Como substituir a ferrita. O que é ferrita? Propriedades, aplicação, produção e preço da ferrita. Marcações de anel de ferrite

Oxiferas. É assim que eles chamam de forma diferente ferritas. São ferritas, pois o conceito caracteriza um grupo de minerais, e não uma pedra individual. Lembrando que “ferrum” é o nome científico, fica fácil entender que oxiferas são compostos, mas com o quê?

A palavra “oxy” vai ajudar aqui, indicando oxigênio. Ou seja, estamos falando de óxidos de ferro. No entanto, sobre este fórmula de ferrita não acaba. Consideraremos as nuances no primeiro capítulo.

O que é ferrita

Externamente, as ferritas parecem soltas. Em estado natural. A gama de cores dos minerais geralmente está associada a tons e.

Qualquer ferrita também contém em sua estrutura um óxido de outro metal. Este metal deve ser ferromagnético, ou seja, possuir propriedades magnéticas na ausência campo magnético.

As substâncias do grupo são facilmente permeáveis ​​às suas ondas. A propósito, o ferro é ferromagnético. Nas oxiferas, o elemento escolhe para si um par semelhante, por exemplo, em combinação com o mesmo oxigênio.

Para ser justo, anunciaremos a lista completa de metais ferromagnéticos. Aos já indicados, acrescenta-se. Os nomes restantes não são ouvidos. Comecemos pelo gadolínio - elemento do 3º grupo da tabela.

Este grupo também inclui hólmio e érbio. Acontece que a maior parte dos ferromagnetos são lantanídeos, ou seja, 15 elementos localizados após o lantânio.

No entanto, devido ao custo ou à prevalência, apenas alguns estão disponíveis. Mas voltemos do específico ao geral. A ferrita possui propriedades ferromagnéticas e quais são suas propriedades em geral?

Propriedades de ferrita

Assim, a estrutura da ferrita sempre se resume à fórmula MeOFe2O3. As conexões não são metálicas, mas são magnéticas suaves. Isso significa que os materiais são capazes de magnetizar até a saturação e até mesmo remagnetizar em um campo fraco.

Mas eles não apresentam condutividade excessiva. Ferrita magnética- não é um metal e é inferior a ele na capacidade de transmitir corrente, porém não é totalmente desprovido dela. A maioria das substâncias do grupo são semicondutores.

Ocupando uma posição intermediária entre metais e dielétricos, as ferritas passam a conduzir melhor a corrente quando aquecidas. Quando a temperatura cai, as oxiferas podem se transformar em dielétricos.

Agora, vamos à questão da ferromagneticidade. Apenas algumas substâncias do grupo o retêm. Assim, a ferrita é ferromagnética, mas o oxifero de níquel não. No entanto, também existem ferritas complexas. Eles são uma combinação de dois simples – um ferromagnético e outro simples.

As propriedades magnéticas das oxiferas complexas são mais pronunciadas, e é disso que os industriais se aproveitam. Onde exatamente as propriedades das ferritas são úteis e quais exatamente, contaremos no próximo capítulo.

Aplicações de ferrite

Vamos começar com um exemplo familiar. Observamos os cabos de monitores, câmeras de vídeo e outros equipamentos de informática. Existem cilindros em alguns dos fios. Eles são revestidos de plástico, mas o interior é de ferrite.

O material funciona como uma tela, refletindo o campo magnético externo e bloqueando o que vem dos cabos. Isso garante a operação estável do equipamento, eliminando distorções de sinal.

Se você tem equipamento de som em casa, por exemplo, gravadores, pode dar uma olhada neles. Vamos ver as cabeças de gravação. Eles são feitos de ferrite. Cristais únicos são usados. Eles, como os cilindros dos cabos dos computadores, eliminam a influência da interferência no sinal. É por isso que o som é claro.

Na engenharia de áudio, está localizado principalmente aço ferrite. Também está presente em equipamentos de vídeo. O processo de gravação de vídeo está “ligado” ao movimento magnético.

