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unita_2_4 [2016/04/10 20:15] – [Unità 4 - Induttori] admin | unita_2_4 [2016/04/20 14:27] – [3 Schermatura delle bobine] admin | ||
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Linea 3: | Linea 3: | ||
**Premessa**: | **Premessa**: | ||
- | Si rimanda all'[[>unità 1_2]] per la definizione delle principali grandezze magnetiche e le proprietà dei materiali magnetici. | + | Si rimanda all' |
===== 1 Generalità ===== | ===== 1 Generalità ===== | ||
- | Un **induttore** è un componente passivo che consiste in un avvolgimento, | + | Un **induttore** è un componente passivo che consiste in un avvolgimento, |
* //in aria//, cioè vuoto all' | * //in aria//, cioè vuoto all' | ||
* o contenere al suo interno un //nucleo// di materiale ferromagnetico, | * o contenere al suo interno un //nucleo// di materiale ferromagnetico, | ||
- | Quando un induttore è percorso da corrente si genera al suo interno un //campo magnetico H [Asp/m]//. A seconda del materiale presente, e in particolare dalla // | + | Quando un induttore è percorso da corrente si genera al suo interno un //campo magnetico H// a cui è associato un valore di energia potenziale; |
+ | |||
+ | `phi = L i` | ||
+ | |||
+ | dove L è l' | ||
+ | |||
+ | La legge di Ohm dell' | ||
+ | |||
+ | `v = L (di)/dt` | ||
+ | |||
+ | e afferma che: | ||
+ | * in un induttore si manifesta una tensione autoindotta se la corrente cambia nel tempo (in continua un induttore si comporta da cortocircuito) | ||
+ | * il valore della tensione dipende dall' | ||
+ | * la corrente non può variare a gradino (l' | ||
+ | |||
+ | L' | ||
+ | * transitori con costanti di tempo (`tau = L/R`) e grandezze che cambiano con legge esponenziale, | ||
+ | * sfasamento tra tensione e corrente nei circuiti in alternata, ma questa volta con la tensione in anticipo rispetto alla corrente | ||
+ | che verranno trattati nella materia di Elettronica ed Elettrotecnica. | ||
+ | |||
+ | ==== Induttore reale e parametri caratteristici ==== | ||
+ | |||
+ | Il comportamento di un induttore può essere studiato con il //circuito equivalente// | ||
+ | * la capacità parassita C< | ||
+ | * la resistenza R< | ||
+ | Con opportuni calcoli il circuito può essere trasformato in quello di //figura 2a// con solo due parametri((si noti che in questo caso il valore di induttanza cambia con la pulsazione, quindi con la frequenza)). Dal diagramma vettoriale di //figura 2b// si vede che lo sfasamento non è 90° ma diminuito di un angolo δ detto** angolo perdita**. | ||
+ | |||
+ | I principali parametri caratteristici di un induttore sono: | ||
+ | * l' | ||
+ | * la tolleranza | ||
+ | * l' | ||
+ | * il fattore di merito Q | ||
+ | * la frequenza di risonanza | ||
+ | * il coefficiente di temperatura | ||
+ | |||
+ | Il valore effettivo dell' | ||
+ | |||
+ | Il fattore di merito (o di qualità) Q è un parametro che definisce la // | ||
+ | |||
+ | `Q=(omega L)/R` | ||
+ | |||
+ | e corrisponde all' | ||
+ | |||
+ | ==== Impiego ==== | ||
+ | |||
+ | Gli induttori vengono usati: | ||
+ | * per filtrare i segnali | ||
+ | * negli alimentatori | ||
+ | * per ridurre le emissioni e i disturbi dovuti alle interferenze elettromagnetiche | ||
+ | * nei sintonizzatori, | ||
+ | * negli oscillatori, | ||
+ | * in generale per " | ||
===== 2 Caratteristiche costruttive degli induttori ===== | ===== 2 Caratteristiche costruttive degli induttori ===== | ||
+ | |||
+ | Gli induttori posso essere: | ||
+ | * senza nucleo (in aria), con perdite ridotte ma bassi valori di induttanza; possono lavorare anche ad alta frequenza | ||
+ | * con nucleo, con perdite molto maggiori e crescenti con la frequenza ma valori di induttanza molto maggiori; indicati in bassa frequenza | ||
+ | |||
+ | Le due forme costruttivi principali sono: | ||
+ | * a solenoide (//figura 4a//), più semplice da realizzare | ||
+ | * toroidale (//figura 5b//), che ha caratteristiche migliori perché confina al suo interno il campo magnetico (emette e riceve meno disturbi) e presenta minore riluttanza e quindi maggiore induttanza | ||
+ | |||
+ | Gli avvolgimenti sono realizzati con un filo di rame (isolato) sottile e a bassa resistenza. Per ottenere elevati valori di induttanza si possono sovrapporre più strati (//figura 4b//). Per limitare la capacità parassita si può utilizzare un avvolgimento a nido d'ape. | ||
+ | |||
+ | Gli induttori con nucleo sono realizzati inserendo un materiale con buone proprietà magnetiche - alta permeabilità - all' | ||
+ | * leghe di ferro e silicio per induttori a bassa frequenza | ||
+ | * ferriti per induttori ad alta frequenza | ||
+ | |||
+ | Le ferriti, che sono materiali ceramici, consentono di ottenere valori di induttanza elevati limitando le perdite e costituiscono l' | ||
+ | |||
+ | Anche per gli induttori si usa un codice a bande colorate per indicare sul contenitore del componente il valore dell' | ||
+ | |||
===== 3 Schermatura delle bobine ===== | ===== 3 Schermatura delle bobine ===== | ||
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+ | Gli induttori sono in grado di emettere e ricevere disturbi da e verso altre apparecchiature. Per limitare queste interferenze si usano gli schermi protettivi. Gli schermi per induttori in bassa frequenza sono realizzati con un materiale ferromagnetico in grado di contenere (confinare) il campo magnetico al suo interno (//figura 7a//). Quelli per induttori in alta frequenza usano un materiale metallico molto conduttivo (alluminio o rame) sul quale circolano correnti indotte che ostacolano la penetrazione di campi esterni (//figura 7b//). | ||
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===== Navigazione ===== | ===== Navigazione ===== | ||
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