+
Vegyes

Induktív ferritek

Induktív ferritek

A ferritek az egyik fő anyag, amelyet az induktivitásokban és a transzformátorokban használnak.

Az induktív ferritet a tekercs körüli közeg permeabilitásának növelésére használják, hogy növeljék az induktivitás induktivitását.

A ferriteket széles körben használják az induktivitástechnológián belül, hogy javítsák az induktor teljesítményét.

Mi az a ferrit?

A ferritek alapvetően vasalapú mágneses anyagok, kerámia formájában.

A ferritek porból készülnek, és ezért az induktivitásokban és más alkalmazásokban használt ferritmagok különféle formákban állíthatók elő a követelményeknek megfelelően.

A ferritek, vagy mivel szintén ismertek, a ferromágneses anyagok két kategóriába sorolhatók a mágneses koercivitásuk vagy a belső mágnesesség tartóssága alapján:

  • Lágy ferritek: A lágy ferritek olyan ferrit anyagok, amelyek képesek könnyen megfordítani mágnesezettségük polaritását anélkül, hogy jelentős mennyiségű energiára lenne szükség a mágneses polaritás megfordításához. Ez azt jelenti, hogy csak viszonylag kicsi az energiaveszteség.

    A lágy ferritek magas elektromos ellenállással is rendelkeznek, ezért az induktorokban és a transzformátorokban az örvényáram-veszteségek is alacsonyak.

    A lágy ferriteket gyakran vas, nikkel, cink vagy mangán-oxid keverékéből állítják elő. A lágy ferritmágnesek közül a mangán-cink és a nikkel-cink mágnesek a leggyakoribbak. Nagy ellenállásuk következtében a lágy ferriteket széles körben használják az induktorok vagy transzformátorok magjaiban, mert minimális energiaveszteséget eredményeznek.

    Általában lágy ferriteket fogadnak el olyanokként, amelyek koercitása kisebb, mint 1 kA.m.

  • Kemény ferritek: A kemény ferriteket állandó mágneseknek is nevezhetjük. A mágnesezettség polaritását megőrzik, ha a mágnesező mezőt eltávolították, vagyis nagy a remanancia szintjük.

    A kemény ferritmágnesek jellemzően bárium-, vas- vagy stroncium-oxidokból készülnek. Olcsón előállíthatók, és azok a mágnesek, amelyeket számos alkalmazásban használnak, de leggyakrabban ilyen alkalmazásokban láthatók, mint a szokásos háztartási mágnesek (pl. Konyhai mágnesek).

    Általában kemény ferriteknek tekintjük azokat, amelyek koercivitási szintje meghaladja a 10 kA / m-t.

A ferritek általában vegyileg inert kerámia vasalapú anyagok. Ezek kémiai szerkezete általában XFe2O4 formátumú, ahol X átmeneti anyag.


Ferritekben használt átmeneti fémek
Metal NameFém szimbólum
KobaltCo
RézCu
MangánMn
MagnéziumMg
NikkelNi
CinkZn

Az induktorokban és más alkalmazásokban használt ferritek előállításához a fémek erejét arányosan keverjük össze, majd őröljük, hogy megkapjuk a kívánt szemcseméretet, majd formára préseljük.

A szinterelés magában foglalja az anyag felmelegítését körülbelül 1150 ° C és 1300 ° C közötti hőmérsékletre.

A szinterelés olyan eljárás, amikor a porított kerámia anyagot egy formában tartják, hogy a kívánt alakot megkapják, majd az anyag olvadáspontja alatti hőmérsékletre melegítik. Megállapítást nyert, hogy a porrészecskék atomjai diffundálnak a részecske határain át, így a részecskék összeolvadnak. Ily módon egyetlen szilárd elem jön létre.

Az induktív ferrit szinterezett magja még szükségessé teheti a további befejezést - meg lehet őrölni, hogy nagyon sík felületet biztosítson olyan helyzetekben, amikor a mag felének párosítása szükséges. Itt a sík felületek elengedhetetlenek annak biztosításához, hogy az induktorokban vagy a transzformátorokban stb. A légrések a lehető legkisebbek legyenek.

A kész ferrit anyag több ezer apró kristályt vagy szemcsét tartalmaz. Jellemzően ezek körülbelül 10 µm-esek. Minden egyes szemcsében vagy kristályban sokkal több kisebb mágneses domén található, amelyek véletlenszerű orientációval bírnak melegítés után. Egy külső mező alkalmazásával ezek a tartományok hajlamosak ugyanabba az irányba orientálni.

Ferrit áteresztőképesség

Sok paraméter fontos, ha egy ferrit egy induktoron belül használnak. Az induktív ferrit fő paramétere azonban a permeabilitás. Az induktív ferrit permeabilitásának szintje lehetővé teszi az induktor sokkal nagyobb induktivitását, mint ha csak egy levegőmagot használnának.

Az induktorokon belül alkalmazott ferritek permeabilitása a ferrit típusai között jelentősen eltér. Átjárhatósági szintjük 20 és 15 000 közötti lehet, bár néhány nagyon speciális szint magasabb lehet.

Induktív ferritmag veszteségek

Az induktorokban ferriteket használó elektronikai mérnök érdeklődésének egyik fő paramétere az általuk mutatott magveszteség és a frekvenciafüggés.

A ferritmag magveszteségei a következő módon fejezhetők ki:

Pc =Ph + Pe + Pr

Ahol:
Pc = teljes magveszteség
Ph = hiszterézis veszteség
Pe = örvényáram-veszteség
Pr = maradék veszteség

Megállapították, hogy a hiszterézis veszteség lineárisan növekszik a frekvencia és a fluxus növekedésével. Az örvényáram-veszteség a frekvencia és a fluxus növelésével exponenciálisan növekszik. Megállapítottuk azonban, hogy a hiszterézis veszteség az uralkodó magveszteség a mag teljesítménye által meghatározott gyakoriságig. E fölött az örvényáram-veszteség dominál.

A nagyfrekvenciás teljesítmény javítása érdekében az induktorhoz használt ferrit előállításához felhasznált szemcseméretnek kicsinek kell lennie, és az alkalmazott keveréknek szennyeződéstől mentesnek kell lennie.