Comment remplacer la ferrite. Qu’est-ce que la ferrite ? Propriétés, application, production et prix de la ferrite. Marquages ​​des anneaux de ferrite

Oxysphères. C'est comme ça qu'ils l'appellent différemment ferrites. Il s'agit de ferrites, puisque le concept caractérise un groupe de minéraux, et non une pierre individuelle. En rappelant que « ferrum » est le nom scientifique, il est facile de comprendre que les oxysphères sont des composés, mais avec quoi ?

Le mot « oxy » sera utile ici, indiquant l’oxygène. Autrement dit, nous parlons d'oxydes de fer. Cependant, à ce sujet formule de ferrite ne finit pas. Nous examinerons les nuances dans le premier chapitre.

Qu'est-ce que la ferrite

Extérieurement, les ferrites ressemblent à des éléments lâches. A l'état naturel. La gamme de couleurs des minéraux est généralement associée aux tons et.

Toute ferrite contient également dans sa structure un oxyde d'un autre métal. Ce métal doit être ferromagnétique, c'est-à-dire avoir des propriétés magnétiques en l'absence champ magnétique.

Les substances du groupe sont facilement perméables à ses ondes. Soit dit en passant, le fer est ferromagnétique. Dans les oxysphères, l'élément choisit pour lui-même une paire similaire, par exemple en combinaison avec le même oxygène.

Pour être honnête, nous annoncerons la liste complète des métaux ferromagnétiques. A ceux déjà indiqués, s'ajoute. Les autres noms ne sont pas connus. Commençons par le gadolinium - un élément du 3ème groupe du tableau.

Ce groupe comprend également l'holmium et l'erbium. Il s'avère que la majeure partie des ferromagnétiques sont des lanthanides, soit 15 éléments situés après le lanthane.

Cependant, en raison de leur coût ou de leur prévalence, seuls quelques-uns sont disponibles. Mais revenons du spécifique au général. La ferrite a-t-elle des propriétés ferromagnétiques, et quelles sont ses propriétés en général ?

Propriétés des ferrites

Ainsi, la structure de la ferrite se résume toujours à la formule MeOFe2O3. Les connexions ne sont pas métalliques, mais magnétiques douces. Cela signifie que les matériaux sont capables de s'aimanter jusqu'à saturation et même de se remagnétiser dans un champ faible.

Mais ils ne présentent pas de conductivité excessive. Ferrite magnétique- ce n'est pas un métal et lui est inférieur dans sa capacité à transmettre le courant, cependant, il n'en est pas complètement dépourvu. La plupart des substances du groupe sont des semi-conducteurs.

Occupant une position intermédiaire entre les métaux et les diélectriques, les ferrites commencent à mieux conduire le courant lorsqu'elles sont chauffées. Lorsque la température baisse, les oxysphères peuvent se transformer en diélectriques.

Passons maintenant à la question de la ferromagnétique. Seules certaines substances du groupe le conservent. Ainsi, la ferrite est ferromagnétique, mais pas l’oxyfer de nickel. Cependant, il existe également des ferrites complexes. Ils sont une combinaison de deux simples : un ferromagnétique et un simple.

Les propriétés magnétiques des oxysphères complexes sont les plus prononcées, ce dont profitent les industriels. Nous vous dirons dans le chapitre suivant où exactement les propriétés des ferrites sont utiles et lesquelles exactement.

Applications des ferrites

Commençons par un exemple familier. Nous examinons les câbles des moniteurs, des caméras vidéo et autres équipements informatiques. Il y a des cylindres sur certains fils. Ils sont recouverts de plastique, mais l'intérieur est en ferrite.

Le matériau agit comme un écran, réfléchissant le champ magnétique externe et bloquant ce qui provient des câbles. Cela garantit un fonctionnement stable de l'équipement, éliminant la distorsion du signal.

Si vous avez du matériel de sonorisation chez vous, par exemple des magnétophones, vous pouvez y jeter un œil. Voyons les têtes d'enregistrement. Ils sont en ferrite. Des monocristaux sont utilisés. Comme les cylindres des câbles informatiques, ils éliminent l'influence des interférences sur le signal. C'est pourquoi le son est clair.

En ingénierie du son, il se situe principalement acier ferritique. Il est également présent dans les équipements vidéo. Le processus d’enregistrement vidéo est « lié » au mouvement magnétique.

