کویل های خفگی اجزای اساسی در مدارهای الکتریکی و الکترونیکی هستند که در درجه اول برای مسدود کردن جریان متناوب فرکانس بالا (AC) استفاده می شوند در حالی که اجازه می دهند جریان مستقیم (DC) یا AC فرکانس کم از آن عبور کنند. من به عنوان یک تأمین کننده پیشرو سیم پیچ خفگی ، من اغلب با سؤالاتی از مشتریان در مورد تفاوت بین کویل های چوک هسته ای و سیم پیچ های خفه کننده آهن روبرو می شوم. در این وبلاگ ، من به این اختلافات می پردازم تا به شما در تصمیم گیری های آگاهانه هنگام انتخاب سیم پیچ چوک مناسب برای برنامه های خود کمک کنم.
1. ساخت و ساز
بارزترین تفاوت بین کویل های خفه کننده هوا و هسته و آهن در ساخت آنها نهفته است.
یک سیم پیچ خفه کننده هوا در اطراف یک شکل غیر مغناطیسی مانند پلاستیک ، سرامیک یا فقط در فضای آزاد و بدون شکل فیزیکی پیچیده می شود. عدم وجود هسته مغناطیسی به این معنی است که میدان مغناطیسی تولید شده توسط جریان جریان از طریق سیم پیچ عمدتاً در هوا است. این نوع ساخت و ساز منجر به یک مقدار القاء نسبتاً کم ، به طور معمول از چند میکرونیسی (μH) تا چند میلی لیتر (MH) می شود.
از طرف دیگر ، یک سیم پیچ چوک آهن - هسته دارای هسته ای از مواد فرومغناطیسی ، معمولاً آهن یا آهن - آلیاژ است. سیم پیچ در اطراف این هسته آهنی پیچیده شده است. نفوذپذیری مغناطیسی بالا هسته آهن به طور قابل توجهی میدان مغناطیسی تولید شده توسط جریان در سیم پیچ را تقویت می کند. در نتیجه ، سیم پیچ های خفه کننده آهن می توانند مقادیر القایی بسیار بالاتری را در مقایسه با کویل های خفه کننده هوا به دست آورند ، که اغلب در محدوده چندین میلی لیتر به Henries (H).
2. القاء و واکنش پذیری
القاء یک پارامتر اصلی یک سیم پیچ خفگی است که توانایی آن در مخالفت با تغییرات در جریان را تعیین می کند. همانطور که قبلاً ذکر شد ، القاء یک سیم پیچ خفه کننده هوا - هسته به دلیل نفوذپذیری مغناطیسی کم هوا نسبتاً کم است. القاء (l) یک سیم پیچ هسته ای عمدتا با تعداد چرخش (n) ، منطقه صلیب - بخش (a) ، و طول (l) کویل ، به دنبال فرمول (l = \ frac {\ mu_0n^2a} {l}) ، جایی که (\ mu_0 = 4 \ pi \ pi \ pi \ pi \ pi \ times \ pi \ pi \ pi \ pi \ pi \ pi \ 7 نفوذپذیری فضای آزاد.
در مقابل ، القاء یک سیم پیچ خفگی آهن - هسته بسیار بیشتر است زیرا هسته فرومغناطیسی دارای نفوذپذیری مغناطیسی (\ mu) است که صدها یا حتی هزاران برابر بیشتر از (\ mu_0) است. فرمول القایی برای یک سیم پیچ هسته (L = \ frac {\ mu n^2a} {l}) است ، که در آن (\ mu) نفوذپذیری مواد فرومغناطیسی است.
واکنش (x_l) یک سلف توسط فرمول (x_l = 2 \ pi fl) داده می شود ، جایی که (f) فرکانس جریان متناوب است. از آنجا که کویل های خفه کننده آهن مقادیر القایی بالاتری دارند ، در مقایسه با سیم پیچ های خفه کننده هوا - هسته ، واکنش بالاتری دارند. این بدان معنی است که سیم پیچ های خفه کننده آهن در مسدود کردن جریان های فرکانس بالا مؤثرتر هستند.
3 پاسخ فرکانس
پاسخ فرکانس یک سیم پیچ خفگی برای عملکرد آن در برنامه های مختلف بسیار مهم است.
سیم پیچ های خفه کننده هوا دارای پاسخ فرکانس نسبتاً مسطح در طیف گسترده ای از فرکانس ها هستند. آنها کمتر تحت تأثیر اشباع مغناطیسی قرار می گیرند زیرا هیچ هسته فرومغناطیسی برای اشباع وجود ندارد. در نتیجه ، آنها برای برنامه های فرکانس بالا ، مانند مدارهای فرکانس رادیویی (RF) مناسب هستند ، که در آن یک مقدار القاء پایدار در یک طیف فرکانس گسترده مورد نیاز است. به عنوان مثال ، در مدارهای تنظیم RF ، سیم پیچ های خفه کننده هوا - هسته می توانند در انتخاب فرکانس های خاص بدون معرفی تحریف قابل توجه کمک کنند. می توانید اطلاعات بیشتری در مورد کویل های مرتبط مانند آن پیدا کنیدسیم پیچکه در برنامه های RF نیز نقش مهمی ایفا می کند.
کویل های چوک آهن ، با این حال ، پاسخ فرکانس غیر خطی دارند. در فرکانس های کم ، آنها می توانند القاء بالا و واکنش بالایی را فراهم کنند ، به طور موثری اجزای AC با فرکانس پایین را مسدود می کنند. اما با افزایش فرکانس ، هسته آهن ممکن است ضررهای جریان گرداب و تلفات هیسترزیس را تجربه کند. جریانهای گرداب در هسته آهن با تغییر میدان مغناطیسی ، که انرژی را به شکل گرما از بین می برد ، القا می شوند. تلفات هیسترزیس به دلیل مغناطش مکرر و عوامفری زدایی هسته آهن رخ می دهد. این تلفات عملکرد کویل های خفه کننده آهن - هسته را در فرکانس های بالا محدود می کند. بنابراین ، سیم پیچ های خفه کننده آهن معمولاً در برنامه های قدرت کم فرکانس مانند منبع تغذیه و مدارهای صوتی استفاده می شوند. به عنوان مثال ، در تقویت کننده های صوتی ، می توان از سیم پیچ های چوک آهن - هسته برای فیلتر کردن نویز کم فرکانس استفاده کرد. کویل های مرتبط مانندسیم پیچ رزونانسوتسیم پیچهمچنین در مدارهای صوتی و سایر فرکانس های کم اهمیت دارند.
4. اشباع و اعوجاج
اشباع یک نکته مهم در عملکرد کویل های خفگی است.
سیم پیچ های خفه کننده هوا از اشباع مغناطیسی رنج نمی برند زیرا هیچ ماده فرومغناطیسی در هسته وجود ندارد. مقاومت میدان مغناطیسی (H) و چگالی شار مغناطیسی (B) در یک سیم پیچ هسته دارای رابطه خطی است ، به دنبال آن (B = \ MU_0H). این خطی تضمین می کند که القاء یک سیم پیچ هسته ای بدون در نظر گرفتن جریان جریان از طریق آن ثابت می ماند و در نتیجه تحریف کم در مدار ایجاد می شود.
از طرف دیگر ، سیم پیچ های خفه کننده هسته ای مستعد اشباع مغناطیسی هستند. هنگامی که میدان مغناطیسی موجود در هسته آهن به سطح معینی برسد ، ماده فرومغناطیسی اشباع می شود و نفوذپذیری مغناطیسی (\ MU) کاهش می یابد. در نتیجه ، القاء قطرات سیم پیچ ، و رابطه جریان - به - مغناطیسی - غیر خطی می شود. این غیر خطی می تواند اعوجاج در مدار را معرفی کند ، به خصوص هنگامی که جریان بزرگ باشد. برای کاهش اثرات اشباع ، مواد هسته ای خاص یا طرح های هسته ای مانند هسته های لمینت یا هسته های پودری استفاده می شود.
