18‏/2‏/2015

كبف تصمم ملف Inductor - الجزء الاول

تصميم الملفات

الملف هو عبارة عن سلك يلف حول ما يسمى بالقلب Core، وهذا القلب ممكن ان يكون من مادة غير مغناطيسية مثل الهواء والبلاستيك والزجاج او من مادة فرومغناطيسية مثل الحديد والكوبالت.

النفاذية Permeability:
هى مقياس لمدى تقبل وسط لمرور خطوط القوى المغناطيسية خلاله، وهى خاصة بالمادة المصنوع منها قلب الملف وتدخل فى تحديد مقدار المحاثة، ويرمز لها بالرمز µ.

Video

فيدوهات تعليمية بالعربية فى الالكترونيات وبرمجة الانظمة المدمجة


وتختلف بإختلاف المادة المصنوع منها القلب، وتكون نفاذية المواد الفرومغناطيسية أكبر بكثير جدا حيث تصل الى آلاف المرات من المواد غير المغناطيسية ، مما يؤدى ذلك الى الحصول على أكبر محاثة L لأصغر حجم ممكن. 

والنفاذية الكلية للمادة يمكن الحصول عليها من العلاقة 
µ0 × µr
حيث
µ0 : ثابت يسمى بنفاذية الفراغ، ووحدته هنرى / متر
 µr : النفاذية النسبية للمادة ولا توجد وحدة لها، وهى تساوى محاثة الملف بالقلب الى محاثة الملف بدون قلب

والجدول التالى يوضح النفاذية النسبية لبعض المواد


وسنقوم بشرح تصميم نوعين من الملفات

اولا - المحث الإسطوانى Solenoid inductor




ومعادلة الحث هى

حيث:
L: المحاثة بالهنرى.
N: عدد لفات الملف
µ: نفاذية المادة المصنوع منها قلب الملف.
A: مساحة مقطع الملف بالمتر الربع.
l: طول قلب الملف بالمتر.

µ = µ0 × µr
µ0 = 4π×10−7 = 12.566 * 10 ^ (-7) H/m

L >>10 d يشترط أن يكون


مثال
اوجد محاثة الملف ذو القلب الهوائى الموضح بالشكل التالى



مثال
أعد حل المثال السابق ولكن مع استخدام قلب حديدى له نفاذية نسبية µr = 2000


والمعادلة السابقة هى معادلة عامة وبسيطة لتصميم الملف إلا أنه توجد معادلات أكثر تعقيدا وتختلف بإختلاف شكل الملف.

والمعادلة التالية هى أكثر دقة من السابقة.

L = µ N^2 *  D^2  /  [46D + 102 t] ; t > 0.4 D  يشترط

حيث:
L: المحاثة بالهنرى.
N: عدد لفات الملف
µ: نفاذية المادة المصنوع منها قلب الملف.
D: قطر القلب D0 + قطر السلك d بالسم.
t: طول قلب الملف بالسم.

مثال:
صمم محث ذو قلب هواء، محاثته 10 ميكروهنرى، إذا كان قطر القلب  Do يساوى 0.5 سم ، وقطر السلك  d المستخدم فى اللف 0.3 مليمتر.

فى هذا المثال نعلم القطر والمحاثة، إلا أنه يوجد لدينا مجهولان هما عدد اللفات وطول الملف، ويجب أن نلاحظ أن أقل طول للملف يساوى حاصل ضرب عدد اللفات فى قطر السلك، كما بالشكل التالى

t > N*d  إذا
t > 0.4 * D   كما يشترط أن يكون
t > 0.4 (0.5 + 0.03)
t >0.4 * 0.53
t > 0.212 cm
إذا نفترض أن
t = 10 * 0.212 = 2 cm
وبإعادة صياغة معادلة الحث السابقة نجد أن

بعد التوصل الى هذه النتيجة يجب أن نختبر الشرط الموجود فى المعادلة وهو t > N*d
N*d = 90 * 0.03 = 2.7 cm

إذا عدد اللفات الناتجة تتطلب طول أطول من الطول الذى إفترضناه بحوالى 0.7 سم ، ولذلك نفترض الطول مرة أخرى وليكن 

t = 50 * 0.212 = 10.6 cm => t = 10 cm


ثم بعد ذلك نختبر الشرط
N * d = 193 * 0.03 = 5.79 cm
t > 5.79
وفى هذه المرة نجد أن الشرط تحقق.

ثم بعد ذلك نحسب المسافة بين كل لفة والتى تليها بحيث يتم توزيع طول الملف t على عدد اللفات.
P = t / N = 0.10 / 193 = 0.52 mm
أى أن المسافة بين اللفة والتى تليها تساوى نصف مليمتر تقريبا.

وعمليا يتم قياس المحث بعد تكوينه فإذا كانت محاثته أقل من المطلوب يتم إضافة بضعة لفات حتى نصل للمحاثة المطلوبة والعكس صحيح.


"نحن لانمنع ان تنقل عنا، ولكن من فضلك يجب ان تذكرنا (اسم الكاتب ورابط الصفحة)"

هناك 8 تعليقات: