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Bobinas indutorassão componentes cruciais em circuitos eletrônicos, mas seus problemas de perda costumam confundir os projetistas. Compreender e lidar com essas perdas pode não apenas aumentar a eficiência das bobinas indutoras, mas também melhorar significativamente o desempenho geral dos circuitos. Este artigo investiga as fontes de perdas nas bobinas indutoras e compartilha algumas soluções eficazes.

Perdas na bobina: o impacto do DCR e do ACR

As perdas da bobina do indutor podem ser categorizadas em perdas da bobina e perdas do núcleo. Nas perdas da bobina, a resistência de corrente contínua (DCR) e a resistência de corrente alternada (ACR) são os principais fatores.

1. Perdas de resistência de corrente contínua (DCR): DCR está intimamente relacionado ao comprimento e espessura total do fio da bobina. Quanto mais longo e mais fino for o fio, maior será a resistência e maior será a perda. Portanto, a escolha do comprimento e espessura adequados do fio é crucial para reduzir as perdas de DCR.
2. Perdas de resistência de corrente alternada (ACR): As perdas de ACR são causadas pelo efeito cutâneo. O efeito pelicular faz com que a corrente seja distribuída de forma desigual dentro do condutor, concentrando-se na superfície do fio, reduzindo assim a área efetiva da seção transversal do fio e aumentando a resistência à medida que a frequência aumenta. No projeto da bobina, atenção especial deve ser dada aos efeitos das correntes de alta frequência, e materiais e estruturas de fios apropriados devem ser selecionados para reduzir as perdas ACR.

Perdas Centrais: Assassinos de Energia Ocultos em Campos Magnéticos

As perdas principais incluem principalmente perdas por histerese, perdas por correntes parasitas e perdas residuais.

1. Perdas por histerese: As perdas por histerese são causadas pela resistência encontrada pelos domínios magnéticos ao girar no campo magnético, impedindo que os domínios magnéticos sigam completamente as mudanças no campo magnético, resultando em perda de energia. As perdas por histerese estão relacionadas ao ciclo de histerese do material do núcleo. Portanto, a escolha de materiais de núcleo com circuitos de histerese menores pode efetivamente reduzir essas perdas.
2. Perdas por correntes parasitas: O campo magnético gerado pela bobina energizada induz correntes circulares (correntes parasitas) no núcleo, que geram calor devido à resistência do núcleo, causando perda de energia. Para reduzir as perdas por correntes parasitas, materiais de núcleo de alta resistividade podem ser selecionados ou estruturas de núcleo laminadas podem ser usadas para bloquear a formação de correntes parasitas.
3. Perdas Residuais: Estes incluem outros mecanismos de perda não especificados, muitas vezes devido a defeitos materiais ou outros efeitos microscópicos. Embora as fontes específicas destas perdas sejam complexas, a selecção de materiais de alta qualidade e a optimização dos processos de fabrico podem reduzir estas perdas até certo ponto.

Estratégias eficazes para reduzir perdas em bobinas indutoras

Em aplicações práticas, para minimizar as perdas nas bobinas indutoras, os projetistas podem adotar as seguintes estratégias:

• Selecione materiais condutores apropriados: Diferentes materiais condutores têm características de resistência e impactos de efeito pelicular variados. A escolha de materiais com baixa resistividade e adequados para aplicações de alta frequência pode reduzir efetivamente as perdas.
• Otimize a estrutura da bobina: Um projeto razoável da bobina, incluindo método de enrolamento, número de camadas e espaçamento, pode afetar significativamente a situação de perda. A otimização da estrutura pode reduzir as perdas de DCR e ACR.
• Use materiais principais de baixa perda: A seleção de materiais de núcleo com pequenos loops de histerese e alta resistividade ajuda a reduzir a histerese e as perdas por correntes parasitas.

As perdas nas bobinas indutoras não afetam apenas sua própria eficiência operacional, mas também têm um impacto significativo no desempenho de todo o sistema do circuito. Portanto, ao projetar e utilizar bobinas indutoras, é essencial considerar e minimizar totalmente essas perdas para garantir a operação eficiente e a confiabilidade do circuito.

Esperamos que este artigo ajude você a compreender os mecanismos de perdas nas bobinas indutoras e forneça algumas soluções práticas. Se você tiver alguma dúvida ou precisar de mais orientações, sinta-se à vontade paraContate-nos.