Inductieve componenten
(22 363)Abrupte veranderingen van de stroomsterkte zijn een uiterst gevaarlijk fenomeen dat de printplaat van uw elektronische systeem kan beschadigen. Om uzelf effectief te beschermen tegen storingen in de stroomsterkte kunt u smoorspoelen gebruiken. Zij vormen dus een uiterst belangrijk onderdeel van elektrotechnische en elektronische systemen, waar elke vakman zich van bewust zou moeten zijn.
Constructie van de smoorspoel
Ondanks de belangrijke functie die ze hebben, zitten smoorspoelen bijzonder eenvoudig in elkaar. Een draad van passende dikte in een spiraalvorm vormt het basiselement van de constructie. De meest gebruikelijke oplossing is om de spiraal te wikkelen om een kern van ferromagnetisch materiaal met sterke magnetische eigenschappen (bv. kobalt, nikkel of het algemeen gebruikte ijzer). Een andere, minder vaak gebruikte constructie is de kernloze smoorspoel. Hier is de spoel gevuld met lucht. Het nadeel van deze laatste oplossing is echter dat de gewikkelde draad voldoende moet worden versterkt om te voorkomen dat hij zichzelf vervormt. Verder is de inductie lager dan die van smoorspoelen met een kern (bij een gelijk aantal windingen). Door het gebruik van een kern kunt u bovendien de inductiviteit van de smoorspoel aanpassen door zijn positie ten opzichte van de hem omringende wikkelingen te wijzigen. Afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden en de toepassing wordt onderscheid gemaakt tussen uitvoeringen met een gesloten magneetcircuit – de zogenaamde afgeschermde smoorspoelen – en die met een open magneetcircuit.
De bestemming en de montagemethode vereisen het gebruik van verschillende soorten passieve elementen met uiteenlopende vormen en wikkelmethoden. De meest gebruikte soorten smoorspoelen vindt u hieronder:
- SMD-smoorspoelen;
- THT-smoorspoelen;
- Compensatiesmoorspoelen DMF.
Hoe werkt een smoorspoel?
Een smoorspoel voorkomt abrupte veranderingen in de stroomsterkte als gevolg van het magnetische veld dat ontstaat rond een onder spanning staande geleider. Zodra plotseling de sterkte van de elektrische stroom verandert, verandert ook het magnetisch veld dat vervolgens in de vorm van omkeerstromen het ongewenste verschijnsel teniet doet. Dit zgn. smoren van de stroomsterkte wordt zelfinductie genoemd en neemt evenredig toe met de verandering van de stroom.
De belangrijkste parameter van de smoorspoel is zijn inductiviteit. Het gaat hierbij de facto om het vermogen om een magnetisch veld te genereren dat een omkeerstroom opwekt. Voor de juiste keuze moet u ook rekening houden met de weerstand van de smoorspoel en de toelaatbare bedrijfsstroom. Een andere parameter die de eigenschappen van de spoel beschrijft, is de kwaliteitsfactor. Deze beschrijft het vermogen om stromen te smoren met frequenties die afwijken van de eigen resonantiefrequentie.
De eenheid die de spoel kenmerkt is de Henry [H]. 1 Henry betekent dat een verandering van de stroomsterkte van 1 ampère per seconde een spanning van 1 volt induceert.
U kunt de toename van de inductiviteit van de spoel beïnvloeden via:
- Verhoging van het aantal wikkelingen en hun oppervlakte;
- Keuze van een geschikt materiaal met een hoge relatieve permeabiliteit voor de kernstructuur;
- Verkorting van zijn lengte.
Toepassing en functies van smoorspoelen
Overal waar u kijkt vindt u apparaten waarin de besproken inductie-elementen worden gebruikt. Het daarom interessant om te weten waar u ze zoal kunt aantreffen. Een aantal voorbeelden:
- Aandrijfsystemen met omvormers – filtering van storingen als gevolg van regeling van het motortoerental met behulp van een frequentieomvormer;
- Alle soorten luidsprekers – de smoorspoel die zorgt voor anti-interferentie verbetert de akoestische kwaliteit van het voortgebrachte geluid aanzienlijk;
- Capacitieve batterijen – smoorspoelen als beschermingselementen voor condensatoren.
Klassieke spoel en smoorspoel – fundamentele verschillen
Smoorspoelen behoren tot de groep inductiespoelen. Om deze reden worden de termen smoorspoel en spoel door elkaar gebruikt. Op dit punt moeten we echter opmerken dat niet elke spoel een smoorspoel is. Deze elementen verschillen voornamelijk in de manier waarop ze worden gebruikt in een elektrisch systeem. Een smoorspoel is in feite niet meer dan een spoel die tot taak heeft het ongewenste verschijnsel van veranderingen in de stroomsterkte te voorkomen. Andere toepassingen van spoelen (bv. in elektromagneten als aantrekkingsbron voor metalen elementen) zorgen ervoor dat die elementen niet meer als smoorspoel kunnen worden aangemerkt.
Vermogensverlies in spoelen
De primaire oorzaak van vermogensverlies in spoelen is de weerstand van de wikkeldraad. Deze zorgt voor opwarming van de spoel en verandering van de magnetische eigenschappen van de kern. Die verwarming is vooral gevaarlijk bij hoge stroomsterkten, omdat hij dan kan leiden tot beschadiging van elektronische componenten en bijgevolg tot storing van het hele systeem.
Een ander belangrijk detail is de nauwkeurigheid van de uitvoering van de constructie van de spoel. Een zorgvuldige wikkeling van de draad en een passende tussenruimte tussen de opeenvolgende wikkelingen beïnvloeden de kwaliteit van het tot stand gebrachte magnetische veld fundamenteel. Zijn dissipatie levert een meetbaar verlies aan prestaties van de spoel op. Verder kan een slecht gemaakte spoel extra warmte genereren, waardoor het eerder genoemde risico op oververhitting van het circuit groter wordt.
De kwaliteit van de kern zelf heeft ook grote invloed op het vermogensverlies. Ongelijkmatige uitvoering van de kern kan namelijk leiden tot het ontstaan van grote afwijkingen van de werkelijke parameters ten opzichte van de nominale waarden.
Smoorspoelen – juiste keuze
Kortom, smoorspoelen worden gebruikt in apparaten die demping van abrupte stroomveranderingen, signaalfiltering of bescherming tegen overbelastingen veroorzaakt door harmonische stromen vereisen. Gezien het zeer brede scala aan toepassingen en de karakteristieken van elke spoel, moet u veel aandacht besteden aan de keuze van een geschikt element voor uw circuit. Alleen een smoorspoel met de juiste inductiviteit die bestemd is voor werking met een bepaalde stroomsterkte kan voldoen aan de gestelde eisen. Daarom mag de keuze voor dergelijke belangrijke elementen van een elektronische schakelingen niet uitsluitend worden ingegeven door economische factoren. Het is hierbij goed om te vertrouwen op het assortiment van beproefde fabrikanten dat aan de kwaliteitseisen voldoet en langdurige, probleemloze werking mogelijk maakt.
Magazijn:
