¿Por qué queremos brecha en el material de base diseño inductor?

Question

En algunos casos es necesario que el núcleo del inductor debe tener una brecha, a diferencia de con núcleo de transformador. Entiendo la razón con el transformador de voltaje del núcleo; no hay nada de que preocuparse acerca de la saturación del núcleo y queremos mantener la inductancia del bobinado tan alto como sea posible.

La fórmula para la inductancia es:

$$ L = N^2A_L = N^2\dfrac{1}{R} = \dfrac{N^2}{\dfrac{\ell_c}{\mu_cA_c} + \dfrac{\ell}{\mu_0A_c}} = \dfrac{N^2IA_c}{\dfrac{\ell_c}{\mu_c} + \dfrac{\ell}{\mu_0}} $$

Y, la fórmula de la densidad de flujo magnético:

$$ B = \dfrac{\mu N I}{\ell} = \dfrac{N I}{\dfrac{\ell}{\mu}} = \dfrac{N I}{\dfrac{\ell_c}{\mu_c} + \dfrac{\ell_g}{\mu_0}} $$

Donde,

\$N\$: Número de vueltas
\$R\$: Total de núcleo de reticencia
\ $A_L\$ : \ $A_L\$ Factor
\$I\$: Corriente a través del alambre
\$\mu_c\$: Permeabilidad del núcleo
\$\ell_c\$: La media de ruta magnética del núcleo
\$\ell_g\$: Longitud de la brecha
\$A_c\$: Área de la sección transversal del núcleo de la
\$L\$: Inductancia
\$B\$: Densidad de flujo magnético

Lo que yo entiendo de estas dos fórmulas es, la longitud de la brecha que afecta tanto a la densidad de flujo magnético inductancia y con la misma proporción. A la hora de diseñar inductor, nos gustaría mantener la densidad de flujo magnético de baja, por lo que el core no saturar y las pérdidas en el núcleo se mantienen bajos. La gente dice que salen de la brecha en el fin de mantener la renuencia de alta, por lo que hay menos flujo que fluye en el núcleo, y el núcleo se mantiene lejos de la saturación de la región. Sin embargo, al hacerlo se reduce la inductancia así. Dejando la brecha, hemos de reducir la densidad de flujo magnético inductancia y con el mismo coeficiente. Entonces, en lugar de salir de la brecha, también podemos disminuir el número de vueltas en el devanado así.

La única razón para dejar hueco que tiene sentido es aumentar el número de los parámetros de diseño para obtener más de cerca resultante de la inductancia de valor al final. No puedo encontrar ninguna otra razón para dejar hueco.

Lo hace dejando la brecha inevitable la acción, mientras que el diseño de un inductor?

Answer 1

La saturación es siempre un problema en el transformador y inductor de diseño. Si vamos a gastar dinero en un pesado y costoso de núcleo de hierro, entonces queremos trabajar como cerca de la saturación como podemos.

La razón inductores son aislados, y los transformadores no, es que ellos están tratando de hacer cosas diferentes.

El propósito de un inductor es la de almacenar energía. Esto significa que para obtener el núcleo cerca de la saturación del campo B debe tomar tanto H campo, que es amperes-vueltas, como sea posible. Esto necesita una alta reluctancia magnética camino.

El propósito de un transformador es transmitir energía, con tan poco almacenada en el transformador como sea posible. De hecho, el almacenamiento de energía en un transformador es una Cosa Mala, la necesidad de amortiguadores para proteger el inversor unidades. Esto tiene una baja reluctancia camino, así que no hay espacio de aire, como una alta permeabilidad como sea posible.

He aquí una analogía que me gusta usar, y es un poco raro, así que estoy bien si no mucha gente grok, es la energía mecánica. En esta analogía, el estrés es el equivalente de campo B, por lo que el nivel de saturación es equivalente a la tensión de rotura del material. La tensión, la elongación, el cambio en la longitud, es equivalente a la H de campo, el ampere vueltas. La rigidez es equivalente, por tanto, la permeabilidad. Un espacio de aire es una cuerda de goma, que tiene una gran cantidad de cambio en la longitud para conseguir una decente estrés. Un núcleo de hierro es una cuerda de polipropileno, que necesita muy poco esfuerzo para llegar a la tensión nerviosa.

Ahora, que la cuerda se utiliza para un sistema de poleas? Obviamente el no-elástico. Usted no desea almacenar la energía en la cuerda entre las poleas, lo que desea de entrada para convertirse en la salida.

Que cuerda se utilizan para almacenar energía? La goma. Si el poli de la cuerda y la cuerda de goma tenido la misma tensión de rotura, se puede almacenar 100 veces la energía utilizando la cuerda de goma, si se extendía a 100 veces más que el poli de la cuerda.

Bono de marcas. ¿Por qué utilizamos la plancha a todos en un inductor? Que tiene que ver con la magnitud de la permeabilidad, de cobre, de pérdidas, etc. Lo que ocurre es que no es fácil para el actual para 'conseguir' el aire alrededor de un conductor. Es un largo camino de ronda el conductor, el H campo es muy bajo para cualquier teniendo en cuenta corriente. Se necesita una gran cantidad de corriente para obtener un campo decente. Eso es el equivalente a nuestra cuerda de goma ser muy largas y delgadas, así que tenemos que utilizar algún poli cuerda 'adaptar' el orden de las distancias y de las fuerzas que están más en consonancia con el resto de nuestro sistema. En el núcleo de hierro se concentra la H de campo hasta el pequeño espacio de aire.

Answer 2

¿Por qué queremos brecha en el material del núcleo, mientras que el diseño del inductor?