A velocidade deste movimento é alta e, portanto, a cabeça de gravação deve ser resistente ao desgaste. É por isso que os fabricantes compram monocristais de ferrite. Eles vêm em modificações diferentes.

Se você olhar nas salas técnicas, provavelmente encontrará transformador de ferrite. Anéis feito de óxido de ferro com óxidos de outros metais servindo como núcleo nele.

A peça aumenta a indução do campo magnético milhares de vezes. Estamos falando sobre seu efeito nas partículas carregadas. Como resultado, o dispositivo transmite mais potência do que poderia com um núcleo não ferrite.

Anel núcleos de ferrite encontrado não apenas em transformadores, mas também em outros eletrônicos. As peças são fundidas ou compostas. Estes últimos são a conexão de duas metades.

É mais fácil enrolar fio neles. No caso de núcleos monolíticos, isto é problemático. Portanto, os modelos combinados são mais comuns. Eles tentam fazer com que o espaço entre as metades seja o menor possível. Caso contrário, perde-se a eficácia da peça.

A ferrita também é utilizada na indústria da construção. Aqui eles fazem com base em óxidos metálicos cementita. Ferrita geralmente contém um composto de óxidos de ferro e. No entanto, existem outras opções.

Por exemplo, a ferrita é introduzida no cimento Portland. O tipo de mistura hidráulica distingue-se pela capacidade de aumentar a sua resistência quando solidificada ao ar livre.

Finalmente, notamos que a alta temperatura ferrita austenita, ou outros tipos de materiais, podem funcionar como materiais comuns. Já foi indicado que em campos externos baixos, os óxidos apresentam propriedades ferromagnéticas.

Eles também são inerentes aos ímãs. A direção de magnetização das sub-redes na estrutura dos materiais coincide. Em ambos os casos, são 180 graus. Mas com ferritas o ângulo pode mudar.

Pré-requisito— aprimoramento ativo de campos externos. A magnetização das sub-redes torna-se menor e ... a ferrita passa para a categoria de antiferromagnetos.

Portanto, se há confusão de conceitos, e muitas pessoas os confundem, lembre-se que o herói é uma espécie de estágio de transição entre ímãs 100% e antiferromagnetos completos.

Produção de ferrita

Na indústria cálculo de ferrita conduzir de maneira próxima à fabricação de cerâmica, ou de acordo com esquemas utilizados em metalurgia do pó. Consequentemente, a mistura é primeiro misturada.

Este é o nome dado à mistura inicial de óxidos metálicos. Então, as impurezas desnecessárias são dissolvidas. Este é um processo térmico, respectivamente, a mistura é aquecida. Depois, eles se acomodam e continuam trabalhando com a composição útil.

Observe que é possível comprar ferritas, em cuja produção estiveram envolvidos não apenas óxidos metálicos, mas também dióxido de carbono. A sua presença não afeta os parâmetros iniciais do produto.

O motivo é a própria dissolução e remoção de elementos desnecessários da carga. Ou seja, durante o processo produtivo, os tecnólogos ainda chegam à ferrita padrão e, portanto, ao seu padrão. Vamos conhecê-la.

Preço de ferrita

A ferrita depende do seu formato. Por exemplo, compramos prontos. Com parâmetros de 9 por 7 por 1,5 centímetros, custa cerca de 160. Um núcleo acabado geralmente esvazia seu bolso em vários milhares. O exato também depende do tamanho. O custo e a finalidade da peça e o tipo de liga utilizada nela influenciam o custo e a finalidade da peça.

Mais precisamente, os absorvedores piramidais de ferrite para câmaras sem eco custam cerca de 1.600 rublos. Mas também existem modelos por 1.000 ou, pelo contrário, 4.000 rublos.

Um cilindro de ferrite para um cabo de computador custará apenas algumas centenas. A peça possui trava. Portanto, não será difícil colocar você mesmo o cilindro no fio. Alguns modelos custam apenas 110 rublos.

