Rádiós körökben rendszeresen előkerül a különböző gyűrűk alkalmazása. Ferrit, toroid, méret és anyag – tegyük rendbe a legfontosabb tudnivalókat!

Vegyünk két példát. Gyakran használt típusok a T130-2 és az FT240-43. Azt leszámítva, hogy mindkettőre huzalt tekerünk és anyaguk meghatározzák az induktivitást, valamint egyaránt gyűrű alakúak, sok közük nincs egymáshoz.

Ezeket a tekercstesteket átfogóan toroidnak hívjuk, ami a matematikai meghatározása a tengely körül elforgatott forgásfelületnek, magyarul a gyűrűnek.

Először is kétféle anyagot különböztetünk meg, ezek a  T  betűvel jelölt porvasmagok és az  FT -vel előjelzett ferritek. A toroidokat tehát sokan tévesen nevezik ferritgyűrűnek, nem mind az. Azt, hogy milyen gyűrűvel van dolgunk már az elnevezésből is tudjuk. Általánosan igaz, hogy a toroid nevének felépítése

FAJTA[MÉRET]–ANYAG

tematika szerint alakul. Szintén az elnevezésből derül ki az is, hogy mekkora a külső és belső átmérőjük, illetve a frekvenciameneteket meghatározó anyaguk.

Ferrit és a porvasmag

A T-sorozatú gyűrűk vaspor-keverékekből készülnek, amit nem mágnesezhető gyantával kevernek majd összepréselik és magas hőmérsékleten megköt. Ők a színes gyűrűk, a színekkel az anyagukat jelölik.

Az FT-sorozatú (Ferrite Toroid) gyűrűket nem vasporral, hanem ferrittel, azaz különböző fémoxidokkal készítenek. Ezeket préselik, és a kerámiákhoz hasonlóan magas hőmérsékleten kiégetik egy kemencében. Jellemzően szürke színű gyűrűk.

Az anyag

A másik fontos tulajdonságuk az anyaguk, helyesebben annak összetétele. A toroidok közös tulajdonsága a relatív permeabilitásuk (µᵣ), azaz a mágneses tulajdonságaikat leíró mérőszám, amely azt mutatja meg, hogy az adott anyag mennyivel jobban vezeti a mágneses fluxust, mint a vákuum. A vaspormagoké kisebb, a ferriteké nagyobb. Ha egy toroid relatív permeabilitása magas (ezres nagyságrendű), az alacsonyabb frekvenciákon jobban működik, de magasabb frekvenciákon csillapítást okoz. Ha egy gyűrű relatív permeabilitása alacsony, a magas frekvenciákon jobb, mert kisebb az örvényáram-vesztesége. Ha a relatív permeabilitás nő, az azonos menetszámmal elkészített tekercs induktivitása is nő.

A vaspor-keverékek anyaga főként a frekvenciaválaszt meghatározó szemcsemérettől és a kötőanyagtól függ, míg a kerámiaszerű ferritek anyaga a fémoxid összetételüktől (Mn-Zn, Ni-Zn), valamint a préseléssel és a szintén hőkezeléssel kialakított szerkezetüktől.

Azt, hogy miért használunk a különböző frekvenciákhoz különböző relatív permeabilitású toroidokat, ezen a szinten nem részletezném, legyen elég annyi, hogy a mágneses magok frekvenciafüggő tulajdonságokkal rendelkeznek, melyek határozzák az adott frekvencián való hatékonyságukat. Ez a relatív permeabilitás mellett olyan fizikai tulajdonságokban mutatkozik meg, mint az örvényáram-veszteség és vezetőképesség, vagy a mag telítődése és a hiszterézis-veszteség.

Talán érdemes mégis kitérni a mag telítődésére, hiszen ez egy olyan határ, ami sokszor elhangzik különböző érvelésekben vagy működési leírásokban. Ez egy olyan tulajdonság, ami akkor következik be, amikor egy mágneses anyag eléri a maximális mágneses fluxus-sűrűségét, és már nem képes több mágneses energiát vezetni. A telítődés után az anyag olyan lesz, mintha nem is lenne mágneses vezető, és a transzformátor veszteségessé válik, és túlmelegedhet. Ha egy ferrit vagy vasporos mag telítődik, az induktivitása csökken. Telítődést alkalmazásainkban túl nagy áram/feszültség, vagy túl magas frekvencia okozhat egy rosszul megválasztott gyűrű esetében.

Visszakanyarodva a toroidok jelöléséhez, a kötőjel után egy szám van, ami az anyagára utal. Ez porvasak esetében a gyűrű színéből is kiolvasható.

Rádiósok számára a piros -2 és a sárga -6 jelölésű, illetve a #43, #31 és #61 anyagú toroidok a leggyakrabban használt alkatrészek, amit frekvenciaválaszuk és az induktivitás igénye mellett a permeabilitásuk szerint rájuk elkészíthető tekercsek alapján választunk ki.

A méret

A méret főként a használható teljesítményt és a gyűrűre hajtható menetek számát határozza meg. Ez utóbbiról korábban itt írtam.

A számok következetesek, vasporos gyűrűknél ezred (T50=0,050″), ferritek jelölése pedig századhüvelykben (FT140=1,4″) írja le a külső átmérőt. A kisebb toroidokat jellemzően szűrőkben és áramköri trafókban, a nagyobbakat balunokban és folytókban használjuk.