La vitesse de ce mouvement est élevée et la tête d'enregistrement doit donc être résistante à l'usure. C'est pourquoi les fabricants achètent des monocristaux de ferrite. Ils sont de modifications différentes.

Si vous regardez dans les locaux techniques, vous trouverez probablement transformateur en ferrite. Anneaux composé d'oxyde de fer avec des oxydes d'autres métaux lui servent de noyau.

La pièce augmente l'induction du champ magnétique plusieurs milliers de fois. Nous parlons de son effet sur les particules chargées. En conséquence, l’appareil transmet plus de puissance qu’il ne le pourrait avec un noyau sans ferrite.

Anneau noyaux de ferrite on le trouve non seulement dans les transformateurs, mais aussi dans d’autres appareils électroniques. Les pièces sont soit moulées, soit composites. Ces derniers sont la connexion de deux moitiés.

Il est plus facile d'enrouler du fil dessus. Dans le cas de noyaux monolithiques, cela pose problème. Par conséquent, les modèles combinés sont plus courants. Ils essaient de réduire au maximum l'écart entre les moitiés. Sinon, l'efficacité de la pièce est perdue.

La ferrite est également utilisée dans l'industrie de la construction. Ici, ils fabriquent à base d'oxydes métalliques cémentite. Ferrite il contient généralement un composé d'oxydes de fer et. Cependant, il existe d'autres options.

Par exemple, la ferrite est introduite dans le ciment Portland. Le type de mélange hydraulique se distingue par sa capacité à augmenter sa résistance lorsqu'il se solidifie à l'air libre.

Enfin, on note qu'à haute température ferrite austénite, ou d'autres types de matériaux, peuvent agir comme des matériaux ordinaires. Il a déjà été indiqué qu'à faibles champs externes, les oxydes présentent des propriétés ferromagnétiques.

Ils sont également inhérents aux aimants. La direction de magnétisation des sous-réseaux dans la structure des matériaux coïncide. Dans les deux cas, il fait 180 degrés. Mais avec les ferrites, l'angle peut changer.

Condition préalable— amélioration active des champs externes. L'aimantation des sous-réseaux devient plus petite et... la ferrite entre dans la catégorie des antiferromagnétiques.

Donc, s'il y a une confusion dans les concepts, et que beaucoup de gens les confondent, rappelez-vous que le héros est une sorte d'étape de transition entre les aimants à 100 % et les antiferromagnétiques à part entière.

Production de ferrites

Dans l'industrie calcul de ferrite conduire d'une manière proche de la fabrication de la céramique, ou selon les schémas utilisés dans métallurgie des poudres. En conséquence, le mélange est d'abord mélangé.

C'est le nom donné au mélange initial d'oxydes métalliques. Ensuite, les impuretés inutiles sont dissoutes. Il s'agit d'un processus thermique ; le mélange est donc chauffé. Ensuite, ils s'installent et continuent à travailler avec la composition utile.

Notez qu'il est possible acheter des ferrites, dans la production duquel non seulement des oxydes métalliques, mais également du dioxyde de carbone ont été impliqués. Leur présence n'affecte pas les paramètres initiaux du produit.

La raison en est la dissolution et la suppression des éléments inutiles de la charge. Autrement dit, au cours du processus de production, les technologues parviennent toujours à la ferrite standard, et donc à sa norme. Faisons sa connaissance.

Prix ​​​​des ferrites

La ferrite dépend de sa forme. Par exemple, nous achetons du tout fait. Avec des paramètres de 9 sur 7 sur 1,5 centimètres, cela coûte environ 160. Un noyau fini videra généralement votre poche de plusieurs milliers. Le choix exact dépend aussi de la taille. Le coût et la fonction de la pièce ainsi que le type d'alliage utilisé influencent le coût et la fonction de la pièce.

Plus précisément, les absorbeurs pyramidaux en ferrite pour chambres sans écho coûtent environ 1 600 roubles. Mais il existe aussi des modèles à 1 000 ou, au contraire, à 4 000 roubles.

Un cylindre de ferrite pour un câble d'ordinateur ne coûtera que quelques centaines. La pièce a un loquet. Par conséquent, mettre vous-même le cylindre sur le fil ne sera pas difficile. Certains modèles ne coûtent que 110 roubles.