Para peças eletrônicas em miniatura, às vezes eles pedem apenas alguns rublos. Por exemplo, é quanto eles dão por hastes de 3 centímetros. Eles são vendidos principalmente a granel. Envio mínimo – 300 peças. Porém, você também pode encontrar a peça no varejo. Mas aí a haste custa de 6 a 15 rublos.

Cada um de nós viu em cabos de alimentação ou cabos correspondentes dispositivos eletrônicos pequenos cilindros. Eles podem ser encontrados nos sistemas de computador mais comuns, tanto no escritório quanto em casa, nas extremidades dos fios que conectam a unidade do sistema ao teclado, mouse, monitor, impressora, scanner, etc. anel de ferrite” (ou filtro de ferrite). Neste artigo entenderemos a finalidade para a qual os fabricantes de equipamentos de informática e de alta frequência equipam seus produtos de cabos com os elementos mencionados.

Propriedades físicas

A ferrita é ferrimagnética e não condutora. corrente elétrica, isto é, essencialmente é um isolante magnético. Eles não são criados neste material e, portanto, ele se remagnetiza muito rapidamente - de acordo com a frequência dos campos eletromagnéticos externos. Esta propriedade material é a base para uma proteção eficaz de dispositivos eletrônicos. Um anel de ferrite colocado em um cabo pode criar uma alta impedância ativa para correntes de modo comum.

Este material é formado a partir de uma combinação química de óxidos de ferro com óxidos de outros metais. Possui características magnéticas únicas e baixa condutividade elétrica. Graças a isso, as ferritas praticamente não têm concorrentes entre outros materiais magnéticos na tecnologia de alta frequência. Os anéis de ferrite de 2.000 nm aumentam significativamente a indutância do cabo (várias centenas ou milhares de vezes), o que garante a supressão de interferências de alta frequência. Este elemento é instalado no cordão durante sua produção ou, cortado em dois semicírculos, é colocado no fio imediatamente após sua fabricação. O filtro de ferrite é embalado em uma caixa de plástico. Se você abrir, poderá ver um pedaço de metal dentro.

Você precisa de um filtro de ferrite? Ou isso é outro engano?

Os computadores são dispositivos muito “ruidosos” (em termos eletromagnéticos). Então, placa-mãe dentro da unidade do sistema é capaz de oscilar a uma frequência de um quilohertz. O teclado possui um microchip que também opera em altas frequências. Tudo isso leva à chamada geração de ruído de rádio próximo ao sistema. Na maioria dos casos, eles são eliminados protegendo a placa de campos eletromagnéticos com uma caixa metálica. Entretanto, outra fonte de ruído são os fios de cobre que conectam vários dispositivos. Em essência, eles atuam como antenas longas que captam sinais de cabos de outros equipamentos de rádio e televisão e afetam a operação de “seu” dispositivo. O filtro de ferrite elimina ruído eletromagnético e sinais de transmissão. Esses elementos convertem oscilações eletromagnéticas de alta frequência em energia térmica. É por isso que são instalados nas extremidades da maioria dos cabos.

Como escolher o filtro de ferrite certo

Para instalar um anel de ferrite em um cabo com suas próprias mãos, você precisa entender os tipos desses produtos. Afinal, depende do tipo de fio e de sua espessura qual filtro (de qual material) será necessário utilizar. Por exemplo, um anel instalado em um cabo multinúcleo (cabo de alimentação, cabo de dados, vídeo ou interface USB) cria nesta seção um chamado transformador em fase que transmite sinais antifásicos transportando informações úteis, e também reflete interferência de modo comum. EM nesse caso Em vez de usar ferrita absorvente para evitar a interrupção da transmissão de informações, deve-se usar um ferromaterial de maior frequência. Mas é preferível escolher anéis de ferrite feitos de um material que dissipe a interferência de alta frequência, em vez de refleti-la de volta para o fio. Como você pode ver, um produto selecionado incorretamente pode piorar o desempenho do seu dispositivo.

