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Inducteur Ferrites

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Les ferrites sont l'un des principaux matériaux de base utilisés dans les inducteurs et les transformateurs.

La ferrite d'inducteur est utilisée pour augmenter la perméabilité du milieu autour de la bobine afin d'augmenter l'inductance de l'inductance.

Les ferrites sont largement utilisés dans la technologie des inducteurs pour améliorer les performances de l'inducteur.

Qu'est-ce que la ferrite?

Les ferrites sont essentiellement un matériau magnétique à base de fer sous la forme d'une céramique.

Les ferrites sont fabriqués à partir d'une poudre et peuvent donc les noyaux de ferrite utilisés dans les inducteurs et d'autres applications peuvent être fabriqués dans une variété de formes selon les exigences.

Les ferrites, ou comme ils sont également connus, les matériaux ferromagnétiques peuvent être classés en deux catégories en fonction de leur coercivité magnétique ou de la persistance du magnétisme interne:

  • Ferrites souples: Les ferrites mous sont des matériaux en ferrite capables d'inverser facilement leur polarité de leur aimantation sans qu'une quantité significative d'énergie soit nécessaire pour inverser la polarité magnétique. Cela signifie qu'il n'y a qu'une perte d'énergie relativement faible.

    Les ferrites souples ont également une résistance électrique élevée et, par conséquent, lorsqu'ils sont utilisés dans les inducteurs et les transformateurs, les pertes par courants de Foucault sont également faibles.

    Les ferrites mous sont souvent constitués d'un mélange d'oxydes de fer, de nickel, de zinc ou de manganèse. Les aimants en manganèse-zinc et nickel-zinc sont les plus courants des aimants en ferrite douce. En raison de leur haute résistance, les ferrites souples sont largement utilisées dans les noyaux d'inducteurs ou de transformateurs car elles entraînent une perte d'énergie minimale.

    En général, les ferrites mous sont acceptées comme celles ayant une coercivité inférieure à 1 kA.m.

  • Ferrites durs: Les ferrites durs peuvent également être appelés aimants permanents. Ils conservent la polarité de leur aimantation une fois que le champ magnétisant a été éliminé, c'est-à-dire qu'ils ont un niveau de rémanance élevé.

    Les aimants en ferrite dur sont généralement constitués d'oxydes de baryum, de fer ou de strontium. Ils sont bon marché à produire et sont les aimants qui sont utilisés dans un grand nombre d'applications, mais peuvent être le plus souvent vus dans des applications telles que les aimants domestiques standard (par exemple, les aimants de cuisine).

    On considère généralement que les ferrites dures sont celles dont les niveaux de coercivité sont supérieurs à 10 kA / m.

Les ferrites sont généralement des matériaux céramiques à base de fer chimiquement inertes. Ils ont généralement la structure chimique du format XFe2O4, où X est un matériau de transition.


Métaux de transition utilisés dans les ferrites
Nom du métalSymbole en métal
CobaltCo
CuivreCu
ManganèseMn
MagnésiumMg
NickelNi
ZincZn

Pour fabriquer les ferrites utilisés dans les inducteurs et dans d'autres applications, les puissances des métaux sont mélangées dans des proportions puis broyées pour donner la taille de grain requise, puis pressées en forme.

Le frittage implique le chauffage du matériau entre environ 1150 ° C et 1300 ° C.

Le frittage est un processus dans lequel un matériau céramique en poudre est maintenu dans un moule pour lui donner la forme requise, puis chauffé à une température qui est inférieure au point de fusion du matériau. On constate que les atomes des particules de poudre diffusent à travers les limites des particules, de sorte que les particules fusionnent ensemble. De cette manière, un seul élément solide est créé.

Le noyau fritté de la ferrite d'inductance peut encore nécessiter une finition supplémentaire - il peut être meulé pour fournir une surface très plate pour les situations où des moitiés d'accouplement d'un noyau sont nécessaires. Ici, les surfaces planes sont essentielles pour garantir que les entrefers dans les inducteurs ou les transformateurs, etc., sont aussi petits que possible.

Le matériau de ferrite fini contient des milliers de petits cristaux ou grains. En général, ils mesurent environ 10 µm de diamètre. Dans chaque grain ou cristal, il existe de nombreux domaines magnétiques plus petits qui peuvent avoir une orientation aléatoire après chauffage. Avec l'application d'un champ externe, ces domaines auront tendance à s'orienter dans le même sens.

Perméabilité au ferrite

De nombreux paramètres sont importants lorsqu'une ferrite est utilisée dans un inducteur. Cependant, le paramètre principal pour une ferrite d'inductance est la perméabilité. Le niveau de perméabilité de la ferrite de l'inducteur permet à l'inducteur d'avoir une inductance beaucoup plus grande qu'elle ne le ferait si seulement un noyau d'air était utilisé.

La perméabilité des ferrites utilisés dans les inducteurs varie considérablement entre les différents types de ferrite. Ils peuvent avoir des niveaux de perméabilité allant de 20 à plus de 15 000, bien que certains très spécialisés puissent être plus élevés.

Pertes de noyau de ferrite d'inducteur

Un paramètre majeur d'intérêt pour l'ingénieur électronicien utilisant des ferrites dans les inducteurs est les pertes de noyau qu'ils présentent et leur dépendance en fréquence.

Les pertes de noyau d'un noyau de ferrite peuvent être exprimées de la manière suivante:

Pc =Ph + Pe + Pr

Où:
Pc = perte totale du cœur
Ph = perte d'hystérésis
Pe = perte par courants de Foucault
Pr = perte résiduelle

On constate que la perte d'hystérésis augmente linéairement avec l'augmentation de la fréquence et du flux. La perte de courant de Foucault augmente de façon exponentielle avec l'augmentation de la fréquence et du flux. Cependant, on constate que la perte d'hystérésis est la perte de cœur dominante jusqu'à une fréquence déterminée par les performances du cœur. Au-dessus de cela, la perte par courants de Foucault prédomine.

Pour améliorer les performances à haute fréquence, la granulométrie utilisée dans la préparation de la ferrite utilisée pour l'inducteur doit être petite, et le mélange utilisé doit également être exempt d'impuretés.


Voir la vidéo: Inductors and Inductance (Juin 2022).


Commentaires:

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