Ferritmagok alkalmazása az iparban

A műszaki iparban az eszközök túlnyomó többségét változó teljesítményű és frekvenciájú váltakozó áram táplálja. Amikor nagyszámú elektromos eszközt és gépet gyűjtenek össze egyetlen helyiségben, úgynevezett munkakörnyezet jön létre. Minden elektromos eszköz működés közben elektromágneses interferenciát generál, amely negatívan befolyásolhatja saját működését és a környezetben lévő többi eszköz működését. Ezért a munkakörnyezet védelme az ilyen típusú interferenciától fontos szempont az ipari szektorban.

Az EMC (Elektromágneses kompatibilitás) az elektronikus és elektromos eszközök azon képessége, hogy egy adott környezetben megfelelően működjenek. Az elektromágneses kompatibilitás biztosításának fő célja az elektromágneses térzavarok kibocsátásának kiküszöbölése, amelyek negatívan befolyásolhatják a környezetükben lévő berendezések működését. A technológia fejlődésével számos EMC-megoldás jelent meg, és minden ipari rendszerben bevezetésre kerülnek.

Ebben a cikkben a ferritszűrőkre fogunk összpontosítani, amelyek leggyakrabban az elektromos és elektronikus berendezések vezetékeiben találhatók. Megtanulod, mik azok a ferritmagok és hogyan működnek, hol használják ezeket a megoldásokat, és hogyan válaszd ki a megfelelő szűrőt az alkalmazásodhoz.

Mi az a ferritszűrő és mire használják?

Egy ferritszűrő elnyomó fojtótekercsként működik. A ferritek kis százalékban (kb. 0,01 - 0,03%) vasból és szénből álló anyagok. Ezek az anyagok ferromágneses tulajdonságokkal rendelkeznek, azaz úgynevezett spontán mágnesezettségi állapottal rendelkeznek. Röviden, a ferritmagok passzív elektronikus alkatrészek, amelyek képesek csillapítani a nagyfrekvenciás jeleket a tápvezetékeken.

A szűrőket jellemzően egy táp- vagy földvezetékpár köré telepítik, amelyek közvetlenül egy eszközhöz, például egy számítógéphez csatlakoznak. A ferritmagok Faraday törvénye szerint működnek – a vezető körüli mágneses mag nagyfrekvenciás jel jelenlétében visszirányú elektromágneses mezőt indukál, elnyomva a váltakozó áram áramlásából eredő zavarokat. Az ilyen magok megakadályozhatják a készüléket tápláló áram hirtelen változásait.

Hogyan válasszunk ferritmagokat?

A ferritmagokat egy adott váltakozó áramhoz választják ki. A nem megfelelően kiválasztott csillapítót a magasabb áramértékek károsíthatják. Egy további tényező, amely befolyásolja a magok megfelelő működését, a hőmérséklet. A hőmérséklet növekedésével a névleges áram csökken. Ennek eredményeként előfordulhat, hogy a ferrit nem képes kellően elnyomni a keletkező EMI interferenciát.

A névleges áram a ferrit impedancia értékét is befolyásolhatja. Az áram növekedésével a **ferritmag** telítődhet, ami induktivitásának csökkenéséhez vezethet. A telítés, kellően nagy áramerősség esetén, jelentősen csökkentheti az impedanciáját.

**Ferritszűrő** kiválasztásakor fontos figyelni a specifikációira. A ferritszűrőket leggyakrabban ferritgyöngyökként gyártják, amelyeket különböző formájú vagy gyűrűs műanyag házban helyeznek el. Az előbbieket az elektromos kábelhez rögzítik, ezért tudnunk kell a kábel átmérőjét, hogy meghatározzuk, melyik szűrő lesz megfelelő. Gyűrűk esetén a kábelek köréjük vannak tekercselve.

A szűrők segítenek kiküszöbölni az interferenciát egy adott frekvenciatartományból. A megoldást úgy kell kiválasztani, hogy az ellenállási sávja lefedje az eltávolítani kívánt frekvenciát. Ezt nagyon óvatosan kell végezni, mivel ettől az értéktől való kis eltérések is nem kielégítő eredményeket hozhatnak. A kiválasztás előtt érdemes megvizsgálni az adott mag impedancia görbéit a terheléséhez viszonyítva. Ez biztosítja, hogy a magunk telítés miatti impedanciaveszteség nélkül működjön.

A ferritmagok természetüknél fogva nagyfrekvenciás ellenálláselemek. Ferritszűrő telepítésekor fontos figyelembe venni a feszültségeséseket és a megfelelő hőelvezetést. Ez különösen hasznos lehet ipari elektronikai megoldások keresésekor.

A ferrit alkatrészgyártók általában minden dokumentációt és műszaki információt megadnak termékeikről, ami segít a megoldás kiválasztásában. Ha probléma merül fel a kiválasztás során, vagy ha a dokumentáció nem magyaráz el mindent világosan, mindig fordulhat a gyártóhoz vagy a forgalmazóhoz segítségért.

Hol használják a ferritszűrőket?

A ferritszűrőket mindenhol használják, ahol elektromágneses interferenciát kell kiküszöbölni. A legtöbb magot speciális eszközök gyártásában is használják, hogy kiküszöböljék a bennük előforduló interferenciát. A ferritszűrők legnépszerűbb ipari alkalmazásai a következők:

• Analóg és digitális adatátvitel, pl. számítógépek és egyéb informatikai berendezések kábelei, pénztárgépek kábelei és automatizálási áramkörök;
• Ipari elektronika, rezonáns áramkörök és mikroprocesszoros rendszerek;
• Transzformátorok, tápegységek és átalakítók gyártása.