Cilindros de ferrite

Cilindros grossos de ferrite lidam de maneira mais eficaz com interferências. No entanto, deve-se ter em mente que filtros muito volumosos são muito inconvenientes de usar e é improvável que os resultados de seu trabalho sejam muito diferentes, na prática, daqueles ligeiramente menores. Você deve sempre usar filtros de dimensões ideais: o diâmetro interno deve corresponder idealmente ao fio e sua largura deve corresponder à largura do conector do cabo.

Não se esqueça que não são apenas os filtros de ferrite que ajudam a combater o ruído. Por exemplo, para melhor condutividade, recomenda-se a utilização de cabos com seção transversal maior. Ao escolher o comprimento do cabo, não deixe uma grande margem de comprimento entre os dispositivos conectados. Além disso, a má qualidade da conexão entre o fio e o conector também pode ser uma fonte de interferência.

Marcações de anel de ferrite

O tipo de registro mais difundido para marcação de anéis de ferrita é o seguinte: K D×d×N, onde:

K é a abreviação de “anel”;

D - diâmetro externo do produto;

D - diâmetro interno do anel de ferrite;

H - altura do filtro.

Além das dimensões gerais do produto, o tipo de material ferromagnético está criptografado na marcação. Um exemplo de entrada pode ser assim: M20VN-1 K 4x2,5x1,6. A segunda metade corresponde dimensões gerais anéis, e o primeiro criptografa a permeabilidade magnética inicial (20 μ i). Além dos parâmetros especificados, na descrição de referência, cada fabricante indica os parâmetros críticos de frequência, resistividade e temperatura Curie para um produto específico.

De que outra forma os anéis de ferrite são usados?

Além do conhecido uso como proteção de alta frequência, são utilizados na fabricação de transformadores. Muitas vezes eles podem ser vistos na tecnologia. É bem sabido que um transformador de anel de ferrite é muito eficaz em misturadores balanceados. Porém, nem todo mundo sabe que é possível “esticar” o equilíbrio. Esta modificação do transformador é capaz de realizar a operação de balanceamento com maior precisão. Além disso, transformadores em anéis de ferrite são amplamente utilizados para combinar saída e resistências de entrada cascatas de dispositivos transistorizados. Neste caso, os ativos e são transformados. Graças a este último, este dispositivo pode ser usado para alterar a faixa de ajuste de capacitância. Os transformadores "Stretch" funcionam bem em frequências abaixo de 10 MHz.

Conclusão

Aqueles que estão interessados ​​​​em como enrolar um anel de ferrite devem ter em mente que a impedância em série introduzida por um núcleo de ferrite de alta frequência pode ser facilmente aumentada fazendo várias voltas de condutor nele. Como sugere a teoria da engenharia elétrica, a impedância de tal sistema aumentará proporcionalmente ao quadrado do número de voltas. Mas isso é em teoria, mas na prática o quadro é um pouco diferente devido à não linearidade dos materiais ferromagnéticos e às perdas neles.

Algumas voltas no núcleo aumentam a impedância não quatro vezes como deveria, mas um pouco menos. Como resultado, para que várias voltas caibam em um filtro de cabo, você deve escolher um anel de tamanho padrão obviamente maior. Se isso for inaceitável e o fio tiver que permanecer do mesmo comprimento, é melhor usar vários filtros.

Ferritasé uma cerâmica ferrimagnética que combina altas propriedades magnéticas e alta especificidade resistência elétrica e, portanto, baixas perdas por correntes parasitas. Isso permite que eles sejam usados ​​nas faixas de alta frequência e microondas, ou seja, onde materiais magnéticos macios metálicos não podem mais ser usados.

Ferritas são sistemas complexos de óxidos de ferro e metais divalentes (menos comumente monovalentes), tendo a fórmula geral MeO*Fe 2 O 3. Usado como metal Ni, Mn, Co, Fe, Zn, Cd, Li e outros, que dão nome à ferrita. Por exemplo, NiO*Fe 2 O 3– ferrite de níquel, ZnO*Fe 2 O 3– ferrite de zinco. As ferritas usadas em tecnologia também são chamadas de oxiferas. Recentemente, ferritas com fórmula geral têm sido amplamente utilizadas 3Me 2 O 3 *5Fe 2 O 3(Onde Meh– metal di ou trivalente).