Pour les flans électroniques miniatures, ils ne demandent parfois que quelques roubles. Par exemple, c'est ce qu'ils donnent pour des tiges de 3 centimètres. Ils sont principalement vendus en vrac. Expédition minimum – ​​300 pièces. Cependant, vous pouvez également trouver la pièce dans le commerce de détail. Mais là, la tige coûte 6 à 15 roubles.

Chacun de nous a vu sur des cordons d'alimentation ou sur des câbles correspondants appareils électroniques petits cylindres. On les retrouve sur les systèmes informatiques les plus courants, aussi bien au bureau qu'à la maison, aux extrémités des fils qui relient l'unité centrale au clavier, à la souris, au moniteur, à l'imprimante, au scanner, etc. Cet élément est appelé un « anneau de ferrite » (ou filtre en ferrite). Dans cet article, nous comprendrons dans quel but les fabricants d'équipements informatiques et haute fréquence équipent leurs produits de câbles des éléments mentionnés.

Propriétés physiques

La ferrite est ferrimagnétique et non conductrice. courant électrique, c'est-à-dire qu'il s'agit essentiellement d'un isolant magnétique. Ils ne sont pas créés dans ce matériau et celui-ci se remagnétise donc très rapidement - en fonction de la fréquence des champs électromagnétiques externes. Cette propriété matérielle constitue la base d’une protection efficace des appareils électroniques. Un anneau de ferrite placé sur un câble peut créer une impédance active élevée pour les courants de mode commun.

Ce matériau est formé d’une combinaison chimique d’oxydes de fer avec des oxydes d’autres métaux. Il possède des caractéristiques magnétiques uniques et une faible conductivité électrique. Grâce à cela, les ferrites n'ont pratiquement pas de concurrents parmi les autres matériaux magnétiques dans la technologie haute fréquence. Les anneaux de ferrite de 2 000 nm augmentent considérablement l'inductance du câble (plusieurs centaines ou milliers de fois), ce qui garantit la suppression des interférences haute fréquence. Cet élément est installé sur le cordon lors de sa fabrication ou, découpé en deux demi-cercles, est posé sur le fil immédiatement après sa fabrication. Le filtre en ferrite est emballé dans un boîtier en plastique. Si vous l'ouvrez, vous pouvez voir un morceau de métal à l'intérieur.

Avez-vous besoin d'un filtre en ferrite ? Ou est-ce une autre tromperie ?

Les ordinateurs sont des appareils très « bruyants » (en termes électromagnétiques). Donc, carte mèreà l'intérieur de l'unité système est capable d'osciller à une fréquence d'un kilohertz. Le clavier possède une puce électronique qui fonctionne également à hautes fréquences. Tout cela conduit à ce que l'on appelle la génération de bruit radio à proximité du système. Dans la plupart des cas, ils sont éliminés en protégeant la carte des champs électromagnétiques à l'aide d'un boîtier métallique. Cependant, une autre source de bruit réside dans les fils de cuivre qui relient divers appareils. Essentiellement, ils agissent comme de longues antennes qui captent les signaux des câbles d’autres équipements de radio et de télévision et affectent le fonctionnement de « leur » appareil. Le filtre en ferrite élimine le bruit électromagnétique et les signaux diffusés. Ces éléments convertissent les oscillations électromagnétiques à haute fréquence en énergie thermique. C'est pourquoi ils sont installés aux extrémités de la plupart des câbles.

Comment choisir le bon filtre en ferrite

Pour installer de vos propres mains un anneau de ferrite sur un câble, vous devez comprendre les types de ces produits. Après tout, cela dépend du type de fil et de son épaisseur, quel filtre (à partir de quel matériau) devra être utilisé. Par exemple, un anneau installé sur un câble multiconducteur (cordon d'alimentation, câble de données, interface vidéo ou USB) crée dans cette section un transformateur dit en phase qui laisse passer les signaux antiphase transportant informations utiles, et reflète également les interférences en mode commun. DANS dans ce cas Au lieu d’utiliser de la ferrite absorbante pour éviter toute interruption de la transmission des informations, un ferromatériau à plus haute fréquence doit être utilisé. Mais il est préférable de choisir des anneaux de ferrite dans un matériau qui dissipera les interférences haute fréquence plutôt que de les réfléchir dans le fil. Comme vous pouvez le constater, un produit mal sélectionné peut dégrader les performances de votre appareil.

