Свойства, применение, производство и цена феррита. Что такое феррит? Свойства, применение, производство и цена феррита Как правильно выбрать ферритовый фильтр

Обновление NEXT привнесло в No Man’s Sky довольно много значительных изменений, в том числе и большое количество новых элементов, связанных со строительством базы. Чтобы иметь возможность построить большое количество различных сооружений, вам понадобятся особые материалы, которые нельзя получить путем простой добычи из недр планеты. Одним из таких материалов в игре является чистый феррит (Pure Ferrite).

Чтобы получить его, вам понадобится воспользоваться портативным переработчиком (рафинером), с помощью которого можно перерабатывать обычные ресурсы для создания особо ценных материалов. Если вы хотите узнать больше о том, как в No Man’s Sky NEXT получить чистый феррит, просто следуйте нашей пошаговой инструкции.

Создание чистого феррита с помощью портативного переработчика

Шаг 1: Соберите ферритовую пыль

Перед созданием портативного переработчика вам нужно собрать достаточное количество сырья, которое будет затем переработано в чистый феррит. В данном случае нам понадобится ферритовая пыль (Ferrite Dust ), которую без особого труда можно добыть из различных скальных пород и камней. С другой стороны, можно просто сломать металлическое покрытие (Metal Plating), которое также содержит в качестве одного из элементов ферритовую пыль (1х металлическое покрытие = 50х ферритовой пыли).

Шаг 2: Постройте портативный переработчик

Следующим этапом будет постройка портативного переработчика, если у вас его еще нет. Мы уже подготовили для вас небольшой гайд по портативному переработчику , в котором рассказываем о том, как его построить и как им пользоваться.

Шаг 3: Создайте чистый феррит

Заключительный шаг самый простой. На этом этапе вам просто нужно поместить ферритовую пыль в левую ячейку портативного переработчика и любой вид топлива – в верхний левый. Затем активируйте переработчик и процесс преобразования материалов начнется. Через короткий промежуток времени, продолжительность которого зависит от количества перерабатываемой ферритовой пыли и от количества получаемого чистого феррита, помещенное в ячейку переработки сырье превратится в чистый феррит, необходимый вам для дальнейшего строительства и развития базы.

Теперь, следуя этим трем простым шагам, вы можете легко начать добывать чистый феррит для постройки необходимых вам сооружений. Желаем вам успехов в освоении бескрайних космических просторов, а чтобы вы столкнулись с минимальным количеством сложностей и получили максимум удовольствия от исследования новых планет, не забудьте ознакомиться с другими нашими интересными и полезными гайдами по игре No Man’s Sky.

О минерале, который притягивается к стальным изделиям, человечеству стало известно еще в 3 веке до нашей эры. Люди были поражены, но дальнейшего развития способов его применения не последовало. Второе рождение феррита произошло после открытия компаса. Кусок минерала, закрепленный на плавающей доске, всегда указывал в одну сторону, облегчая морякам поиск нужного направления.

Окончательное признание феррит получил после опубликования теории взаимодействия электрических и магнитных полей Фарадеем. Это позволило миру взглянуть по-новому на свойства и применение феррита. Так что же это за материал и почему он так интересен радиоэлектроникам.

Общая характеристика и химический состав

Ферриты представляют собой сплав оксида железа с оксидом другого ферромагнитного металла: медь, цинк, кобальт, никель и т. д. В промышленном применении наибольшее распространение получили следующие типы ферритов:

• Никель-цинковый феррит. Имеют свойства высокого удельного электросопротивления, что делает их более выгодными в использовании на частоте от 500 КГц до 200 МГц.
• Магний-марганцевый. Их применяют при работе со звуковыми частотами.
• Марганцово - цинковый. Данный тип имеет наименьшие потери на вихревые токи.

Свойства и особенности

Это - полупроводники, свойства проводить ток которых повышается с увеличением температуры. Плотность ферритов зависит от марки, и колеблется в пределах от 4000 до 5000 кг\м3. Ферриты обладают повышенными теплофизическими свойствами. Коэффициент тепловой проводимости равен 4,1 Вт/(м·К). Теплоемкость 600-900 Дж\кг*К.

