משרנים הם הרכיבים המשמעותיים ביותר בתחום החשמל. בהשוואה לאחרים סוגי משרנים , משרן טורואידי ממלא תפקיד מפתח בציוד תעשייתי ומסחרי שונים מכיוון שמשרנים אלו ידועים בשל הרמות הספציפיות של כושר נשיאת הזרם שלהם הַשׁרָאוּת . אז נכון לעכשיו, תעשיות רבות תלויות במשרני טורואיד כדי לעמוד בסטנדרטים בינלאומיים הדורשים מינימום שדות אלקטרומגנטיים בייצור מוצרי צריכה. במכשירים אלקטרוניים רבים משתמשים במשרנים אלה כדי להגביל את פליטת השדה המגנטי שעלול להיות בעל השפעות בריאותיות חמורות מאוד על הצרכנים. אז כדי להתגבר על פליטות אלו, יצרני אלקטרוניקה צריכים להשתמש בחומרי טורואיד באיכות מעולה. מאמר זה דן בסקירה כללית של א משרן טורואיד -עבודה עם יישומים.
מהו משרן טורואיד?
סליל מבודד פצוע על ליבה מגנטית בצורת טבעת אשר עשוי מחומרים שונים כמו פריט, אבקת ברזל וכו' ידוע בתור משרן טורואיד. למשרנים אלה יש יותר השראות לכל סיבוב והם יכולים לשאת זרם נוסף בהשוואה לסולנואידים עם אותו חומר וגודל. אז, אלה משמשים בעיקר כאשר אינדוקטציות גדולות נחוצות. סמל המשרן הטורואידי מוצג להלן. ישנם סוגים שונים של משרנים טורואידים כמו משרנים רגילים, כוח SMD, טמפרטורות גבוהות, משרנים מצמדים, משרני טורואיד רגילים וכו'.
בניית משרן טורואיד
משרנים טורואידים בנויים עם סופגנייה או ליבה מגנטית בצורת טבעת עגולה אשר פצועה באורך של חוט נחושת. טבעות אלה עשויות עם שונות חומרים פרומגנטיים כמו פלדת סיליקון, פריט, ברזל למינציה, אבקת ברזל או ניקל. לסוג זה של משרן יש תוצאות צימוד גבוהות בין סלילה לרוויה מוקדמת.
מבנה זה מספק את ההפסד המינימלי בתוך השטף המגנטי אשר מסייע בהימנעות מצימוד שטף מגנטי על ידי מכשירים אחרים. למשרן זה יש ערכי השראות גבוהים ויעילות מרבית של העברת אנרגיה ביישומים בתדר נמוך.
עקרון עבודה
משרן טורואיד פשוט עובד בדומה לכל משרן אחר המשמש להגדלת התדרים לרמות הדרושות. משרן טורואיד מתפתל כדי לגרום לתדר גבוה יותר. אלה חסכוניים ויעילים יותר לשימוש בהשוואה לסולנואידים.
כאשר זרם מסופק בכל משרן הטורואיד אז הוא יוצר סביבו שדה מגנטי. אז עוצמת השדה המגנטי שנוצר תלויה בעיקר בזרימת הערך הנוכחי.
השטף של השדה המגנטי מסתמך גם על מספר הפיתולים המאונכים לזרימת כיוון הזרם. שטף זה משתנה באותה מהירות כאשר השינוי בתוך הזרם זורם לאורך המשרן. כאשר השטף מתחבר לסליל, הוא משרה כוח אלקטרו-מוטיבי בסליל בכיוון הפוך של המתח המופעל.
קוד צבע של משרן טורואיד
נכון לעכשיו, ליבות טורואידיות נגישות כמצופות ולא מצופות לשימוש במגוון יישומים. הליבות המצופות מספקות רדיוס פינתי חלק יותר וכן משטח מתפתל. בליבות אלה, ציפוי שימושי כדי לספק כיסוי קצה נוסף, הגנה על קצה ופונקציית בידוד.
ישנם ציפויים בצבעים שונים המשמשים בליבות טורואידיות כמו צבע אפוקסי וציפוי פארילן. צבע אפוקסי זמין בצבעים שונים כמו כחול, אפור וירוק עם CFR. ציפוי אפוקסי מאושר על ידי UL ומשמש בעיקר לציפוי הליבות הטורואידיות.
- ציפוי פארילן משמש בעיקר לטבעות ליבה טורואידיות קטנות בעלות ציפוי בעובי נמוך וחוזק דיאלקטרי גבוה.
- ציפוי ליבות טורואיד גורם לירידה בחדירות הראשונית בהתבסס על גודל הליבה. לכן, זה עשוי להתרחש גם בכל פעם שהליבות הטורואידיות נתונות לחדירות גבוהה ולכוחות סלילה גבוהים יותר.