As propriedades das ferritas e, consequentemente, dos produtos feitos a partir delas dependem fortemente de sua composição e tecnologia de produção. A indústria utiliza mais tecnologia simples, que consiste na sinterização de óxidos em temperaturas elevadas: um plastificante (geralmente uma solução de álcool polivinílico) é adicionado ao pó de ferrita preparado, consistindo de óxidos queimados dos metais correspondentes, finamente moídos e bem misturados, e produtos com a forma desejada são prensado da massa resultante sob alta pressão e queimado a uma temperatura de 1100 - 1400 o C. Durante o processo de queima, forma-se ferrita, que é uma solução sólida de óxidos. Nesse caso, ocorre encolhimento, que pode ser de 10 a 20%. É muito importante que a queima ocorra em atmosfera oxidante (geralmente ar). Presença mesmo pequena quantidade o hidrogênio pode causar redução parcial de óxidos, o que levará a um aumento nas perdas magnéticas. Os produtos de ferrite resultantes são duros, quebradiços e não permitem qualquer processamento mecânico além de lixamento e polimento.

As ferritas têm uma rede cristalina densamente compactada e centrada na face, na qual os íons de oxigênio formam tetraedros e octaedros. O íon metálico está localizado no centro do tetraedro. Se este íon for Fé 2+, o material possui propriedades magnéticas. Um exemplo de tais materiais é o níquel ( NiO*Fe 2 O 3) e manganês ( MnO*Fe 2 O 3) ferritas. Se este íon for Zn 2+ ou CD 2+, zinco não magnético ( ZnO*Fe 2 O 3) ou cádmio ( CdO*Fe 2 O 3) ferrita. Esses fenômenos são explicados pelo fato de que nas ferritas existe uma interação de troca indireta entre os momentos magnéticos dos átomos vizinhos, o que leva à sua orientação antiparalela. Nesse sentido, em termos magnéticos, a rede cristalina das ferritas pode ser representada como constituída por duas sub-redes com direções opostas dos momentos magnéticos dos íons (átomos). Na ferrita magnética, a magnetização das sub-redes não é a mesma, resultando em uma magnetização espontânea total, e na ferrita não magnética a magnetização total é zero.

As ferritas magnéticas moles incluem principalmente dois grupos de ferritas: níquel-zinco e manganês-zinco, que são sistemas de três componentes NiO – ZnO – Fe 2 O 3 E MnO – ZnO – Fe 2 O 3.

A marcação das ferritas magnéticas moles é baseada no valor da permeabilidade magnética inicial. O primeiro número na designação do grau de ferrita indica o valor nominal de Mn. A letra H ou B a seguir indica material de baixa ou alta frequência. Segue-se uma letra que indica a composição da ferrite: H – níquel-zinco, M – manganês-zinco. Por exemplo, grau 2000NM significa ferrita de manganês-zinco de baixa frequência com Mn = 2.000.

Em alguns casos, é acrescentada uma letra ao final da marcação, que indica a área de utilização primária deste grau de ferrita: C - in campos fortes, P - circuitos sintonizáveis ​​por magnetização, T - para cabeças magnéticas, RP - para dispositivos de absorção de rádio.

Índices especiais na marcação dessas ferritas - números 1, 2 e 3, que são colocados no final da designação, indicam diferenças nas propriedades.

As principais desvantagens das ferritas são a dificuldade de obtenção das dimensões exatas dos produtos devido ao grande encolhimento durante a queima (até 20%), reprodutibilidade insuficientemente alta das propriedades magnéticas, baixos valores de indução de saturação e temperatura de Curie e baixa estabilidade de parâmetros magnéticos ao longo do tempo.