inductores
Los inductores permiten almacenar energía eléctrica en un campo magnético. Las aplicaciones típicas son filtros de suavizado y varios circuitos selectivos.
Las características eléctricas de las bobinas inductivas están determinadas por su diseño, las propiedades del material del núcleo magnético y su configuración, el número de vueltas de la bobina.
A continuación se presentan los principales factores a considerar al elegir un inductor:
a) el valor requerido de inductancia (H, mH, mk³-n. nHn),
b) corriente máxima de bobina. La corriente alta es muy peligrosa debido al calentamiento excesivo que daña el aislamiento de los devanados. Además, si la corriente es demasiado grande, puede ocurrir la saturación del circuito magnético con el flujo magnético, lo que conducirá a una reducción significativa de la inductancia,
(c) la precisión de la inductancia,
d) coeficiente de temperatura de la inductancia,
e) estabilidad determinada por la dependencia de la inductancia de factores externos,
f) resistencia activa del alambre del devanado,
g) Factor Q de la bobina. Por lo general, se define en la frecuencia de operación como la relación entre la resistencia inductiva y activa,
h) rango de frecuencia de la bobina.
Actualmente se están produciendo inductores de RF para valores de frecuencia fijos con inductancias de 1 μH a 10 mH. Para sintonizar circuitos resonantes, es deseable tener bobinas con inductancia ajustable.
Los inductores de una sola capa con un circuito magnético abierto se utilizan en circuitos de afinación de instrumentos.
Los devanados de circuito magnético abierto multicapa se utilizan en filtros y transformadores de alta frecuencia. Los inductores blindados multicapa con núcleo de ferrita se utilizan en filtros y transformadores de paso bajo y medio, y devanados similares, pero con núcleo de acero, se utilizan en bobinas de filtrado y filtros de paso bajo.
Fórmulas de inductores
Las principales relaciones de aproximación utilizadas en el diseño de inductores son las siguientes.
1. Los parámetros de los inductores de una sola capa, donde la relación de longitud a diámetro es mayor que 5, se definen como
donde L — inductancia, μH, M — número de vueltas, d — diámetro de la bobina, cm, l — longitud del devanado, véase
2. Los parámetros de los inductores multicapa, donde la relación entre el diámetro y la longitud es mayor que 1, se definen como
donde L — inductancia, μH, n — el número de vueltas, dm — el diámetro promedio de la bobina, cm, e — espesor de la bobina, ver
Las bobinas de una o varias capas con un circuito magnético de ferrita abierto tendrán una inductancia de 1,5 a 3 veces, según las propiedades y la configuración del núcleo. Núcleo de latón colocado en lugar de núcleo de ferrita. reducirá la inductancia hasta en un 60-90% en comparación con su valor sin núcleo.
Se puede utilizar un núcleo de ferrita para reducir el número de vueltas manteniendo la misma inductancia.
Al producir bobinas con una inductancia de 100 μH a 100 mH para frecuencias bajas y medias, se recomienda utilizar núcleos blindados de ferrita de la serie KM. En este caso, el circuito magnético consta de dos copas montadas una al lado de la otra, a las que se unen una bobina de una sola sección, dos soportes de fijación y una varilla de ajuste.
La inductancia requerida y el número de vueltas se pueden calcular a partir de las fórmulas
donde N es el número de vueltas, L — inductancia, nH, Al — coeficiente de inductancia, nH/vit.
Siempre debe recordar que antes de calcular la inductancia, debe determinar la cantidad de vueltas que pueden caber en una bobina determinada.
Cuanto menor sea el diámetro del cable, mayor será el número de vueltas, pero mayor será la resistencia del cable y, por supuesto, su calentamiento debido a la potencia liberada igual a Az2R... El valor efectivo de la corriente de la bobina no debe supere los 100 mA para un cable con un diámetro de 0,2 mm. 750 mA — para 0,5 mm y 4 A — para 1 mm.
Pequeñas notas y consejos.
La inductancia de los devanados con núcleo de acero disminuye muy rápidamente a medida que aumenta la corriente continua en el devanado. Esto debe tenerse en cuenta especialmente al diseñar filtros de suavizado de fuentes de alimentación.
La corriente máxima del inductor depende de la temperatura ambiente y permite que disminuya a medida que aumenta. Por lo tanto, para garantizar un funcionamiento fiable del dispositivo, se debe proporcionar una gran reserva de corriente.
Los núcleos toroidales de ferrita son efectivos para fabricar filtros y transformadores por encima de los 30 MHz. En este caso, los devanados constan de solo unas pocas vueltas.
Cuando se utiliza cualquier tipo de cable, parte de las líneas del campo magnético no se cierran a lo largo del circuito magnético, sino a través del espacio que lo rodea. Este efecto es particularmente pronunciado en el caso de circuitos magnéticos abiertos. Tenga en cuenta que estos campos magnéticos dispersos son fuentes de interferencia, por lo que los núcleos deben colocarse en el equipo de tal manera que reduzcan esta interferencia tanto como sea posible.
Los inductores tienen una cierta capacitancia parásita que forma un circuito oscilante en combinación con la inductancia de la bobina. La frecuencia de resonancia de dicho circuito para diferentes tipos de inductores puede variar de 20 kHz a 100 MHz.