ישנם יתרונות רבים בשימוש בליבות טורואידיות מצופות בצבע. - ליבות אלה מותאמות היטב לסוגים שונים של ציפויים כמו אפוקסי, פארילן וציפויים אבקה להגברת הסלילה בקלות וגם לשיפור התמוטטות המתח.
- טווח הטמפרטורות של ציפוי אפוקסי לעבודה הוא עד 200 מעלות צלזיוס.
- הציפוי נותן הגנה לקצוות וגם פונקציית בידוד לליבות.
- ציפוי הטורואיד נדרש כדי ליצור מחסום בידוד בין חוט לליבות טורואידיות כדי למנוע קצר חשמלי.
- ציפוי הצבע אינו משפיע על ערך ה-AL של הטורואיד.
- ליבה טורואידלית עם ציפוי אפוקסי מספקת יתרונות רבים כמו חוזק, עמידות, עמידות ללחות, עמידות כימית ותכונות דיאלקטריות חזקות.
שדה מגנטי של משרן טורואיד
השדה המגנטי של המשרן הטוראידי מחושב באמצעות הנוסחה הבאה.
B = (μ0 N I/2 π r)
איפה
'אני' מציין את כמות זרימת הזרם לאורך הטורואיד.
'r' הוא הרדיוס הממוצע של הטורואיד.
'n' הוא ה-לא. של סיבובים עבור כל יחידת אורך.
N = 2rn הוא מספר הסיבובים הממוצע של הטורואיד עבור כל יחידת אורך.
יתרונות וחסרונות
ה היתרונות של משרנים טורואידים כלול את הבאים.
- משרנים אלה הם קלים.
משרן טורואיד הוא קומפקטי יותר בהשוואה לליבות בצורת אחרות מכיוון שהם עשויים עם פחות חומרים. - משרני טורואיד מייצרים השראות גבוהה מכיוון שלליבת הלולאה הסגורה יש שדה מגנטי חזק והם פולטים הפרעות אלקטרומגנטיות נמוכות מאוד.
- אלה שקטים הרבה יותר בהשוואה למשרנים טיפוסיים אחרים בגלל היעדר מרווח אוויר.
- למשרן טורואיד יש ליבת לולאה סגורה, כך שיהיה לו שדה מגנטי גבוה, השראות גבוהה יותר ופקטור Q.
- הפיתולים קצרים למדי ופצועים בשדה מגנטי סגור, כך שזה יגדיל את הביצועים החשמליים, היעילות ויפחית את השפעות העיוות והשוליים.
- בגלל שיווי המשקל של טורואיד, שטף מגנטי קטן יברח מהליבה נמוך. אז, המשרן הזה יעיל מאוד ומקרין פחות EMI (הפרעות אלקטרומגנטיות) למעגלים סמוכים.
ה חסרונות של משרנים טורואידים כלול את הבאים.
- הליבה הטורואידית גורמת לבעיות מדי פעם במהלך הפעולה והבדיקה בפועל.
- קשה מאוד לגלגל במכונה.
- במשרנים אלה, השגת בידוד מסובכת יותר וגם קשה מאוד שיש פער מגנטי בין הפיתולים.
- קשה יותר לרוחב טורואידים וגם לכוונן. עם זאת, הם יעילים יותר בהפקת השראות הדרושות. עבור אותה השראות כמו סולנואיד רגיל, טורואיד דורש פחות סיבובים וניתן להקטין אותו בגודלו.
יישומים
היישומים של משרנים טורואידים כוללים את הדברים הבאים.
- משרנים אלו משמשים בתעשיות שונות מתעשיית הטלקום ועד שירותי בריאות.
- משרני טורואיד ישימים בתקשורת, מכשירים רפואיים, בקרות תעשייתיות, כלי נגינה, נטלים, בלמים אלקטרוניים, ציוד קירור, מצמדים אלקטרוניים, תעופה וחלל ותחומים גרעיניים, מגברים וציוד למזגן.
- אלה מנוצלים שונים מעגלים אלקטרונים כמו ממירים, ספקי כוח ומגברים וגם בציוד חשמלי כמו מחשבים, מכשירי רדיו, טלוויזיות ומערכות שמע.
- אלה משמשים בהשגת יעילות אנרגטית כאשר תדרים נמוכים זקוקים להשראה.
- אלה משמשים ב- SMPS או ספקי כוח במצב מעבר , EMI ( הפרעה אלקטרומגנטית ) מעגלים רגישים, ויישומי סינון.
לפיכך, זהו סקירה כללית של משרן טורואידי ויש סוגים שונים של משרנים זמינים המשמשים בתעשיות שונות. הבחירה של משרנים אלה תלויה בעיקר בתכונות שונות כמו גודל המארז, מימד, התנגדות DC, סובלנות, השראות נומינלית, סוג האריזה ודירוג הזרם. כל התכונות הללו ממלאות תפקיד מפתח בעת בחירת משרן הטורואיד המדויק עבור היישום הספציפי שלך. הנה שאלה בשבילך, מהו משרן ליבת אוויר?
