Železné jádro

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Jádro trafa složené z plechů
Jádro trafa skládané, s vyznačením vzduchové mezery
Polovina feritového jádra tvaru EE

Železné jádro je v elektrotechnice konstrukce z feromagnetických materiálů, kterou je možné snadno přemagnetovat. Jádro může být vyrobeno z masivního materiálu nebo vrstvené z plechu. Pokud je jádro vrstvené, mluvíme také o paketu plechů. Jeho hlavním úkolem je ve spojení s cívkami protékanými proudem vést magnetický tok a zvětšovat indukčnost cívky a magnetickou indukci.

Fyzikální základy

Pokud cívkou protéká elektrický proud, vzniká v okolí cívky magnetické pole. Toto magnetické pole se jádrem z feromagnetického materiálu (železo, nikl, kobalt) zesiluje. Zesílení dosahuje u vhodných látek až 10 000 násobku. Feromagnetické jádro zlepšuje magnetickou vodivost, tím koncentruje magnetický tok tam, kde potřebujeme jeho působení. U transformátoru snižuje jádro počet závitů cívky. Pouze feromagnetické látky obsahují pod Curieho teplotou (například u železa činí tato teplota 768 stupňů Celsia) uvnitř molekulární magnety. Feromagnetickým jádrem se magnetický tok usměrní do potřebné dráhy. To je důvod minimálního rozptylového toku u jader prstencového tvaru jako je toroidní jádro. Všeobecně je magnetická vodivost v úzkých mezích konstantní a závislá na magnetické indukci. Při vysokých hodnotách magnetické indukce ztrácí feromagnetický materiál svoji vysokou magnetickou vodivost (permeabilitu). Ta se v extrémním případě, označovaném jako stav nasycení redukuje na permeabilitu vakua.

Konstrukce železných jader

Při konstrukci železných jader je třeba zvážit různé magnetické veličiny:

V závislosti na předpokládaném použití se feromagnetická jádra vyrábějí z různých materiálů. Zde je důležité volit takový materiál, aby docházelo k co nejmenším ztrátám v železe. Tyto vlastnosti je možné vyčíst z hysterezní křivky. Aby bylo působení jádra optimalizováno, zhotovuje se vinutí cívek tak, aby zůstal co nejmenší volný prostor mezi jádrem a kostrou cívky.

Jádra pro cívky se stejnosměrným proudem

Protože při průtoku stejnosměrného proudu vířivé proudy nevznikají, mohou být feromagnetická jádra zhotovena z masivního železa místo z plechů. Tato masivní jádra mohou být zhotovena jak z litiny, tak z oceli. Přesto jsou v praxi i tato jádra zhotovována z plechů. U malých stejnosměrných motorů bývají jako póly často použity feritové magnety.

Jádra pro cívky s nízkofrekvenčním střídavým proudem

Ztráty vířivými proudy rostou kvadraticky s frekvencí a jsou u masivních jader tak velké, že se tato jádra silně zahřívají. To je důvod, proč se jádra pro snížení ztrát zhotovují z tenkých a vzájemně izolovaných plechů. Z těchto plechů se podle požadovaného využití vystřihují potřebné tvary (M - EI - UI), nebo se z pásků ze stejného materiálu navíjejí uzavřená jádra (toroid - Unicore - C-jádro).

Jádra pro cívky s vysokofrekvenčním střídavým proudem

Pro použití ve vysokofrekvenční oblasti se jádra lisují ze směsi železného prachu a izolační hmoty. Jde o takzvané ferity. Ferity se chovají stejně jako ostatní feromagnetické materiály, ale díky použitému výrobnímu procesu (sintrování) mají velmi nízkou elektrickou vodivost. Díky nízké elektrické vodivosti v nich ani při vysokých frekvencích nevznikají ztráty vířivými proudy.

Příklady použití feromagnetických jader

Literatura

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Eisenkern na německé Wikipedii.

Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Železné_jádro&oldid=10096343“