Y...

La única razón para dejar hueco que tiene sentido es el aumento de la número de parámetros de diseño para obtener una más cerca de la inductancia resultante valor al final. No puedo encontrar ninguna otra razón para dejar hueco.

Hay una razón importante y es claro que, a partir de las fórmulas que se cita: -

Lo que satura un inductor es demasiado actual y demasiadas vueltas para un determinado núcleo de la geometría y el material de la base. Sin embargo, mediante la adición de una brecha que podría reducir a la mitad la permeabilidad del núcleo y esto significa que se podría duplicar el amperios (o el doble de la gira) para obtener el mismo nivel de saturación teníamos antes, pero, la inductancia se han reducido a la mitad cuando estamos a la mitad de la permeabilidad.

Afortunadamente, cuando dividimos el núcleo de permeabilidad, con el fin de restaurar el valor original de la inductancia, sólo necesitamos aumentar el número de vueltas por \$\sqrt2\$, por lo que, si hemos reducido a la mitad de la permeabilidad con un hueco, la posibilidad de evitar la saturación ha mejorado \$\frac{2}{\sqrt2}\$ = \$\sqrt2\$.

Esto significa que usted obtiene la misma inductancia pero ahora usted puede tener un operativo actual que es \$\sqrt2\$ más altas para el mismo nivel de saturación del núcleo cuando el núcleo no estaba separado.

Lo que yo entiendo de estas dos fórmulas es, la longitud de la brecha afecta tanto a la densidad de flujo magnético inductancia y con el mismo proporción

Y...

Dejando la brecha, hemos de reducir la densidad de flujo magnético inductancia y con el mismo coeficiente de

No, mira a tu 1er fórmula - se dice que la inductancia es proporcional a vueltas cuadrado, mientras que en su 2ª fórmula, el flujo es proporcional a turnos (no hay plaza de plazo) así que no, no se altera con el mismo porcentaje o coeficiente.

Si una brecha causas permability de reducir a la mitad, la densidad de flujo también la mitad de la misma corriente de funcionamiento pero, para volver inductancia a lo que era antes, se convierte deben aumentar por \$\sqrt2\$ por lo tanto la conclusión es que la densidad de flujo se ha reducido en \$\sqrt2\$ durante el mismo operativo actual. Este es un beneficio y una grande.

Answer 3

Estás en lo correcto de que la máxima inductancia no se consigue con brecha, pero los materiales del núcleo tienen diversos grados de permeabilidad con los cambios en la intensidad de campo magnético. Consulte la tabla siguiente:

También hay un cambio en la permeabilidad con la temperatura.

Se puede ver que con ninguna brecha, el valor de la inductancia varía mucho según la corriente a través de su inductor cambiado. Sin embargo, la permeabilidad del espacio libre (μ0) es constante. Incluso con una pequeña brecha de longitud, el valor de ℓg/μ0 puede ser mucho mayor que ℓc/µc, por lo que la contribución de la brecha de la geometría en su ecuación puede dominar a la variabilidad del material del núcleo. Esto hace que sea posible construir un inductor con una constante de valor de la inductancia a través de una amplia gama de corrientes y temperaturas.

Answer 4

Andy aka la respuesta fue esclarecedor para mí. De hecho, cuando añadimos un poco de espacio y disminuir el total permeabilidad efectiva \$\left(\mu_e=\dfrac{\mu_0 \mu_c (\ell_c + \ell_g)}{\mu_0 \ell_c + \mu_c \ell_g}\right)\$, se reduce la densidad de flujo y la ganancia de más de la saturación de margen. Por lo tanto, llegamos a ser capaces de añadir más vueltas en el bobinado. Y ya que la inductancia aumenta con el cuadrado del número de vueltas, hemos de aumentar el máximo obtenible inductancia sin saturar el núcleo. En el caso extremo de que se retire completamente del material del núcleo, la máxima inductancia sin la saturación del núcleo se convierte en infinito.

Las fórmulas para la inductancia y la densidad de flujo magnético son:

$$ L = \dfrac{N^2IA_c}{\dfrac{\ell_c}{\mu_c} + \dfrac{\ell}{\mu_0}}, \quad B = \dfrac{N I}{\dfrac{\ell_c}{\mu_c} + \dfrac{\ell_g}{\mu_0}} $$

Si queremos mantener la densidad de flujo fijo sin cambiar la cantidad solicitada de corriente, se debe mantener la siguiente proporción fija un coeficiente de decir \$k\$.

$$ \dfrac{N}{\dfrac{\ell_c}{\mu_c} + \dfrac{\ell_g}{\mu_0}} = k $$

La reorganización de los términos:

$$ \ell_g = \dfrac{\mu_0}{k}N - \dfrac{\mu_0}{\mu_c}\ell_c $$

Resumiendo, es, Salimos de la brecha con el fin de aumentar la inductancia sin saturar el núcleo. Esto se logra por el hecho de que \ $B\propto N\$ \ $L\propto N^2\$ a pesar de que \$B\propto\mu_e\$\$L\propto\mu_e\$.

Answer 5

Porque casi la totalidad de la energía magnética almacenada en el espacio!

La densidad de energía es BxH. B es el mismo aire y hierro pero H es un factor 1/mu_r más grande en el entrehierro, por lo que cuenta. En lugar de un boquete de aire también puede elegir una ferrita con un valor de mu_r bajo, lo que pienso como un núcleo "aireado".

Sólo si usted no necesita almacenar energía magnética, como en el caso de un transformador donde el poder pasa a través sin ser almacenado, utilice una base sin un boquete de aire.