Cylindres en ferrite

Les cylindres de ferrite épais résistent le plus efficacement aux interférences. Cependant, il convient de garder à l'esprit que les filtres trop volumineux sont très peu pratiques à utiliser et qu'il est peu probable que les résultats de leur travail diffèrent beaucoup dans la pratique de ceux légèrement plus petits. Vous devez toujours utiliser des filtres aux dimensions optimales : le diamètre interne doit idéalement correspondre au fil, et sa largeur doit correspondre à la largeur du connecteur du câble.

N’oubliez pas que les filtres en ferrite ne sont pas les seuls à aider à lutter contre le bruit. Par exemple, pour une meilleure conductivité, il est recommandé d’utiliser des câbles de plus grande section. Lors du choix de la longueur du cordon, vous ne devez pas laisser une grande marge de longueur entre les appareils connectés. De plus, une mauvaise qualité de la connexion entre le fil et le connecteur peut également être source d’interférences.

Marquages ​​des anneaux de ferrite

Le type d'enregistrement le plus répandu pour le marquage des anneaux de ferrite est le suivant : K D×d×N, où :

K est l'abréviation de « anneau » ;

D - diamètre extérieur du produit ;

D - diamètre interne de l'anneau de ferrite ;

H - hauteur du filtre.

En plus des dimensions hors tout du produit, le type de matériau ferromagnétique est crypté dans le marquage. Un exemple d'entrée peut ressembler à ceci : M20VN-1 K 4x2,5x1,6. La seconde moitié correspond dimensions hors tout anneaux, et le premier chiffre la perméabilité magnétique initiale (20 μ i). En plus des paramètres spécifiés, dans la description de référence, chaque fabricant indique les paramètres critiques de fréquence, de résistivité et de température de Curie pour un produit spécifique.

Sinon, comment les anneaux de ferrite sont-ils utilisés ?

Outre leur utilisation bien connue comme protection haute fréquence, ils sont utilisés pour la fabrication de transformateurs. On les voit souvent dans la technologie. Il est bien connu qu’un transformateur à anneau de ferrite est très efficace dans les mélangeurs équilibrés. Cependant, tout le monde ne sait pas qu’il est possible d’« étendre » l’équilibrage. Cette modification du transformateur est capable d'effectuer l'opération d'équilibrage avec plus de précision. De plus, les transformateurs sur anneaux de ferrite sont largement utilisés pour faire correspondre la sortie et résistances d'entrée cascades de dispositifs à transistors. Dans ce cas, les actifs et sont transformés. Grâce à ces derniers, ce dispositif peut être utilisé pour modifier la plage de réglage des capacités. Les transformateurs « Stretch » fonctionnent bien à des fréquences inférieures à 10 MHz.

Conclusion

Ceux qui souhaitent savoir comment enrouler eux-mêmes un anneau de ferrite doivent garder à l'esprit que l'impédance série introduite par un noyau de ferrite haute fréquence peut facilement être augmentée en y réalisant plusieurs tours de conducteur. Comme le suggère la théorie du génie électrique, l’impédance d’un tel système augmentera proportionnellement au carré du nombre de tours. Mais c'est en théorie, mais en pratique, le tableau est quelque peu différent en raison de la non-linéarité des matériaux ferromagnétiques et des pertes qu'ils contiennent.

Quelques tours sur le noyau augmentent l'impédance non pas de quatre fois comme elle devrait l'être, mais d'un peu moins. Par conséquent, pour que plusieurs tours puissent tenir dans un filtre à câble, vous devez choisir un anneau d'une taille standard évidemment plus grande. Si cela est inacceptable et que le fil doit rester de la même longueur, il est préférable d'utiliser plusieurs filtres.

Ferrites est une céramique ferrimagnétique qui combine des propriétés magnétiques élevées et une spécificité élevée résistance électrique et donc de faibles pertes par courants de Foucault. Cela leur permet d'être utilisés dans les gammes des hautes fréquences et des micro-ondes, c'est-à-dire où les matériaux métalliques magnétiques doux ne peuvent plus être utilisés.

