Indukcyjność, to nie takie straszne, cz.1.pdf

K U R S

Indukcyjności

To nie takie straszne ,

część 1

Chyba każdy elektronik

– praktyk, próbujący za

pomocą lutownicy i garści

drobiazgów wskrzesić do

życia jakieś nowe urządzenie,

stanął kiedyś przed barierą

nie do pokonania – na

schemacie znalazł się jakiś

wrogi element – ELEMENT

INDUKCYJNY!

szą coś innego i ko-

mu tu wierzyć.

Postanowiliśmy

więc, naszym Czy-

telnikom, w kilku

kolejnych odsłonach

nieco przybliżyć te-

mat tabu – induk-

cyjności . W pierw-

szym odcinku za-

mieścimy trochę

informacji o materiałach magnetycz-

nych, a w kolejnych o poszczególnych

grupach elementów indukcyjnych

i ich zastosowaniach w konkretnych

aplikacjach.

Wbrew pozorom indukcyjność

nie jest to jakaś Czarna Magia,

ale zwykłe zjawisko ﬁzyczne, które

można w jakiś sposób zaobserwo-

wać, a czasami nawet zmierzyć, by

następnie dopasować teorię, która

próbuje te zjawiska opisać i w lo-

giczny sposób uporządkować.

Jak wszyscy wiemy, śrubokręt

można namagnesować, żeby mógł

przyciągać śrubki (łatwiej się wkrę-

ca), no ale co to znaczy „namagne-

sować”? A więc namagnesować, to

nic innego jak uporządkować po-

szczególne drobiny materiału tak,

aby wszystkie wskazywały w prze-

strzeni ten sam kierunek. Drobiny

te nazywamy domenami magnetycz-

nymi. Można powiedzieć, że są to

miniaturowe magnesiki porozrzuca-

ne bezładnie w całej objętości mate-

riału magnetycznego ( rys. 1 ).

Skąd się biorą te magnesi-

ki? Otóż gdy elektrony krążą wo-

kół jądra, i to w dodatku we miarę

uporządkowany sposób, to swym

ruchem obrotowym powodują po-

wstanie miniaturowego pola magne-

tycznego. Każda z takich domen po-

rozmieszczanych chaotycznie w ob-

jętości materiału powoduje, że na

zewnątrz materiał taki wydaje się

magnetycznie obojętny, wystarczy

jednak przyłożyć nieco zewnętrznej

Prawdopodobnie kiedyś każdy

z nas na widok indukcyjności na

schemacie zareagował w ten sam spo-

sób – nie, nie będę tego robił, bo

skąd mam wziąć te dziwne części,

a jakie w ogóle one mają one być.

Reakcja jak najbardziej naturalna,

bo przecież w szkołach nie za wie-

le uczą na ten temat, a i literatura

dostępna w języku polskim jest dość

uboga, albo zbyt teoretyczna. No jest

oczywiście Internet, ale wszędzie pi-

Rys. 1.

Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 12/2005

K U R S

Rys. 3.

pola magnetycznego H.

Jeżeli dokładnie spoj-

rzymy naszymi bystry-

mi oczkami na taki

wykres, to stwierdzi-

my, że jest on zbudo-

wany ze „schodków”...

O ciekawostka! Ale tak

naprawdę jest. Jest to

związane ze stopnio-

wym porządkowaniem

się domen ( rys. 4 ).

Nie tylko „schodki”

powinny przykuć na-

szą uwagę, pojawiają

się również zaokrąglenia wykresu

świadczące o nieliniowym charakte-

rze elementu. Akurat ta własność

jest związana ze zdolnością groma-

dzenia pola magnetycznego przez

ferromagnetyki, zdolność ta jest

większa przy małych wartościach

natężenia pola H.

Więc drogi Czytelniku, jeśli

obudzi się w tobie chęć stworzenia

jakiegoś elementu indukcyjnego, to

postaraj się na samym początku

tej niezmiernie ciekawej przygo-

dy, usłanej na końcu z pewnością

kwiatami i czerwonymi dywanami,

zapoznać się z charakterystyką ma-

teriału magnetycznego, jakiego za-

mierzasz użyć. Pamiętając o tym,

że przenikalność magnetyczna

względna osiąga największą wartość

poniżej (patrząc od góry) i powyżej

(patrząc od dołu) załamań charak-

terystyki, czyli zazwyczaj skupia-

my się na prostoliniowym odcinku

krzywej.

Do produkcji materiałów magne-

tycznych używa się różnych pier-

wiastków i związków chemicznych

i łączy je ze sobą w taki sposób,

aby w efekcie uzyskać materiał

Rys. 4.

energii, aby domeny te uporządko-

wać. Jeżeli takie miniaturowe ma-

gnesiki zostaną uporządkowane, to

mówimy o saturacji, czyli po prostu

o nasyceniu ( rys. 2 ).

Jeżeli teraz po zniknięciu ze-

wnętrznej energii, materiał magne-

tyczny nadal pozostaje uporządko-

wany, to mamy do czynienia z ma-

teriałem magnetycznym twardym

– takimi nie będziemy się zajmo-

wać. Natomiast, jeżeli po zniknię-

ciu zewnętrznej siły materiał będzie

się starał powrócić do swego pier-

wotnego stanu, to stanie się on dla

nas jak najbardziej interesujący, bo

jest to materiał magnetyczny mięk-

ki. Materiały takie są najczęściej

wykorzystywane w elektronice do

budowy elementów indukcyjnych.

Podstawowym ich zadaniem jest

gromadzenie pewnej porcji energii,

a następnie jej oddawanie, w ta-

kiej bądź innej postaci. Zjawiska

panujące w materiale magnetycz-

nym w najprostszy sposób można

przedstawić za pomocą magnetycz-

nej pętli histerezy ( rys. 3 ). Określa

ona zależności pomiędzy gęstością

strumienia indukcji B, a natężeniem

magnetyczny o określonych właści-

wościach. W zależności od użytych

surowców i technologii wytwarza-

nia można uzyskiwać różne wiel-

kości domen magnetycznych, a tym

samym wpływać na zmianę wła-

ściwości magnetycznych produko-

wanych materiałów.

Materiały konwencjonalne

Największej wielkości domeny,

a co za tym idzie najbardziej bez-

władne, znajdują się w blachach

używanych do produkcji konwen-

cjonalnych transformatorów siecio-

wych, przy czym wielkość domeny

zależy od składu chemicznego (Si,

Fe), od grubości blachy i kierunku

jej walcowania. Cechy charaktery-

styczne takich materiałów to: ni-

ska częstotliwość pracy najczęściej

50 Hz i duża indukcja nasycenia

rzędu 1,5 Tesli, stosunkowo duże

straty mocy powodowane przez in-

dukowane prądy wirowe i materiał

stosunkowo tani. Praktycznie nie

używa się ich powyżej częstotliwo-

ści 1 kHz.

Tomasz Szyćko

Konstruktor ﬁrmy Feryster

Elektronika Praktyczna 12/2005

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: