Aplikace feritových jader v průmyslu

V technickém průmyslu je drtivá většina zařízení napájena střídavým proudem o různém výkonu a frekvenci. Když je v jedné místnosti shromážděno velké množství elektrických zařízení a strojů, vzniká tzv. pracovní prostředí. Každé elektrické zařízení generuje během provozu elektromagnetické rušení, které může negativně ovlivnit jeho vlastní provoz a provoz ostatních zařízení v prostředí. Proto je ochrana pracovního prostředí před tímto typem rušení důležitým aspektem v průmyslovém sektoru.

EMC (Elektromagnetická kompatibilita) je schopnost elektronických a elektrických zařízení správně fungovat v určitém prostředí. Hlavním cílem zajištění elektromagnetické kompatibility je eliminovat emise elektromagnetických rušení, které mohou negativně ovlivnit provoz zařízení v jejich okolí. S rozvojem technologií se objevilo mnoho řešení EMC, která jsou implementována v každém průmyslovém systému.

V tomto článku se zaměříme na feritové filtry, které se nejčastěji nacházejí v kabeláži elektrických a elektronických zařízení. Dozvíte se, co jsou feritová jádra a jak fungují, kde se taková řešení používají a jak vybrat správný filtr pro vaši aplikaci.

Co je feritový filtr a k čemu se používá?

Feritový filtr funguje jako tlumivka. Ferity jsou materiály složené ze železa a uhlíku v malém procentuálním složení (přibližně 0,01 - 0,03 %). Tyto materiály vykazují feromagnetické vlastnosti, tj. tzv. spontánní magnetizační stavy. Stručně řečeno, feritová jádra jsou pasivní elektronické součástky, které mohou tlumit vysokofrekvenční signály na elektrickém vedení.

Filtry se obvykle instalují kolem dvojice napájecích nebo zemnících vodičů, které jsou přímo připojeny k zařízení, například k počítači. Feritová jádra fungují podle Faradayova zákona – magnetické jádro kolem vodiče indukuje v přítomnosti vysokofrekvenčního signálu zpětné elektromagnetické pole, čímž potlačuje rušení vznikající průtokem střídavého proudu. Taková jádra mohou zabránit náhlým změnám proudu napájejícího zařízení.

Jak vybrat feritová jádra?

Feritová jádra se vybírají pro specifický střídavý proud. Nesprávně zvolený atenuátor může být poškozen vyššími hodnotami proudu. Dalším faktorem, který ovlivňuje správnou funkci jader, je teplota. S rostoucí teplotou se jmenovitý proud snižuje. V důsledku toho ferit nemusí dostatečně potlačovat generované elektromagnetické rušení.

Jmenovitý proud může také ovlivnit hodnotu impedance feritu. S rostoucím proudem se může *feritové jádro* nasytit, což vede ke ztrátě jeho indukčnosti. Nasycení při dostatečně vysokém proudu může výrazně snížit jeho impedanci.

Při výběru *feritového filtru* je důležité věnovat pozornost jeho specifikacím. Feritové filtry se nejčastěji vyrábějí jako feritové kuličky uzavřené v plastovém pouzdře různých tvarů nebo kroužcích. Ty jsou připevněny k elektrickému kabelu, takže pro určení vhodného filtru potřebujeme znát průměr kabelu. V případě kroužků jsou kabely navinuty kolem nich.

Filtry pomáhají eliminovat rušení z určitého frekvenčního rozsahu. Řešení by mělo být vybráno tak, aby jeho odporové pásmo pokrývalo frekvenci, kterou chceme odstranit. To je nutné provést velmi pečlivě, protože i malé odchylky od této hodnoty mohou vést k neuspokojivým výsledkům. Před výběrem je také vhodné podívat se na impedanční křivky daného jádra vzhledem k jeho zátěži. Tím zajistíme, že naše jádro bude fungovat bez ztráty impedance v důsledku saturace.

Feritová jádra jsou ze své podstaty vysokofrekvenční odporové prvky. Při instalaci feritového filtru je důležité zvážit poklesy napětí a správný odvod tepla. To může být obzvláště užitečné při hledání řešení pro průmyslovou elektroniku.

Výrobci feritových součástek obvykle poskytují veškerou dokumentaci a technické informace o svých produktech, což pomůže při výběru řešení. Pokud se při výběru vyskytne problém nebo pokud dokumentace jasně nevysvětluje vše, můžete se vždy obrátit na výrobce nebo distributora s žádostí o pomoc.

Kde se používají feritové filtry?

Feritové filtry se používají všude tam, kde je třeba eliminovat elektromagnetické rušení. Většina jader se také používá při výrobě specifických zařízení k eliminaci rušení, které se v nich může vyskytnout. Mezi nejoblíbenější aplikace feritových filtrů v průmyslu patří:

• Analogový a digitální přenos dat, např. kabely pro počítače a další IT zařízení, kabely pro pokladny a automatizační obvody;
• Průmyslová elektronika, rezonanční obvody a mikroprocesorové systémy;
• Výroba transformátorů, napájecích zdrojů a měničů.