Les ferrites sont des systèmes complexes d'oxydes de fer et de métal divalent (moins souvent monovalent), répondant à la formule générale MeO*Fe2O3. Utilisé comme métal Ni, Mn, Co, Fe, Zn, Cd, Li et d'autres, qui donnent le nom à la ferrite. Par exemple, NiO*Fe2O3– ferrite de nickel, ZnO*Fe2O3– ferrite de zinc. Les ferrites utilisées en technologie sont également appelées oxysphères. Récemment, les ferrites de formule générale ont été largement utilisés 3Me 2 O 3 *5Fe 2 O 3(Où Meh– métal di- ou trivalent).

Les propriétés des ferrites et, par conséquent, des produits fabriqués à partir de celles-ci dépendent fortement de leur composition et de leur technologie de production. L'industrie utilise le plus technologie simple, qui consiste à fritter des oxydes à des températures élevées : un plastifiant (généralement une solution d'alcool polyvinylique) est ajouté à la poudre de ferrite préparée, constituée d'oxydes brûlés des métaux correspondants, finement broyés et soigneusement mélangés, et les produits de la forme requise sont pressé à partir de la masse résultante sous haute pression et cuit à une température de 1 100 à 1 400 ° C. Pendant le processus de cuisson, de la ferrite se forme, qui est une solution solide d'oxydes. Dans ce cas, un retrait se produit, qui peut atteindre 10 à 20 %. Il est très important que la cuisson ait lieu dans une atmosphère oxydante (généralement de l'air). Présence même petite quantité l'hydrogène peut provoquer une réduction partielle des oxydes, ce qui entraînera une augmentation des pertes magnétiques. Les produits en ferrite obtenus sont durs, cassants et ne permettent aucun traitement mécanique autre que le meulage et le polissage.

Les ferrites ont un réseau cristallin dense et centré sur la face dans lequel les ions oxygène forment des tétraèdres et des octaèdres. L'ion métallique est situé au centre du tétraèdre. Si cet ion est Fe 2+, le matériau possède des propriétés magnétiques. Un exemple de tels matériaux est le nickel ( NiO*Fe2O3) et le manganèse ( MnO*Fe2O3) ferrites. Si cet ion est Zn2+ ou CD 2+, zinc non magnétique ( ZnO*Fe2O3) ou du cadmium ( CdO*Fe2O3)ferrite. Ces phénomènes s'expliquent par le fait que dans les ferrites il existe une interaction d'échange indirecte entre les moments magnétiques des atomes voisins, ce qui conduit à leur orientation antiparallèle. À cet égard, en termes magnétiques, le réseau cristallin des ferrites peut être représenté comme constitué de deux sous-réseaux ayant des directions opposées des moments magnétiques des ions (atomes). Dans la ferrite magnétique, l'aimantation des sous-réseaux n'est pas la même, ce qui entraîne une aimantation spontanée totale, et dans une ferrite non magnétique l'aimantation totale est nulle.

Les ferrites magnétiques douces comprennent principalement deux groupes de ferrites : le nickel-zinc et le manganèse-zinc, qui sont des systèmes à trois composants. NiO – ZnO – Fe 2 O 3 Et MnO – ZnO – Fe2O3.

Le marquage des ferrites magnétiques douces repose sur la valeur de la perméabilité magnétique initiale. Le premier chiffre dans la désignation de la nuance de ferrite indique la valeur nominale de Mn. La lettre H ou B qui la suit indique un matériau basse fréquence ou haute fréquence. Viennent ensuite une lettre indiquant la composition de la ferrite : H – nickel-zinc, M – manganèse-zinc. Par exemple, la nuance 2000NM signifie ferrite manganèse-zinc basse fréquence avec Mn = 2000.

Dans certains cas, une lettre est ajoutée à la fin du marquage, qui indique le domaine d'utilisation principale de cette qualité de ferrite : C - dans champs forts, P - circuits d'entrée accordables par magnétisation, T - pour têtes magnétiques, RP - pour dispositifs radio-absorbants.

Des indices spéciaux dans le marquage de ces ferrites - les chiffres 1, 2 et 3, placés à la fin de la désignation, indiquent des différences de propriétés.

Les principaux inconvénients des ferrites sont la difficulté d'obtenir les dimensions exactes des produits en raison d'un retrait important lors de la cuisson (jusqu'à 20 %), d'une reproductibilité insuffisamment élevée des propriétés magnétiques, de faibles valeurs d'induction de saturation et de température de Curie et d'une faible stabilité de paramètres magnétiques au fil du temps.