5. اندازه و وزن
اندازه و وزن کویل خفگی نیز عوامل مهمی است ، به خصوص در برنامه هایی که فضای و وزن محدود است.
کویل های خفه کننده هوا به طور کلی کوچکتر و سبک تر هستند زیرا هسته آهنی سنگین ندارند. ساخت و ساز ساده آنها امکان طرح های جمع و جور تر را فراهم می کند و آنها را برای دستگاه های قابل حمل و مدارهای مینیاتوری مناسب می کند.
کویل های چوک آهن به دلیل وجود هسته آهن بزرگتر و سنگین تر هستند. هسته فرومغناطیسی وزن و حجم قابل توجهی را به سیم پیچ اضافه می کند. با این حال ، در برخی از برنامه ها که مقادیر القایی بالا مورد نیاز است و فضا محدودیت اصلی نیست ، مانند منبع تغذیه مقیاس بزرگ ، اندازه و وزن بزرگتر سیم پیچ های خفگی هسته قابل قبول است.
6. هزینه
هزینه همیشه در هر پروژه مهندسی مورد توجه است.
کویل های خفه کننده هوا معمولاً برای تولید ارزان تر هستند. مواد مورد استفاده مانند اشکال غیر مغناطیسی و سیم مسی نسبتاً ارزان هستند. علاوه بر این ، فرآیند تولید در مقایسه با سیم پیچ های خفه کننده آهن ساده تر است.
سیم پیچ های آهن - هسته ای پرهزینه تر هستند. مواد هسته فرومغناطیسی گران تر هستند و فرآیند تولید اغلب شامل مراحل اضافی مانند لمینیت هسته یا پودر - تراکم - برای کاهش تلفات است. با این حال ، هزینه ممکن است در برنامه هایی که القاء بالا و عملکرد فرکانس پایین بسیار مهم هستند ، توجیه شود.
انتخاب مبتنی بر برنامه
بر اساس تفاوت های فوق ، انتخاب سیم پیچ خفه کننده هوا - هسته یا آهن - هسته بستگی به نیازهای خاص کاربرد دارد.
اگر در حال کار بر روی برنامه های فرکانس بالا ، مانند سیستم های ارتباطی RF ، گیرنده های رادیویی یا مدارهای مایکروویو هستید ، کویل های چوک هسته ای انتخاب بهتری هستند. القاء کم آنها ، پاسخ فرکانس مسطح و عدم اشباع آنها را برای این برنامه ها ایده آل می کند.
برای برنامه های کاربردی کم فرکانس ، مانند منبع تغذیه ، تقویت کننده های صوتی و مبدل های DC - DC ، سیم پیچ های چوک آهن مناسب تر هستند. القاء و توانایی بالای آنها در مسدود کردن اجزای AC با فرکانس کم ، آنها را در فیلتر و ذخیره انرژی مؤثر می کند.
من به عنوان یک تأمین کننده سیم پیچ خفگی ، اهمیت انتخاب سیم پیچ خفگی مناسب را برای پروژه شما درک می کنم. چه به سیم پیچ های خفه کننده هوا یا آهن نیاز دارید ، ما می توانیم محصولات با کیفیت بالا و متناسب با نیازهای خاص شما را ارائه دهیم. اگر علاقه مند به خرید کویل های چوک هستید یا در مورد محصولات ما سؤالی دارید ، لطفاً برای بحث دقیق با ما تماس بگیرید. ما متعهد هستیم که به شما در یافتن بهترین راه حل ها برای کاربردهای برقی و الکترونیکی خود کمک کنیم.
منابع
- مدارهای برقی ، توسط جیمز دبلیو نیلسون و سوزان ا. ریدل.
- اصول مدارهای برقی ، توسط چارلز کی اسکندر و متیو هیچ سادیکو.
- کتابچه راهنمای مهندسی برق ، توسط تری بارتلت.