Главным достоинством ферритовых сплавов является наличие повышенного удельного электросопротивления с сочетанием высоких магнитных свойств. Наиболее выгодным будет применение феррита при таких эксплуатационных характеристиках как малое значение индукции и высокие частоты.

При низких значениях частот повышается относительная диэлектрическая проницаемость феррита. При одновременном наличии высокой магнитной проницаемости это может привести к наложению волн друг на друга. Как результат возникает объемный резонанс, при котором вихревые токи увеличиваются в разы, а, следовательно, потери.

Ухудшение магнитных свойств в ферритах происходит по следующим причинам:

• Механическое воздействие на ферритовый сплав. Образование трещин на поверхности магнитного сердечника может привести к смене знака магнитного поля. Особенно опасны силы, векторы которых направлены параллельно или перпендикулярно линиям магнитного поля.
• Одновременное наложение постоянного и переменного полей. Происходит наложение частот друг на друга, что в результате увеличивает вероятность образования резонанса.
• Выход за пределы рабочих температур согласно условиям эксплуатации приводит к возникновению остаточной магнитной проницаемости феррита. Также наблюдается нестабильность магнитных свойств в ферритах при долгом нахождении под воздействием плюсовой температуры.
• Повышенная влажность может стать причиной изменения в феррите электропроводных свойств, которые, в свою очередь, способствуют увеличению потерь. Из-за этого ферриты, работающие при частоте выше 3 МГц и в условиях высокой влажности, требуют нанесения на их поверхность водоизолирующего материала.
• Радиационное излучение сильно снижает магнитные характеристики и электрические свойства ферритов, особенно ферритных сплавов на основе марганца и цинка.

Феррит обладает незначительными механическими свойствами. Не отличаются ни прочностью, ни пластичностью.

Модуль упругости составляет в среднем 45 000 МПа. Модуль сдвига ферритовых сплавов 5500 МПа. Предел прочности на растяжение равен 120 МПа. На сжатие 900 МПа. Значение коэффициента Пуансона колеблется в пределах 0,25-0,45.

Виды применения

В силу вышеперечисленных свойств главным потребителем ферритов является радиоэлектроника. Применение определенного сплава феррита ограничивается значением критических частот, выход за пределы которых увеличивает потери и снижает эксплуатационные свойства, в частности магнитную проницаемость. Ферритовые сплавы по свойствам и применению делят на:

• Общепромышленного применения (400НН,1000НМ, 1500 НМ). По своим магнитным свойствам относятся к ферритам высокой частоты. Магнитная проницаемость ферритовых сплавов колеблется в пределах от 100 до 4000. Такие ферритовые сердечники используются при частоте до 30 МГц. Также в их область применения входит изготовление сердечников магнитных антенн, трансформаторов и прочего оборудования, от которого не требуется повышенные свойства устойчивости к температурам.
• Термически стабильные. Содержат в себе высокочастотные (20ВН,7ВН) и низкочастотные (1500НМ3, 1500НМ1) типы. Их главные свойства - высокая добротность и стабильная начальная магнитная проницаемость. Кроме того, указанные ферритные сплавы в эксплуатации отличаются такими свойствами как низкий относительный температурный коэффициент магнитной проницаемости. Низкочастотные ферриты нашли применение в работе со слабым полем и частоте до 2,9 МГц, а высокочастотные до 99 МГц. В основном они служат сырьем для броневых сердечников и сердечников для антенн.
• Ферриты высокопроницаемые (6000НМ1, 6000НМ, 4000НМ). Отличительными свойствами являются повышенная начальная магнитная проницаемость при низкой частоте и высокая добротность. Вышеперечисленные ферритные сплавы применяют при изготовлении статических преобразователей и делителей напряжения. Магнитные свойства ферритов позволяют заменить в данных приборах дефицитные пермаллоевые сердечники.
• Для телевизионной аппаратуры (4000НМС, 3500НМС1). Ферритовые сплавы этой категории имеют низкие потери при частоте, используемой в телевизионном оборудовании. Также среди их свойств выделяется повышенная магнитная индукция при высоком значении температур. Из данных ферритов изготавливают сердечники трансформаторов и сердечники спецузлов телевизора.
• Ферриты импульсных трансформаторов (300ННИ, 300ННИ1). Особенность данных сплавов в их использовании - работа в режиме импульсного намагничивания. Главное применение ферритов - изготовление сердечников импульсных трансформаторов.
• Для производства контуров радиотехнических приборов (10ВНП, 35ВНП). Своим применением в радиоэлектронике они обязаны таким свойствам как высокий показатель коэффициента перестройки по частоте и низким потерям при работе на частотах до 250 МГц. Основное их техническое применение - это сердечники контуров, настраиваемые подмагничиванием.
• Для широкополосных трансформаторов. Объединяющие свойства - высокая добротность, низкое значение нелинейных искажений и более высокая точка Кюри. Самые популярные ферриты данной категории в использовании - 200ВНС, 90ВНС и 50ВНС. Их свойства позволили найти такое применение как изготовление сердечников широкополосных трансформаторов.
• Для магнитных головок. Ферритовые сплавы данной категории производят на основе никель-цинковых ферритов: 500НТ и 1000НТ. Воздействие сердечников с носителем информации требует наличия в ферритах минимальной поверхности пористости.
• Для магнитного экранирования. Сюда относятся 2 марки: 800ВНРП и 200ВНРП. Ферритные сердечники данных сплавов применяют в радиопоглощающих приборах для устранения радиопомех.
• Для датчиков (1200НН, 1200НН1 и 1200НН2). Отличительные свойства приведенных ферритов - это повышенная термочувствительность и высокая магнитная проницаемость. Это позволило найти им применение при производстве термореле.

Ферриты – это ферримагнитная керамика, сочетающая в себе высокие магнитные свойства и высокое удельное электрическое сопротивление и, следовательно, низкие потери на вихревые токи. Это позволяет применять их в области высоких и СВЧ, т.е. там, где металлические магнитомягкие материалы применять уже нельзя.

Ферриты представляют собой сложные системы оксидов железа и двухвалентного (реже одновалентного) металла, имеющие общую формулу MeO*Fe 2 O 3 . В качестве металла применяют Ni, Mn, Co, Fe, Zn, Cd, Li и др., котрые и дают название ферриту. Например, NiO*Fe 2 O 3 – никелевый феррит, ZnO*Fe 2 O 3 – цинковый феррит. Применяющиеся в технике ферриты называют также называют также оксиферами. В последнее время широко применяют ферриты с общей формулой 3Me 2 O 3 *5Fe 2 O 3 (где Ме – двух- или трехвалентный металл).

Свойства ферритов и соответственно изделий из них сильно зависят от их состава и технологии получения. В промышленности используют наиболее простую технологию, которая заключается в спекании оксидов при повышенной температуре: в подготовленный ферритовый порошок, состоящий из обожженных оксидов соответствующих металлов, тонко измельченных и тщательно перемешанных, добавляют пластификатор (обычно раствор поливинилового спирта), из полученной массы под большим давлением прессуют изделия требуемой формы и обжигают их при температуре 1100 – 1400 о С. В процессе обжига и формируется феррит, представляющий собой твердый раствор оксидов. При этом происходит усадка, которая может составлять 10 – 20%. Очень важно, чтобы обжиг происходил в окислительной атмосфере (обычно в воздухе). Присутствие даже небольшого количества водорода может вызвать частичное восстановление оксидов, что приведет к увеличению магнитных потерь. Полученные ферритовые изделия являются твердыми, хрупкими и не позволяют производить какую-либо механическую обработку, кроме шлифования и полирования.

Ферриты имеют гранецентрированную плотно упакованную кристаллическую решетку, в которой ионы кислорода образуют тетраэдры и октаэдры. В центре тетраэдра располагается ион металла. Если этим ионом является Fe 2+ , материал обладает магнитными свойствами. Примером таких материалов могут служить никелевый (NiO*Fe 2 O 3 ) и марганцевый (MnO*Fe 2 O 3 ) ферриты. Если этим ионом является Zn 2+ или Cd 2+ , образуется немагнитный цинковый (ZnO*Fe 2 O 3 ) или кадмиевый (CdO*Fe 2 O 3 ) феррит. Указанные явления объясняются тем, что в ферритах между магнитными моментами соседних атомов осуществляется косвенное обменное взаимодействие, которое приводит к их антипараллельной ориентации. В связи с этим в магнитном отношении кристаллическую решетку ферритов можно представить как состоящую из двух подрешеток, имеющих противоположные направления магнитных моментов ионов (атомов). В магнитном феррите намагниченность подрешеток не одинакова, в результате чего возникает суммарная спонтанная намагниченность, а в немагнитном феррите суммарная намагниченность равна нулю.

К магнитомягким ферритам в первую очередь относятся две группы ферритов: никель-цинковые и марганец-цинковые, представляющие собой трехкомпонентные системы NiO – ZnO – Fe 2 O 3 и MnO – ZnO – Fe 2 O 3 .

В основу маркировки магнитомягких ферритов положена величина на-чальной магнитной проницаемости. Первое число в обозначении марки феррита указывает номинальное значение M н. Следующая за ним буква Н или В обозначает низкочастотный или высокочастотный материал. Далее следует буква, указывающая на состав феррита: Н – никель-цинковый, М – марганец-цинковый. Например, марка 2000НМ означает низкочастотный марганец-цинковый феррит с M н = 2000.

В ряде случаев в конце маркировки добавляют букву, которая указывает на область преимущественного использования данной марки феррита: С – в сильных полях, П – в контурах, перестраиваемых подмагничиванием, Т – для магнитных головок, РП – для радиопоглощающих устройств.

Специальные индексы в маркировке этих ферритов – цифры 1, 2 и 3, которые ставятся в конце обозначения, означают различия в свойствах.

Основные недостатки ферритов – трудность получения точных размеров изделий из-за большой усадки при обжиге (до 20%), недостаточно высокая воспроизводимость магнитных свойств, невысокие значения индукции насыщения и температуры Кюри, невысокая стабильность магнитных параметров во времени.

В нашем быту появилось огромное множество средств вычислительной техники, которая работает на токах высокой частоты. Ведь чем выше частота, тем выше скорость обработки информации.

Однако, высокочастотные токи накладывают ряд технических ограничений на соединительные кабели для передачи таких сигналов. В первую очередь это связано с побочными электромагнитными излучениями и наводками (ПЭМИН).

Простейший способ борьбы с ПЭМИН – увеличить индуктивность.

Индуктивность – это показатель соотношения величины силы тока, проходящего через контур, и создаваемого им магнитного потока. Если речь идет о прямолинейных проводах, то под индуктивностью подразумевается величина, характеризующая энергию магнитного поля (здесь ток считается постоянной величиной).

Индуктивность можно увеличить применением специального ферритового кольца. Как выглядят на кабелях ферритовые фильтры, можно посмотреть на фото ниже.

Ферритовые кольца – это компоненты электрической цепи, которые используются как пассивные элементы для фильтрации высокочастотных помех за счет повышения индуктивности проводника и поглощения помех, превышающих заданный порог.

Такие свойства ферритовому фильтру придает материал, из которого он изготовлен – феррит.

Феррит – это общее название соединений на основе оксида железа и оксидов других металлов. Ферриты совмещают в себе свойства ферромагнетиков и полупроводников (иногда диэлектриков) и потому используются в качестве сердечников катушек, постоянных магнитов, выступают в качестве поглотителей электромагнитных волн высоких частот и т.д.

Ферритовые кабельные фильтры с защелкой — принцип работы

Работа ферритового фильтра напрямую зависит от характеристик материала, из которого он изготовлен. За счет специальных добавок оксидов различных металлов меняются свойства феррита.

Принципиально различают несколько способов применения ферритовых колец:

1. На одножильных (однофазных) проводах он может, наоборот, поглощать излучение в определенном диапазоне, преобразуя наводки в тепловую энергию. Таким образом негативные частоты могут поглощаться (отсекаться) ферритовым кольцом.
2. На одножильных проводах, где он работает как своеобразный усилитель, так как возвращает часть высокочастотного магнитного поля обратно в кабель, что приводит к усилению сигнала в заданном диапазоне.
3. На многожильных проводах феррит работает как синфазный трансформатор, который пропускает несимметричные сигналы в кабеле (импульсы тока, например, в кабелях передачи данных или в цепях питания постоянным током) и гасит симметричные сигналы (которые потенциально могут вызываться в таких кабелях только электромагнитными наводками).

Где использовать и как выбрать ферритовый фильтр

Если говорить о практике применения, то на кабелях питания ферритовые кольца применяются для уменьшения помех, которые могут создать сами кабели, а на сигнальных (передающих данные) ферриты гасят возможные внешние помехи и наводки.

Ферритовые кабельные фильтры могут быть встроенными (кабель продается уже с ферритовым кольцом) или отдельными (чаще всего это защелкивающиеся вокруг провода модели), которые не требуют каких-либо доработок самого кабеля.

Провод может вставляться в центр ферритового фильтра (получается одновитковая катушка), а может образовывать вокруг кольца несколько витков (тороидальная обмотка). Последний способ значительно увеличивает эффективность работы фильтра.

Чтобы подобрать ферритовое кольцо под заданные требования, нужно знать характеристики материала, из которого оно изготовлено и габариты изделия.

Для примера ниже в таблице обозначены основные характеристики ферритовых фильтров, предлагаемых на рынке.

График зависимости частоты и импеданса

Импеданс – это полное внутреннее сопротивление элемента электрической цепи к переменному (гармоническому) току (сигналу). Измеряется, как и обычное сопротивление, в омах.

Еще одним немаловажным параметром ферритовых фильтров является их магнитная проницаемость.

Магнитная проницаемость – это коэффициент, который характеризует связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля в веществе.

Исходя из вышесказанного, для того, чтобы обозначить основные свойства ферритовых фильтров, производители прибегают к следующей маркировке:

3000HH D * d * h, где:

1. 3000 – это показатель начальной магнитной проницаемости феррита,
2. HH – это марка феррита (чаще всего это HH – ферриты общего назначения, или HM – для слабых магнитных полей),
3. D – наибольший (внешний) диаметр,
4. d – меньший (внутренний) диаметр,
5. h – высота тороида.

Приведем типовые примеры применения ферритов:

• Марка 100НН может использоваться для кабелей с частотами до 30 МГц,
• 400НН - с частотами не выше 3,5 МГц,
• 600НН - с частотами до 1,5 МГц
• 1000НН - до 400 кГц.

То есть, к примеру, антенный ферритовый фильтр должен быть марки HH.

А вот ферритовый фильтр для USB кабеля лучше всего выбрать с маркой HM (для кабелей со слабым магнитным полем).

Соотношение марок и частот выглядит следующим образом:

• 1000НМ - используется с кабелями, работающими с частотой не более 1 МГц,
• 1500НМ - не более 600 кГц,
• 2000НМ и 3000НМ - не свыше 450 кГц.

В большинстве случаев достаточно подобрать правильный ферритовый фильтр и защелкнуть его на кабеле ближе к месту подключения к прибору.

Однако, в отдельных случаях, для увеличения импеданса можно сделать кабелем несколько витков вокруг кольца феррита и тогда импеданс будет возрастать кратно квадрату числа витков. То есть с двух витков в 4 раза, а с 3 – уже в 9 раз.

На практике, конечно, реальный показатель увеличения немного меньше теоретического.

Для того чтобы после наматывания ферритовое кольцо защелкнулось, необходимо заранее определиться с количеством витков провода и рассчитать внутренний диаметр фильтра, чтобы он закрылся, не передавив кабель.