fil qui est produite lorsqu'une tension est appliquée à travers les enroulements du composant.

Une conception traditionnelle d'un inducteur à noyau magnétique utilise un noyau de fer et un matériau de ferrite qui est enveloppé de circuits magnétiques pour fournir l'inductance souhaitée. Une conception typique à noyau de fer consiste en une géométrie dans laquelle deux ou plusieurs cloisons cylindriques parallèles sont très probablement enroulées sur un mandrin puis recouvertes d'une résine époxy pour créer la barrière magnétique nécessaire autour de l'intérieur des espaces cylindriques. Cet enroulement longitudinal est généralement connecté pour former une boucle fermée correspondant à la longueur de notre matériau d'âme pi.

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement d'un inducteur à noyau de fer est basé sur la propriété que l'induction magnétique est proportionnelle au taux de variation du flux magnétique à travers un circuit. Ainsi, lorsqu'un courant alternatif traverse une bobine à un tour à base de fer, le champ magnétique de l'électricité dans la bobine tente de dépasser l'axe, ce qui entraîne la formation de courants de Foucault dans le métal. Ces courants créent un champ magnétique qui agit contre le primaire, entraînant une polarité magnétique opposée et annulant ainsi la tension des fuites dans les fils. Plus il y a de spires dans une bobine et sa résistance, plus cet effet d'annulation est puissant. C'est pourquoi de grandes quantités d'énergie électrique peuvent être introduites dans des conducteurs à noyau de fer sans aucun dommage causé.

De plus, lorsque le noyau est déplacé à l'intérieur et à l'extérieur de la bobine de fil, il peut modifier l'inductance. Par rapport aux inducteurs à noyau d'air, ces inducteurs sont supérieurs pour stocker l'énergie magnétique car le matériau en fer aide à amplifier le champ magnétique d'un inducteur.

Inducteur à noyau de fer Vs Air Core

Les différences entre les inducteurs à noyau de fer et à noyau d'air sont les suivantes.

Formule d'inducteur à noyau de fer

Dans l'inducteur, si la tige utilisée est magnétique comme le fer ou la ferrite, cela augmentera l'inductance de l'inducteur. De même, si la tige utilisée est non magnétique comme le cuivre ou tout autre matériau, cela diminuera l'inductance de l'inducteur. La formule de calcul de l'inductance est ;

L = µ0 µr N^2A/l

Où

'N' nombre de tours.
'l' longueur.
‘µ0’ est la perméabilité de l’espace libre.
‘µr’ est la perméabilité relative.
‘µr’ pour le fer est supérieur à 1 (>1)
‘µr’ pour le cuivre est inférieur à 1 (<1)
« A » est une zone de la bobine.

Comment choisir un inducteur à noyau de fer ?

Les inducteurs ont des propriétés et des fonctions différentes en fonction de leur forme, de leur matériau de base ou de leur utilisation. Il faut donc être conscient de ces fonctions et propriétés afin de sélectionner la bonne inductance pour une application spécifique. Ainsi, de nombreux facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection d'un inducteur à noyau de fer, tels que les performances d'un inducteur, les exigences du circuit, les considérations RF, la taille et le blindage d'un inducteur, le pourcentage de tolérance, etc. l'inductance doit être prise en compte.

Facteurs affectant

Dans tout type d'inductance, certains facteurs affectent l'inductance de la bobine qui sont discutés ci-dessous.

Nombre de tours dans la bobine

Si le nombre de tours dans la bobine est supérieur, l'amplitude de l'inductance sera plus élevée.

Longueur de bobine

Lorsque la longueur de la bobine est plus longue, l'amplitude de l'inductance sera plus petite.

Matériau de base

Si la perméabilité magnétique du matériau du noyau est plus grande, alors l'inductance sera plus grande.

Avantages et inconvénients

La avantages des inducteurs à noyau de fer inclure les éléments suivants.

• Ces inducteurs ont moins de pertes.
• Sa taille et sa construction sont simples.
• Ce type d'inducteur a un facteur Q élevé.
• Ces inducteurs ont une grande valeur d'inductance.

La inconvénients de l'induction à noyau de fer rs comprennent les éléments suivants.

• Dans ces inductances, la perte augmente aux hautes fréquences.
• Cet inducteur a une isolation compliquée.
• Ces inducteurs ont plus de courant de Foucault et aussi de courant nominal harmonique.

Applications/Utilisations

Les applications des inducteurs à noyau de fer sont les suivantes.

• Ces inductances sont utilisées dans les circuits de filtrage pour stabiliser la tension d'ondulation.
• Il est extrêmement utile dans les applications AF et les alimentations industrielles.
• Ceux-ci peuvent être utilisés comme starter AF dans les tubes fluorescents.
• Ceux-ci sont utilisés dans les systèmes d'onduleurs.
• Ceux-ci sont utilisés dans le transit rapide et le conditionnement de puissance.

Ainsi, ceci est un aperçu d'un noyau de fer inducteur - travail avec des candidatures. Généralement, de nombreux inducteurs comprennent un noyau magnétique constitué de fer ou de ferrite disposé dans la bobine. L'effet du noyau de fer dans l'inducteur est d'augmenter le champ magnétique et donc l'inductance. Les valeurs d'inductance de ces inducteurs sont très élevées en raison de leur noyau de fer. Ainsi, ils peuvent gérer une puissance maximale bien qu'ils soient limités dans la capacité haute fréquence. Ceux-ci sont principalement utilisés dans les applications basées sur les basses fréquences comme les équipements audio. Voici une question pour vous, qu'est-ce qu'un inducteur à noyau d'air ?