Tehoinduktorit

IMG_2288.JPG


Tehoinduktori on kela, joka muodostaa normaalia kelaa suuremman magneettikentän. Tehoinduktori tulee sanasta power inductor. Tälle ei ole olemassa, mitään hyvää suomennosta, mutta tehoinduktoria käytetään eniten ellei koko power-sanaa unohdeta ja puhuta vain keloista. Tässä artikkelissa tehoinduktorista käytetään nimitystä kela. Tehoinduktorin ja tavallisen kelan rajanveto on suhteellisen häilyvä. Tehoinduktoreita löytyy niin pienessä, kuin suuressakin koossa, kuten mallikomponentin myötä huomataan. Tehoinduktorin voi toteuttaa joko rauta- tai ferriittisydämisellä kelalla, mutta joissakin tapauksissa käytetään eksoottisempiakin sydänmateriaaleja.

Mallikomponentti


Mallikappaleena tässä pintaliitoskela, joka luetaan tehoinduktoriksi. Komponentin mitat ovat 12,6 x 11,6 x 5,4 mm. Pienestä koostaan huolimatta, sen maksimivirta on 2,45 A. [1]

Kelan energia


IMG_2287.JPG

Kelaan on varastoitunut energiaa seuraavan yhtälön mukaisesti:[2]

Kaava1.jpg


missä μ(0) on tyhjiön permeabiliteetti, μ(r) on kelan sydämen suhteellinen permeabiliteetti, N on käämin kierrosten lukumäärä, A on käämin poikkipinta-ala, I on käämin läpi menevä virta, l on käämin pituus. [3]

Yllä olevasta kaavasta voidaan helposti päätellä, että kelan magneettikenttään sitoutunutta energiaa voidaan kasvattaa kasvattamalla yhtälön suureita μ(r), N, A ja I sekä pienentämällä käämin pituutta l.

Käyttökohteet

Hakkuriteholähteen virransyötössä

Hakkuriteholähteitä käytetään hyvän hyötysuhteensa ansiosta monissa elektroniikan sovelluksissa. Ne tarvitsevat kuitenkin tasalaatuista tasajännitettä, jota ei saada verkkosähköstä pelkästään tasasuuntaajalla. Kelaa käytetään ennen tasasuuntaajaa kondensaattorin kanssa eliminoimaan verkon häiriöitä, lähinnä poikkeavia taajuuskomponentteja.

Magneettilukossa

Magneettilukossa on vastinkappale ja koteloitu käämi. Magneettilukossa on tavoitteena saada mahdollisimman suuri voima eli käytännössä magneettivuon tiheys aikaan mahdollisimman pienellä virralla. Vakio magneettikenttä saadaan tasajännitteellä. Voima muodostuu seuraavasti:
Kaava3.png
missä B on magneettivuontiheys, S on vastinkappaleen pinta-ala, johon käämin magneettikenttä kohdistuu. Vastinkappaleen pinta-alaa ei ole järkevää kasvattaa lukkokäytössä yleensä kovin suureksi, joten voiman suuruutta säädetään magneettivuontiheyden suuruuden avulla. Käämin muodostama magneettivuontiheys on: [4]

Kaava2.png

Näistä suureista helpointa on vaikuttaa kierrosten määrään, virtaan ja suhteelliseen permeabiliteettiin.
  1. ^ http://www.ic-on-line.cn/IOL/datasheet/cdr125-150mc_646430.pdf
  2. ^ http://fi.wikipedia.org/wiki/K%C3%A4%C3%A4mi
  3. ^ http://fi.wikipedia.org/wiki/Induktanssi
  4. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_lock