Как работает катушка индуктивности: Применение катушек индуктивности » сайт для электриков

Содержание

Преимущества индуктивностей Bourns с плоским проводом для высокочастотных и сильноточных систем

10 ноября 2021

Компания Bourns дополнила ассортимент индуктивностей серии SRP индукторами с плоским проводом, сердечники которых из порошкового железа сформованы непосредственно на проводе. Это позволило увеличить проводимость на более высоких частотах, повысить КПД и работать с более высокой токовой нагрузкой.

Поскольку электроника становится все более быстродействующей и уменьшается в габаритах, важно, чтобы компоненты соответствовали этому тренду. Индуктивные компоненты в данном случае – не исключение. Поскольку стандартные катушки индуктивности имеют круглую проволочную обмотку, то решение для создания высокопроводящей обмотки, которую можно уместить в максимально компактном корпусе для высокочастотных применений, состоит в изменении формы провода. Компания Bourns разработала несколько семейств дросселей с применением плоского провода (Flat Wire), вместо стандартного круглого, что позволило существенно увеличить проводимость на более высоких частотах. Обширный ассортимент индуктивностей серии SRP, предлагаемых компанией Bourns, был дополнен индукторами с плоским проводом, сердечники которых из порошкового железа сформованы непосредственно на проводе. Эти изделия имеют широкий диапазон значений индуктивности и обеспечивают оптимальное решение для разработок, требующих высоких частот и большого тока.

Введение в устройство и принципы работы индуктивностей

Катушки индуктивности используются в качестве накопителей магнитной энергии в преобразователях постоянного тока на протяжении десятилетий. Для понижающих, повышающих и понижающе-повышающих преобразователей требуется одна катушка индуктивности, а для таких типов преобразователей как SEPIC – две катушки. Индуктивность работает по-разному в зависимости от положения коммутирующего ключа в цепи преобразования постоянного тока. Возможны два варианта. Если ключ открыт, индуктивность накапливает и хранит энергию магнитного потока во время протекания тока по проводам катушки. Когда ключ закрыт, магнитный поток уменьшается и преобразовывается обратно в электрический ток,

Сравнение округлого сечения с плоским

Обычно в конструкциях низкочастотных индуктивностей используются провода округлого сечения. Однако проводник подвержен скин-эффекту на высоких частотах, когда электроны перемещаются по тончайшему слою поверхности проводника, а не по всему поперечному сечению. Это означает, что в круглых проводах, работающих на высоких частотах, сопротивление переменному току больше. Для преобразователей постоянного тока с более высокими требованиями к величине тока и частоте коммутации ключей может потребоваться переход на сильноточную экранированную катушку индуктивности с плоским проводом. Серия экранированных катушек индуктивности SRP производства компании Bourns включает в себя несколько вариантов с плоским проводом для применения в сильноточных и высокочастотных системах. В то же время стоит отметить, что площадь поперечного сечения одинакова для плоского и округлого провода, как показано на рисунке 1, а площадь поверхности плоского провода примерно на 60% больше.

Рис. 1. Площадь поперечного сечения и площадь поверхности плоских и округлых проводников

Это обеспечивает большую площадь протекания тока для борьбы со скин-эффектом на частотах до 5 МГц и способствует достижению более высоких значений индуктивности. Более высокие значения тока также можно получить на основе конструкции с плоским проводом. Например, индуктивность с плоским проводом SRP5030CA имеет ширину 5.5 и высоту 2.9 мм, что соответствует тем же габаритам обычной индуктивности SRP5030C на основе провода с круглым сечением, при этом SRP5030CA обеспечивает более высокие (от 30 до 40%) значения рабочего тока и тока насыщения при одинаковой индуктивности.

Создан для высокого КПД

Компактная катушка индуктивности с плоским проводом разработана для повышения КПД. Плоский провод имеет высокий коэффициент намотки 95%, поэтому в катушках с таким проводом – только 5% неиспользуемого пространства в зазорах между каждой обмоткой по сравнению с 30% неиспользуемого пространства в катушках на основе обычного провода с круглым сечением. На рисунке 2 проиллюстрирована экономия места за счет высокого коэффициента намотки с минимальными потерями в части неиспользованного пространства.

Рис. 2. Неиспользуемое пространство в плоских и круглых обмотках

Сердечник из прессованного порошкового железа SRP приформован непосредственно к намотке из плоской проволоки, что дает двойное преимущество: проводимость проводника увеличивается при работе на высоких частотах, а также не остается лишнего пространства, как это может иметь место в конструкциях с круглым проводом.

На рисунке 3 показано поперечное сечение двух индуктивностей и преимущество в части экономии места для плоского провода с сердечником из порошкового железа.

Рис. 3 Сердечник из прессованного порошкового железа повышает КПД

Данная технология обеспечивает меньший размер корпуса и больший КПД, при этом в настоящее время доступны значения индуктивности до 47 мкГн. Катушки индуктивности SRP имеют высокие токи насыщения до 60 А, значения которых связаны с падением значения индуктивности. Компактные корпуса занимают площадь от 4,8 до 14,8 мм и имеют высоту от 2 до 7 мм. Значения номинального тока зависят от температуры и достигают 46 А.
Bourns продолжает расширять номенклатуру катушек индуктивности серии SRP. Недавно выпущенная индуктивность SRP4020FA имеет ширину 4,1 мм и высоту 1,9 мм и обеспечивает индуктивность в диапазоне 0,47…4,7 мкГн и ток до 13,2 А. Еще одна недавно выпущенная индуктивность SRP7030CA имеет ширину 7,8 мм и высоту 2,9 мм, обеспечивая индуктивность 1…8,2 мкГн при уровнях тока до 21,8 А. Дальнейшие планы разработки и выпуска индуктивностей серии SRP предполагают более крупные компоненты для более высоких значений тока, например, индуктивность с площадью основания 20 мм

2, которая обеспечит ток насыщения 150 А. Также планируется выпуск катушек индуктивности меньшего размера с площадью основания до 3 мм2 при токе насыщения 10 А.

Ресурсы для разработки проекта

Реализация индуктивности с плоским проводом по сути ничем не отличается от варианта с проводом круглого сечения. Это та же катушка индуктивности, но с корпусом меньших размеров и с более высокими возможными номинальными значениями тока. Выбор низкопрофильной катушки индуктивности зависит от технических требований конкретного применения. Для помощи в выборе подходящего компонента доступно несколько ресурсов. Пример схемы понижающего DC/DC-преобразователя показан ниже, индуктивность обозначена на схеме символом L.

Рис. 4. Схема понижающего DC/DC на базе индуктивности с плоским проводом

Онлайн-программу для проектирования преобразователей постоянного тока можно найти на многих веб-сайтах производителей DC/DC-контроллеров. В качестве примера можно привести программный инструмент Webench,  созданный компанией

National Semiconductor, в 2011 году ставшей частью Texas Instruments. Разработчик загружает подробную информацию о проекте, включая входное и выходное напряжение источника питания, выходной ток и КПД. Затем программа предлагает набор микросхем и предоставляет базу данных, из которой можно выбрать вспомогательные компоненты. Индуктивности Bourns встроены в базу данных Webench, что позволяет проектировщику выбрать нужный компонент для проектируемого преобразователя. Компания Texas Instruments (TI) предлагает SwitcherPro, программу, которая включает в себя базу данных всех индуктивностей Bourns поверхностного монтажа для поддержки чипсетов TI в конструкциях преобразователей.
Кроме того, на своем веб-сайте компания Bourns разместила собственный инструмент параметрического поиска. Разработчику предлагается указать индуктивность и номинальный ток, затем программа предложит ряд компонентов, которые будут соответствовать указанным требованиям. Изучение детальных технических описаний этой серии позволит разработчику точно настроить параметрический поиск для выбора нужной катушки индуктивности. Помимо всего перечисленного, компания Bourns подготовила семь типов отладочных наборов на базе индуктивностей SRPдля поддержки новых разработок и объявила о скором выпуске дополнительных отладочных комплектов. Чтобы получить комплект для своего проекта, разработчику необходимо контактировать с дистрибьюторами Bourns.

Преимущества индуктивностей от Bourns

Компания Bourns на протяжении десятилетий является лидером в производстве катушек индуктивности. Bourns – это имя, которому доверяют, и продукцию компании следует иметь в виду при разработке новых DC/DC-преобразователей или преобразователей иной конструкции, требующих компонентов для поверхностного монтажа. Вероятность найти нужный компонент в линейке продукции, включающей 2000 наименований, весьма велика, причем найденное изделие, возможно, будет превосходить ваши требования.

При этом не стоит забывать, что расчет потерь в сердечнике для конкретного применения может зависеть от таких факторов, как плотность магнитного потока, потери в сердечнике и изменение температуры. Специалисты Bourns и программные продукты компании всегда помогут при расчетах и выборе нужного изделия.

Дроссели с плоским проводом серий SRP03\4\5\6* разработаны для приложений, требовательных к габаритам конечного изделия, особенно к его высоте. Индуктивности данного семейства относятся к классу низкопрофильных – их высота не превышает уровня 2 мм, что является конкурентным преимуществом при выборе катушек для DC/DC, используемых в портативной и миниатюрной электронике. При этом дроссели SRP03\4\5\6* позволяют получить достаточно высокий уровень индуктивности – до 10 мкГн – и высокие рабочие токи – до 15,5А. Основные параметры данного семейства представлены в таблице 1.

Таблица 1. Дроссели серий SRP03\4\5\6* с плоским проводом

Наименование серииРазмеры, ммДиапазон индуктивностей, мкГн.Диапазон токов, А
SRP03103.4 x 3.1 x 10.47…4.71.8…5.6
SRP03123.4 x 3.1 x 1.20.47…4.71.9…6.6
SRP03153.4 x 3.1 x 1.50.47…4.72.3…9
SRP03203.4 x 3.1 x 20.47…4.72.2…7.4
SRP04104.4 x 4.1 x 10.47…101.4…5.2
SRP04124.4 x 4.1 x 1.20.47…101.7…7.6
SRP04154.4 x 4.1 x 1.50.47…101.9…9.3
SRP04204.4 x 4.1 x 20.47…101.8…10.5
SRP05105.4 x 5.1 x 10.47…101.6…5
SRP05125.4 x 5.1 x 1.20.47…102.1…8.3
SRP05155.4 x 5.1 x 1.50.47…102.4…9.5
SRP05205.4 x 5.1 x 20.47…102.4…12.5
SRP06107.1 x 6.7 x 10.47…102…4.7
SRP06127.1 x 6.7 x 1.20.47…102.7…7.7
SRP06157.1 x 6.7 x 1.50.47…103…12,5
SRP06207.1 x 6.7 x 20.47…103.6…15.5

Дроссели с плоским проводом серий SRP*FA и SRP*CA  разработаны для приложений, требовательных к высокой токовой нагрузке, например для DC/DC, питающих CPU\GPU\ARM, где рабочие токи могут достигать десятков ампер. Сердечник у дросселей данного семейства выполнен из металл-композитного материала (а не феррита), что позволяет получить сверхвысокие токи насыщения, не зависящие от температурного режима. Основные параметры данного семейства представлены в таблице 2.

Таблица 2. Дроссели серий SRP*FA и SRP*CA с плоским проводом

Наименование серииРазмеры, ммДиапазон индуктивностей, мкГнДиапазон токов, А
SRP4018FA4.1 x 4.1 x 1.80.33…1.29.5…15
SRP4020FA4.1 x 4.1 x 1.90.47…4.75.1…13.2
SRP4030FA4.1 x 4.1 x 2.80.9…6.84…11.2
SRP5050FA5.5 x 5.3 x 4.85.6…8.26.1…7.2
SRP6060FA6.6 x 6.4 x 5.82.2…225…14
SRP5030CA5.5 x 5.3 x 2.90.15…4.75.9…22.2
SRP6030CA6.6 x 6.4 x 2.90.18…4.57…32
SRP6050CA6.6 x 6.4 x 4.81…4.78.5…20
SRP7030CA7.8 x 7.6 x 2.91…8.25.9…21.8
SRP1510CA16.5 x 15.5 x 9.74.7…3318.7…43
SRP1513CA16.5 x 15.5 x 12.74,7…3319…44
SRP1580CA16.5 x 15.5 x 7.71…5.335…80

Дроссели с плоским проводом и ферритовым сердечником серии PQ26* разработаны для приложений с высокой токовой нагрузкой и требованием очень низких активных потерь. Отличительной особенностью данного семейства является экстремально низкое значение параметра DCR (сопротивление на постоянном токе), которое не превышает уровня 2 мОм. Именно с применением дросселей этого семейства можно построить DC/DC-преобразователь с максимальным КПД и минимальными потерями. Основные параметры данного семейства представлены в таблице 3.

Таблица 3. Дроссели серии PQ26* с плоским проводом

Наименование серииРазмеры, ммДиапазон индуктивностей, мкГнДиапазон токов, А
PQ2614BHA28 x 28 x 162.2…3330
PQ2614BLA28 x 28 x 161…3330
PQ2617BHA28 x 28 x 193.3…3328

Заключение

Поскольку в некоторых отраслях в разработках постоянно требуются все более высокие значения тока и более низкие сопротивления по постоянному току, семейство индуктивностей SRP предлагает заказчикам оптимальное решение благодаря технологии плоских проводов и конструкции сердечника из прессованного порошкового железа. Технология применения плоских проводов на высоких частотах позволяет использовать большую площадь поверхности провода для увеличения проводимости.

Эти катушки индуктивности меньше по размеру, имеют повышенный КПД и обеспечивают более высокие значения индуктивности.

Оригинал статьи

Перевел Алексей Катков по заказу АО Компэл

•••

Наши информационные каналы

Катушка переменной индуктивности — Энциклопедия по машиностроению XXL

Вариометрами называют катушки переменной индуктивности, которые применяют для плавной настройки контуров, для переменной связи с антенной и в радиопеленгаторах.  [c.380]

Катушка переменной индуктивности 372  [c.462]

Тракт АМ сигналов выполнен на микросхемах, Входные цепи представляют. собой П-образные контуры. Входные цепи перестраиваются по диапазону с помощью двухслойной катушки переменной индуктивности L1, L2. В диапазоне ДВ используются обе катушки, в диапазоне СВ — только внутренняя обмотка (L1).  [c.20]


Радиоприемник выполнен на двух микросхемах и пяти транзисторах. Для повышения его помехозащищенности в диапазонах ДВ и СВ антенна подключается ко входу радиоприемника через дроссель (катушка 1-L1). Входные цепи диапазонов ДВ и СВ выполнены по схеме П-образного контура. Они настраиваются с помощью двухслойной катушки переменной индуктивности 1-L3,1-L4. В диапазоне ДВ обе катушки включаются последовательно, в диапазоне СВ используется только внутренняя обмотка (1-L3). В диапазоне КВ применен двухконтурный широкополосный неперестраиваемый фильтр, образованный обмотками трансформатора 1-Т1 и конденсаторами 1-С7 и 1-С14.  [c.25]

Электродинамические аналогии. Схожесть законов ряда колебательных процессов, рассматриваемых в разных областях физики, отмеченная в начале 94, объясняется тем, что колебания в этих случаях описываются одинаковыми дифференциальными уравнениями. Рассмотрим в качестве примера электрический контур, состоящий из последовательно соединенных катушки с индуктивностью L, омического сопротивления R, конденсатора с емкостью С и источника переменной электродвижущей силы (э. д. с.) (0 (рис. 268),  [c.249]

При подключении к концам катушки переменного напряжения с частотой 50 Гц в цепи при действующем значении напряжения 50 В течет переменный ток с действующим значением 0,2 А. Найдите индуктивность катушки. Активное сопротивление катуш-14и пренебрежимо мало.  [c.296]

Изменение величины действующего усилия Р вызывает изменение индуктивности катушки 2, включенной в измерительный мост переменного тока. Этот мост состоит из катушки датчика 1, переменной индуктивности служащей для уравновешивания моста при Р=0 сопротивлений Н] сухого выпрямителя В сопротивления шлейфа осциллографа О и конденсатора С, служащего для сглаживания пульсаций переменного тока, питающего мост.  [c.172]

Под индуктивным сопротивлением подразумевается сопротивление, которое оказывает катушка переменному току, не считая сопротивления материала проводника.  [c.230]

Вариометры — катушки с переменной индуктивностью.  [c.369]

Рассмотрим электрическую цепь, содержащую резисторы, конденсаторы с подвижными пластинами, катушки с переменной индуктивно стью и генераторы напряжения, соединенные с подвижными или неподвижными проводниками. Для анализа электромеханической системы используем  [c.234]

В цепь измерительной обмотки о включена катушка переменной взаимной индуктивности М, служащая для компенсации э. д. с. в измерительной обмотке в отсутствие испытуемых листов.  [c.225]


При определении максимальных значений тока (по среднему значению э. д. с. во вторичной обмотке катушки взаимной индуктивности) и индукции (по среднему значению э. д. с. в обмотке сг 2) определяются суммы амплитуд (отрицательной и положительной) индукции и напряженности поля, так как в режиме одновременного наложения на образец двух магнитных полей величины отрицательного и положительного максимумов индукции и тока могут не совпадать (как это было в случае обычных измерений в переменных магнитных полях).  [c.288]

От блока БЗВ питается также катушка ИД индуктивного датчика. Переменное напряжение с контактов 5 н 6 разъема БЗВ подается на выпрямительный мост блока БС1. Выпрямленное блоком БС1 напряжение поступает на резистор цепи индуктивного датчика СИД, где складывается с напряжением уставки.  [c.260]

В зависимости от числа индуктивных катушек в датчике в схему моста могут быть включены переменные индуктивности одна — или две—и 2- В последнем случае схема носит название дифференциальной. Чувствительность дифференциальной схемы возрастает в 2 раза за счет того, что при перемещениях измерительного стержня датчика с двумя катушками индуктивности сопротивление одной возрастает, а другой падает, что увеличивает разбалансировку моста вдвое.  [c.551]

В заключение отметим, что амплитудный и энергетический резонансы, наблюдаемые в механических системах, совершающих вынужденные колебания в вязких средах, аналогичны резонансам заряда (на обкладках конденсатора) и силы тока в электрической цепи, состоящей из последовательно включенных катушки с индуктивностью I, резистора сопротивлением и конденсатора емкостью С. Причиной указанной аналогии является то, что математическая теория переменных токов низкой частоты (или так называемых квазистационарных токов) идентична теории малых колебаний механических систем.  [c.230]

От блока БЗВ питается также катушка ИД индуктивного датчика. Переменное напряжение с контакта 5 через катушку ИД и с контакта 6ШР БЗВ подается на контакты 3 и 4ШР блока БС1 к одному из вы-  [c.265]

В электрич. цепи, содержащей постоянную эдс, при замыкании цепи сила тока за счёт эдс С. устанавливается не мгновенно, а через нек-рый промежуток времени, при выключении источника ток не прекращается мгновенно возникающая при размыкании цепи эдс С. может во много раз превысить эдс источника. В цепи перем. тока вследствие С. сила тока в катушке, обладающей индуктивностью, отстаёт по фазе от напряжения на концах катушки на я/2 (см. Переменный ток).  [c.652]

Емкостное сопротивление конденсатора и индуктивное сопротивление катушки зависят от частоты (I) приложенного напряжения. Поэтому при постоянной амплитуде U колебаний напряжения амплитуда 1 , колебаний силы тока в цепи зависит от частоты (1) переменного напряжения.  [c.244]

Найдите резонансную частоту последовательной цепи переменного тока конденсатора емкостью 10 мкФ и катушки индуктивностью 1 Гн с активным сопротивлением 10 Ом.  [c.296]

Вариация реактивной проводимости. Изменение (вариация) реактивной проводимости осуществляется обычно изменением емкости колебательного контура. В схеме используется высокочастотный генератор с фиксированной частотой. С ним слабо связан измерительный колебательный контур, содержащий катушку индуктивности и конденсатор переменной емкости (рис. 4-10, а), па-, раллельно которому может присоединяться испытуемый образец. Генератор работает в режиме неизменного тока, поэтому напряжение на параллельном колебательном контуре (рис. 4-11, а) при изменении реактивной проводимости (обычно емкости) контура переходит через максимум, а затем уменьшается. Наибольшее напряжение на контуре отвечает состоянию резонанса В контуре есть потерн, поэтому эквивалентная схема, помимо Г и С, содержит проводимость соответствующую потерям (рис. 4-11,6). Если по оси абсцисс откладывать емкость проградуированного конденсатора С И снимать зависимость и (С), т. е. резонансную кривую, один раз для контура без образца и второй раз — с образцом, то  [c.78]


Электромагнитный (вихревых токов) метод основан на регистрации изменения взаимодействия собственного магнитного поля катушки с электромагнитным полем, наводимым этой катушкой в детали с покрытием [122, 134], Катушка индуктивности создает переменное магнитное поле, в которое помещается испытуемая деталь с  [c.83]

Катушки переменной индуктивности (вариометр антенны) и контурные удлинительные катушки. По конструктивным признакам применяемые в массовой радаоаппаратуре вариометры подразделяются на несколько ТИПОВ  [c.372]

На передней панели корпуса находится верньерно-шкальное устройство со шкалой настройки, ручки регу-, лятора громкости (R83), блок переключателя диапазонов (S1, S2), кнопка включения и выключения радиоприёмника (S3), ручка настройки блока катушек переменных индуктивностей (L3, L4, L16, L38, L39). Переключатели S1 и S2 выполнены на одной колодке, которая смонтирована на плате радиоприемника. Катушки переменных индуктивностей L3, L4, L16, L38 и к39 смонтированы в виде отдельного блока. Они перестраиваются с помощью латунных сердечников.  [c.20]

Входная цепь УРЧ собрана По схеме П-обраэного контура. Она настраивается с помощью двухслойной катушки переменной индуктивности L1, L2. В диапазоне ДВ обе катущки включаются ЛоследоватеЛьно, в диапазоне СВ используется только катушка L1. Нагрузкой УРЧ служит П-образный контур, перестраиваемый с помощью катушек переменных индуктивностей L4, L5. Контур гетеродина образован катушкой переменной индуктивности L14 и конденсаторами С22 и С23. Катушки L9 и L10 являются сопрягающими в диапазоне СВ, катушка L11 — в диапазоне ДВ, катушки L12 и L13 — в диапазонах ДВ и СВ. Нагрузкой преобразователя частоты служит пьезоэлектрический фильтр Z1. Для согласования выхода преобразователя частоты с нагрузкой служит согласующий фильтр II (L6, 017, L7). С выхода преобразователя частоты сигнал ПЧ (465 кГц) поступает на контакт микросхемы DA2.  [c.42]

Механизм настройки включает в себя верньерношкальное устройство, кнопки фиксации настройки, блок УКВ с блоком катушек переменных индуктивностей. В катушках переменных индуктивностей для диапазонов ДВ и СВ используются ферритовые сердечники, для диапазона УКВ — латунные. На плате радиоприемника расположены переключатель диапазонов, микросхемы, транзисторы, контуры и трансформаторы П4 и другие детали. Механизм настройки и плата крепятся к корпусу радиоприемника. Транзисторы выходного каскада У34 установлены на радиаторе, который также крепится к корпусу радиоприемника двумя винтами.  [c.46]

Катушки индуктивности с сердечником из магнитодиэлектрика могут обладать переменной индуктивностью, обеспечивающей возможность настройки контуров посредством перемещения подвижных сердечников (подстроечников).  [c.334]

Активное сопротивление катушки складывается из величины сопротивления самой обмотки и сопротивления, обусловленного потерями в магнитодиэлектрике. Введение сердечника в катушку увеличивает значение самоиндукции ее в ббльшей степени, чем возрастает сопротивление, зависящее от потерь в сердечнике, в связи с чем добротность катушки возрастает. Катушки индуктивности с сердечником из магнитодиэлектрика могут обладать переменной индуктивностью, обеспечивающей возможность настройки контуров с помощью перемещения подвижных сердечников (подстроечников).  [c.354]

Поскольку максимальное напряжение на выходе генератора стандартных сигналов невелико (порядка 1 в), усилитель состоит из двух каскадов предварительного усиления и конечного (выходного) каскада. Этот каскад на выходе имеет колебательный контур, содержащий небольшой переменный конденсатор и катушку самоиндукщш, индуктивно связанную с настраивающимся приёмным контуром (для настройки в резонанс с частотой генератора стандартных сигналов) приёмный контур смонтирован в отдельном ящике (второй прибор слева). Индуктивная связь между катушкой выходной ступени усилителя и катушкой, входящей в приёмный контур, может легко регулироваться простым передвижением корпуса усилителя от ящика,  [c.274]

Магнитный метод применяется также для контроля деталей и инструмента после термической обработки. Контроль качества инструмента, изготовленного из быстрорежущих и высокохромистых инструментальных сталей, производится специальными приборами, называемыми аустенитометрами. Как видно из схемы аустенитометра, приведенной на фиг. 126, в цепь введены два сопротивления— лампа накаливания 1 (омическое сопротивление) и катушка 2 (индуктивное сопротивление). Катушка имеет отводы к переключателю 3. Параллельно катушке включена неоновая лампочка 4. Для регулирования в цепь введен реостат 5. Прибор питается от сети переменного тока 120 в.  [c.138]

ДРОССЕЛЬ НАСЫЩЕНИЯ — дроссель, индуктивное сопротивление которого регулируется подмагпичивапием железного сердечника постоянным током. В большинстве случаев Д. н. имеет две катушки переменного тока и одну катушку управления, по которой протекает постоянный ток.  [c.43]

ТРАНСФОРМАТОР — устройство для передачи энергии переменного тока с помощью индуктивно связанных. электрич. цепей. Простейший Т. состоит из диух индуктивно связанных катушек. Если к одной из пих (п ервичной) подключить источник переменной эдс Е (t), то возникающий в этой катушке переменный ток создает в др. катушке (в т о р и ч-н о й) 1дс индукции. Т. о. осуществляется передача энергии из первичной цепп, где включен внешний источник энергии, во вторичную, где может быть включена нагрузка.  [c.197]

Испытание неразрезных катугиек обычными способами практически невозможно, и в этом случае требуется применение опециальных методов. Возможны два основных метода, обеспечиваюш,ие получение повышенного напряжения между витками 1) метод непосредственного приложения напряжения к испытываемой катушке 2) индуктивный метод, при котором необходимая разность потенциалов между витками создается переменным магнитным потоком, пронизывающим испытуемую катушку.  [c.237]

При этом И. все провода схемы д. б. очень тщательно изолированы от вемли при помощи парафина или янтаря во избежание утечек заряда. Для И. емкостей от 10 Р до 10 Р с.нужат специальные мосты, питаемые током большой частоты (порядка 10 Нг). И. индуктивностей, содержащих в своей магнитной цепи железо, усложняется тем, что ток, проходящий по индуктивности во время И., намагничивает железо, а так как проницаемость последнего зависит от намагничивающего тока, а от проницаемо-с ги зависит величина индуктивности, то на 1 езультаты И. влияет сила тока, проходящего через индуктив- ,0 ность. Поэтому необходимо в таких случаях при И. пропус-кять ток той же силы, какая наблюдается в эксплоатации измеряемой индуктивности. Величины измеряемых Е или С получаются различными в зависимости от того, иа пос юянном или на переменном токе производилось их И., а также в последнем случае и в зависимости от частоты. И. взаимной индуктивности сводится к И. индуктивности. Если две катушки с индуктивностями и 2 соединить так, чтобы их потоки складывались, то суммарная индуктивность будет Х = -Ь 2 4- 2М. Если соединить их так. чтобы ик потоки вычитались, то I.» =  [c.515]


Для кривых намагничения на переменном токе определяют зависимость максимальных значений индукции В ах от максимальных значений напряженности поля Нтт или от действующих значений Н. Образцы для испытания как правило применяют кольцевые с двумя обмотками — намагничивающей, равномерно распределенной по кольцу, и измерител1,ной. Намагничивающую цепь рекомендуется питать через регулируемый изолирующий трансформатор. Для определения обычно пользуются индукционным методом И. магнитного потока (см. выше). Напряженность поля Нтах М- б. Определена плоскими или цилиндрическими калиброванными катушками. В этом случае измеряют такше среднее значение индуктированной эдс, однако чуп-ствительЕОсть этого метода не всегда оказывается достаточной. Я ял,- можно вычислить по намагничивающим ампервиткам, если измерить максимальное значение намагничивающего тока 1тт- Для ЭТОЙ цели применяют катушку взаимной индуктивности, шелательно регулируемую, первичная обмотка к-рой включается в намагничивающую цепь, а вторичная — через выпрямитель к магнитоэлектрич. прибору. Тогда  [c.524]

Конструктивно радиоприемник состоит из механизма настройки и платы. Механизм настройки включает в себя верньерно-шкальное устройство, кнопки включения диапазонов с фиксацией настройки, блок УКВ и блок катушек переменной индуктивности (три катушки с ферритовыми сердечниками для диапазонов ДВ и СВ н три катушки с алюминиевыми сердечниками для диапазона УКВ). Точная настройка на принимаемую радиостанцию может быть зафиксирована. Фиксация настро-ек осуществляется так же, как и у радиоприемника Турист . Механизм настройки жестко крепится к металлическому кожуху радиоприемника.  [c.47]

Рассмотрим устройство, представляющее замкнутый стальной сердечник с двумя катушками. Одну из них подключим к источнику напряжения переменного тока. Если в сердечнике создается магнитный поток, недостаточный для его насыщения, то в этом случае индуктивное сопротивление катушки будет значительным, а сила тока в ней — небольшой. Подк. -ючим теперь другую катушку к источнику напряжения постоянного тока. Эту катушку, а также протекающий в ней ток и ее м. д. с. назовем подмагничивающими. С увеличением тока подмагничивания сердечник насыщается и индуктивное сопротивление катушки, подключенной к источнику напряжения переменного тока, уменьшается, а ток в ней возрастает. Таким образом с помощью постоянного тока подмагничивания можно управлять значением переменного тока в катушке. Обмотку подмагничивания называют обмоткой управления. Описанное устройство, представляющее собой замкнутый стальной сердечник с двумя катушками (переменного тока и постоянного тока подмагничивания), называется управляемым дросселем. Для дросселя с сердечником из высококачественного магнитного материала, когда ток управления отсутствует, индуктивное сопротивление обмотки переменного тока очень велико, а ток в ней незначителен. С увеличением тока управления среднее значение переменного тока возрастает.  [c.115]

Принцип действия индуктивных уровнемеров основан на зависимости индуктивности одиночной катушки или взаимной индуктивности двух катушек от глубины погружения их в электропроводную жидкость. Такая зависимость обусловлена возникновением в жидкости под действием магнитного поля переменного тока возбуждения вихревых токов, магнитное поле которых оказывает размагничивающее действие на поле тока возбуждения. Действительно, по определению индуктивность L катупхки представляет собой отношение магнитного потока Ф к току I создающему этот поток = = Ф/7. При погружении катушки в жидкость в ней создаются вихревые токи, магнитное поле которых по закону Ленца направлено навстречу основному, т. е. результирующий магнитный поток будет меньше потока сухой катушки. Это означает, что индуктивность погруженной катушки меньше индуктивности сухой катушки. Таким образом, если индуктивный преобразо-  [c.152]

Катушка антенны имеет индуктивную связь с катушкой колебательного контура генератора незатухающих электромагнитных колебаний. Вынужденные колебания высокой частоты в антенне создают в окружающем пространстве переменное электромагнитное поле. Со скоростью 300 ООО км/с электромагнитые волны распространяются от антенны.  [c.252]

Принцип работы магнитных каверномеров состоит в использовании явления электромагнетизма. Автономный блок с комплектом индукционных катушек вводят в исследуемую трубу. Катушки возбуждаются переменным током и создают магнитное поле. В проводнике-трубе переменное магнитное поле индуцирует вихревой ток, который, в свою очередь, создает магнитное поле, противодействующее первичному полю катушки. Таким образом, первоначальное поле катушки ослабляется и индуктивность катушки снижается. При наличии дефектов изменяется поток локальных вихревых токов, который обнаруживают прибором. Когда блок пропускают через пораженный участок, возникает сигнал, обозначающий площадь этого участка. Для определения уменьшения толщины стенки используют двойные катушки и подают дифференцированный сигнал. Для неферромагнитных материалов этого устройства достаточно. Ферромагнитные материалы могут маскировать эффекты локальных вихревых токов от дефектов. Для стальных труб разработано дополнительное приспособление, образующее вокруг поисковой катушки постоянное магнитное поле, которое позволяет проводить на них магнитную кавернометрию.  [c.95]

В цепях переменного тока рассеяние мощности в катушках индуктивности иногда оценивают тангенсом угла магнитных потерь. Тороидальную катушку индуктивности с сердечником из магнитного материала, собственной емкостью и сопротивлением обмотки 1чОторой можно пренебречь, представим в виде схемы, состоящей из последовательно соединенных индуктивности L и сопротивления 1квивалентн0г0 всем видам потерь мощности в магнетике (рис. 9-10) для этого случая из векторной диаграммы получим  [c.273]

Магнитное сопротивление. Является обобщающей характеристикой, учитывающей магнитную проницаемость материала образца и его разрыхление, возникновение и развитие усталостных трещин [12. с. 121—1123]. По результатам измерений величины индуктивности катушки получены формулы для определения геометрических размеров усталостной трещины. Индуктивность катушки определялась на частоте 1000 Гц с помощью низкочастотного измерителя Е7-2 и автрматического моста Р-69,1 переменного тока с цифровым отсчетом и выходом на цифропечатающее устройство или перфоратор. Исследование магнитного сопротивления дает возможность в процессе испытания проследить стадии накопления усталостных повреждений, зафиксировать момент возникновения трещины и ха- рактер ее развития.  [c.42]

Источниками переменного магнитного поля при испытаниях методом вихревых токов служ>ат катушки индуктивности, по которым протекает переменный ток.  [c.12]


Катушка индуктивности. Параметры. Виды. Обозначение на схемах


Здравствуйте, уважаемые читатели сайта . Катушка индуктивности относится к числу элементов, без которых не получится построить приемник, телевизор, радиоуправляемую модель, передатчик, генератор сигналов, модемный преобразователь, сетевой фильтр и т.п.

Катушку индуктивности или просто катушку можно представить в виде нескольких витков провода намотанного в спираль. Ток проходя по каждому витку спирали создает в них магнитное поле, которое пересекаясь с соседними витками наводит в них э.д.с самоиндукции. И чем провод длиннее и большее число витков он образует, тем самоиндукция больше.

Индуктивность

По своей сути индуктивность является электрической инерцией

и ее основное свойство состоит в том, чтобы
оказывать сопротивление всякому изменению протекающего тока
. Если через катушку пропускать определенный ток, то ее индуктивность будет
противодействовать
как уменьшению, так и увеличению протекающего тока.

В отличие от конденсатора, который пропускает переменный и не пропускает постоянный ток, катушка индуктивности свободно пропускает постоянный ток и оказывает сопротивление переменному току, потому что он изменяется быстрее, чем может изменяться магнитное поле.

И чем больше индуктивность катушки и чем выше частота тока, тем оказываемое сопротивление сильнее. Это свойство катушки применяют, например, в приемной аппаратуре, когда требуется в электрической цепи преградить путь переменному току.

Индуктивность измеряется в генри

(Гн),
миллигенри
(1мГн = 10ˉ3 Гн),
микрогенри
(1мкГн = 10ˉ6 Гн),
наногенри
(1нГн = 10ˉ9 Гн) и обозначается латинской буквой
L
.

Магнитное поле катушки

Если по катушке идет ток, то вокруг нее возникает магнитное поле. Его можно увидеть, проведя опыт с железными опилками, подобный тому, что мы проводили для прямого проводника с током в прошлом уроке.

На рисунке 3 представлено схематическое изображение магнитных линий для катушки с током.

Рисунок 3. Магнитные линии катушки с током

Как вы видите, магнитные линии представляют собой замкнутые кривые. Принято считать, что они направлены от северного полюса катушки к южному.

Общие свойства катушек индуктивности

В зависимости от требуемой индуктивности и частоты, на которой катушка будет работать, она может иметь самые различные исполнения.

Для высоких частот это может быть простая катушка состоящая из нескольких витков провода или же катушка с сердечником из ферромагнитного материала и иметь индуктивность от нескольких наногенри до нескольких десятков миллигенри. Такие катушки применяются в радиоприемной, передающей, измерительной аппаратуре и т.п.

Катушки, работающие на высоких частотах, можно разделить на катушки контуров

,
катушки связи
и
дроссели высокой частоты
. В свою очередь катушки контуров могут быть с
постоянной индуктивностью
и
переменной индуктивностью
(вариометры).

По конструктивному признаку высокочастотные катушки разделяются на однослойные и многослойные, экранированные и неэкранированные, катушки без сердечников и катушки с магнитными и немагнитными сердечниками, бескаркасные, цилиндрические плоские и печатные.

Для работы в цепи переменного тока низкой частоты, на звуковых частотах, во входных фильтрах блоков питания, в цепях питания осветительного электрооборудования применяются катушки с достаточно большой индуктивностью. Их индуктивность достигает десятки и даже сотни генри, а в обмотках могут создаваться большие напряжения и протекать значительные токи.

Для увеличения индуктивности при изготовлении таких катушек применяют магнитопроводы (сердечники), собранные из отдельных тонких изолированных пластин сделанных из специальных магнитных материалов – электротехнических сталей, пермаллоев и др.

Применение наборных магнитопроводов обусловлено тем, что под действием переменного магнитного поля в сплошном магнитопроводе, который можно рассматривать как множество короткозамкнутых витков, образуются вихревые токи, которые нагревают магнитопровод, бесполезно потребляя часть энергии магнитного поля. Изоляция же между слоями стали оказывается на пути вихревых токов и значительно снижает потери.

Катушки с магнитопроводами из изолированных пластин можно разделить на дроссели

и
трансформаторы
.

Основные параметры катушек индуктивности

Свойства катушек могут быть охарактеризованы четырьмя основными параметрами: индуктивностью

,
добротностью
,
собственной емкостью
и
стабильностью
.

Индуктивность.

Индуктивность

(
коэффициент самоиндукции
) является основным электрическим параметром и характеризует величину энергии, запасаемой катушкой при протекании по ней электрического тока. Чем больше индуктивность катушки, тем больше энергии она запасает в своем магнитном поле.

Индуктивность зависит от размеров каркаса, формы, числа витков катушки, диаметра и марки провода, а также от формы и материала магнитопровода (сердечника).

В радиолюбительских схемах, как правило, величину индуктивности не указывают, так как радиолюбителя интересует не эта величина, а количество витков провода в катушке, диаметр и марка провода, способ намотки (внавал, виток к витку, крест на крест, секционная намотка) и размеры каркаса катушки.

Добротность.

Добротность

(
Q
) характеризуется качеством работы катушки индуктивности в цепях переменного тока и определяется как отношение реактивного сопротивления катушки к ее
активному сопротивлению потерь
.

Активное сопротивление включает в себя сопротивление провода обмотки катушки; сопротивление, вносимое диэлектрическими потерями в каркасе; сопротивление, вносимое собственной емкостью и сопротивления, вносимые потери в экраны и сердечники.

Чем меньше

активное сопротивление, тем
выше
добротность катушки и ее качество. В большинстве случаев добротность катушки определяют резонансные свойства и к.п.д. контура. Современные катушки средних размеров имеют добротность около 50 – 300.

Собственная емкость.

Катушки индуктивности обладают собственной емкостью

, которая увеличивается по мере увеличения числа витков и размеров катушки. Между соседними витками существует
межвитковая емкость
, из-за которой некоторая часть тока проходит не по проводу, а через емкость между витками, отчего сопротивление между выводами катушки уменьшается.

Все дело в том, что общее напряжение, приложенное к катушке, разделяется на межвитковые напряжения из-за чего между витками образуется электрическое поле, вызывающее скопление зарядов. Витки, разделенные слоями изоляции, образуют обкладки множества маленьких конденсаторов, через которые протекает часть тока, из общей емкости которых и складывается собственная емкость катушки. Таким образом катушка обладает не только индуктивными но и емкостными свойствами.

Собственная емкость является вредным параметром и ее стремятся уменьшить применением специальных форм каркаса и способом намотки провода.

Стабильность.

Стабильность

катушки характеризуется изменением ее параметров под воздействием температуры, влажности и во времени.

Изменение индуктивности под влиянием температуры характеризуют температурным коэффициентом индуктивности (ТКИ), равным относительному изменению индуктивности при изменении температуры на 1°С. ТКИ катушки определяется способом намотки и качеством диэлектрика каркаса.

Влажность

вызывает увеличение собственной емкости и диэлектрических потерь, а также понижает стабильность катушки. Для защиты от действия влажности применяется герметизация или пропитка и обволакивание обмотки негигроскопичными составами.

Такие катушки обладают более низкой добротностью и большой собственной емкостью, но при этом они более устойчивы к воздействию влаги.

Маркирование элемента

Как и во всех маркировках, для них используют маркирование буквами и цветом. Маркировка буквами имеет несколько различий.

  • Обозначаются как микрогенри.
  • Как набор из разных букв и цифр. «R» обозначаются десятичные запятые, а конечные буквы означают возможный допуск.

Маркирование цветом распознаётся как цвет на резисторах.

Это основные моменты, которые стоит знать об их функционировании и использовании. Если Вы хотите расширить знания и получить больше информации о работах катушек индуктивности, советуем посмотреть несколько видео от экспертов.

Катушки индуктивности с магнитопроводами

Для получения малогабаритных катушек различного назначения применяют магнитопроводы

(сердечники), которые изготавливают из
магнитодиэлектриков
и
ферритов
. Катушки с магнитопроводами имеют меньшее число витков при заданной индуктивности, малую длину провода и небольшие размеры.

Ценным свойством катушек с магнитопроводами является возможность их подстройки, т.е. изменения индуктивности в небольших пределах путем перемещения внутри катушки специального цилиндрического подстроечника, состоящего из феррита с напрессованной на него резьбовой втулкой.

Магнитодиэлектрики

представляют собой измельченное вещество, содержащее в своем составе железо (ферромагнетик), частицы которого равномерно распределены в массе диэлектрика (бакелита или аминопласта). Наиболее широко применяют магнитопроводы из альсифера (сплав алюминия, кремния и железа) и карбонильного железа.

Ферриты

представляют собой твердые растворы окислов металлов или их солей, прошедшие специальную термическую обработку (обжиг). Получающееся при этом вещество –
полупроводниковая керамика
– обладает очень хорошими магнитными свойствами и малыми потерями даже на очень высоких частотах.

Основным достоинством ферритов является высокая магнитная проницаемость, которая позволяет существенно уменьшить размеры катушек.

В старых принципиальных схемах магнитопроводы из магнитодиэлектриков и ферритов обозначались одинаково – утолщенной штриховой линией

(рис. а). Впоследствии стандарт ЕСКД оставил этот символ для магнитопроводов из магнитодиэлектрика, а для ферритовых ввел обозначение, ранее применявшееся только для магнитопроводов низкочастотных дросселей и трансформаторов –
сплошную жирую линию
(рис. б). Однако согласно последней редакции ГОСТ 2.723.68 (март 1983г.) магнитопроводы катушек изображают
линиями нормальной толщины
(рис. в).

Катушки, индуктивность которых можно изменять с помощью магнитопровода, на электрических схемах указываются при помощи знака подстроечного регулирования

, который вводится в ее условное обозначение.

Изменение индуктивности обозначают двумя способами: либо знаком подстроечного регулирования пересекающим обозначения катушки и магнитопровода (рис. а), либо только пересечением магнитопровода с изображением его над катушкой (рис. б).

Вариометры

В антенных контурах коротковолновых передатчиков и специальных приемников УКВ применяют вариометры с переменным числом витков. Такой вариометр состоит из цилиндрического или конического каркаса со спиральной канавкой, в которую уложен провод катушки.

К выступающей над каркасом части провода прижимается контактный ролик или пружинящая щетка, которые при вращении катушки скользят по виткам и перемещаются в плоскости, параллельной образующей цилиндра или конуса. Таким образом, в контур оказывается возможным ввести необходимое число витков, т. е. получить нужную индуктивность.

В условном обозначении вариометра подобной конструкции ролик или щетку изображают в виде стрелки, острие которой касается выпуклой части полуокружности основного символа (рис. 3).

Рис. 3. Обозначение вариоиетра.

Вариометры характеризуются плавным изменением индуктивности. Для ее ступенчатого изменения, а также в некоторых других случаях у катушек делают отводы. Условные обозначения катушек с отводами показаны на рис. 4.

Рис. 4. Обозначение катушек индуктивности с отводами от витков.

Экранированные катушки индуктивности

Для устранения паразитных связей, обусловленных внешним электромагнитным полем катушки и влияния на катушку окружающего пространства, ее экранируют, т.е. помещают в замкнутом металлическом экране

.

Однако под влиянием экрана изменяются основные электрические параметры катушки: уменьшаются индуктивность и добротность, увеличивается сопротивление и собственная емкость.

Изменение параметров катушки тем больше, чем ближе к ее виткам расположен экран, т.е. изменение параметров зависит от соотношения между размерами катушки и размерами самого экрана.

Для высокочастотных катушек экраны выполняются в виде круглых или прямоугольных стаканов из алюминия, меди или латуни с толщиной стенок 0,3 – 0,5 мм.

Чтобы на схемах обозначить экранированную катушку, ее условное обозначение помещают в знак экранирования, который соединяют с корпусом.

Также необходимо отметить, что экранировать необходимо лишь катушки большого размера, диаметр которых составляет более 15 – 20 мм.

Катушки диаметром не более 4 – 5 мм создают магнитное поле в относительно небольшом пространстве и при удалении таких катушек от других деталей на расстояние в 4 – 5 раз больше их диаметра опасных связей, как правило, не возникает, поэтому они не нуждаются в специальном экранировании.

Обозначение катушек с отводами и начала обмотки

В радио и электротехнической аппаратуре, например, в приемниках или импульсных преобразователях напряжения, иногда используют не всю индуктивность катушки, а только некоторую ее часть. Для таких случаев катушки изготавливают с отводом или отводами.

При разработке некоторых конструкций иногда необходимо строго соблюсти начало и конец обмотки катушки или трансформатора. Чтобы указать, какой из концов обмотки является началом, а какой – концом, у вывода начала обмотки ставят жирную точку.

Для подстройки катушек на частотах свыше 15…20 МГц часто применяют магнитопроводы из немагнитных материалов (меди, алюминия и т.п.). Возникающие в таком магнитопроводе под действием магнитного поля катушки вихревые токи создают свое поле, противодействующее основному, в результате чего индуктивность катушки уменьшается.

Немагнитный магнитопровод-подстроечник обозначают так же, как и ферритовый, но рядом указывают химический символ металла, из которого он изготовлен. На рисунке изображен подстроечник, изготовленный из меди.

Вот и все, что хотел рассказать о катушках индуктивности. Удачи!

Литература: 1. В. А. Волгов «Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры». 2. В. В. Фролов «Язык радиосхем». 3. М. А. Сгут «Условные обозначения и радиосхемы».

Конденсатор и катушка индуктивности в цепи переменного тока

Как мы с вами говорили, в цепи переменного тока, содержащей активное сопротивление, происходят постоянные потери энергии, сопровождающиеся выделением тепла. При этом, количество теплоты, выделяющееся на активном сопротивление при прохождении по нему переменного тока, можно рассчитать, как и в случае с постоянным током, по закону Джоуля — Ленца:

Однако быстрое изменение величины и направления переменного тока обусловливает ряд особенностей, отличающих его действия от действий тока постоянного. Так, например, переменный ток не годится для технических применений электролиза. Дело в том, что величина переменного тока зависит не только от напряжения и сопротивления цепи, но и от индуктивности проводников, включённых в цепь. В этом можно убедиться на следующем опыте. Включим в цепь постоянного тока катушку, содержащую большое количество витков медной проволоки и амперметр.

Снимем показания амперметра. А теперь вдвинем в катушку железный сердечник — ток при этом не изменился.

Посмотрим, что будет происходить в этой же цепи, но при включении в неё источника переменного тока с действующим напряжением, равным напряжению постоянного тока.

Нетрудно заметить, что ток в катушке уменьшился. Введение же в катушку железного сердечника приведёт к ещё большему ослаблению тока. Следовательно, индуктивность цепи переменного тока уменьшает величину тока.

Причиной этого является возникающая в цепях переменного тока ЭДС самоиндукции, которая препятствует нарастанию тока. Вследствие ЭДС самоиндукции в момент, когда напряжение в цепи достигает максимума, ток не успевает достигнуть той величины, которую он достиг бы в отсутствие самоиндукции.

Например, представим, что у нас есть катушка, на которую намотано 600 витков медной проволоки, диаметром 1 мм. Предположим, что на эту катушку пошло 150 метров этой проволоки. Тогда, исходя из определения, её сопротивление примерно равно 3,2 Ом. Но если измерить сопротивление этой катушки в цепи переменного тока частотой 50 Гц, то оно окажется равным примерно 20 Ом.

Это говорит нам о том, что индуктивность в цепи переменного тока действует в отношении величины тока так же, как и активное сопротивление.

Сопротивление, которым обладает цепь вследствие наличия в ней индуктивности, называется индуктивным сопротивлением. Узнаем от чего оно зависит. Итак, пусть в цепи, содержащей катушку индуктивности, протекает переменный ток, сила которого изменяется по гармоническому закону:

Тогда, ЭДС самоиндукции будет равна произведению индуктивности катушки и первой производной силы тока по времени, взятому с обратным знаком:

Если активное сопротивление катушки равно нулю, то и напряжённость электрического поля внутри проводника в любой момент времени должна быть равна нулю. В противном случае сила тока была бы бесконечно большой (это следует из закона Ома). Равенство нулю напряжённости поля оказывается возможным потому, что напряжённость, вихревого электрического поля, порождаемого переменным магнитным полем, в каждой точке равна по модулю и противоположна по направлению напряжённости кулоновского поля, создаваемого в проводнике зарядами, расположенными на зажимах источника и в проводах цепи.

Следовательно, удельная работа вихревого поля (то есть ЭДС самоиндукции) равна по модулю и противоположна по знаку удельной работе кулоновского поля.

Учитывая, что удельная работа кулоновского поля равна напряжению на концах катушки, то напряжение в цепи переменного тока, будет обратно по знаку ЭДС самоиндукции:

Произведение величин, стоящих перед функцией косинуса, является амплитудой напряжения:

Давайте перепишем уравнение для мгновенного напряжения, воспользовавшись введённым обозначением, а также заменим косинус на синус, воспользовавшись формулой приведения:

Отсюда следует, что колебания напряжения на катушке опережают колебания силы тока на π/2:

Давайте выразим из формулы для амплитуды напряжения амплитуду силы тока в катушке:

Величина, равная произведению циклической частоты и индуктивности катушки и есть индуктивное сопротивление:

Тогда можно записать, что амплитудное значение силы тока в цепи переменного тока, содержащую только катушку индуктивности, прямо пропорционально амплитудному напряжению и обратно пропорционально индуктивному сопротивлению.

А теперь давайте определим мгновенную мощность в данной цепи:

Как видим, потребляемая идеальной катушкой, периодически изменяется с двойной частотой, а её среднее значение за период равно нулю, так как равно нулю среднее значение синуса двойного аргумента. Следовательно, так же как активное сопротивление, индуктивное сопротивление ограничивает силу тока в цепи, но в отличие от активного сопротивления на нём электрическая энергия не превращается необратимо в другие виды энергии.

Теперь давайте с вами соберём цепь постоянного тока, содержащую последовательно соединённые конденсатор и лампочку. Замкнув цепь, мы обнаружим, что никакого тока в цепи нет. Это вполне понятно, так как пластины конденсатора отделены друг от друга изолятором. Поэтому через конденсатор постоянный ток течь не может.

А теперь заменим источник постоянного тока на источник переменного напряжения. Лампочка горит. Объясняется это достаточно просто. В цепи переменного тока электроны совершают колебательное движение. Это приводит к тому, что обкладки конденсаторов попеременно заряжаются то положительно, то отрицательно. Электроны же в проводах цепи движутся то в одном, то в другом направлении, нагревая спираль лампы. Если выключить конденсатор из цепи, то лампочка будет гореть ярче. Следовательно, наличие конденсатора в цепи переменного тока увеличивает сопротивление цепи.

Сопротивление, которым обладает цепь вследствие наличия в ней ёмкости, называется ёмкостным сопротивлением.

Выясним, от чего оно зависит. Для этого рассмотрим цепь, состоящую из генератора переменного напряжения, конденсатора и проводов, сопротивление которых пренебрежимо мало.

Пусть напряжение на конденсаторе изменяется синусоидально:

Следовательно, и заряд конденсатора будет изменяться со временем по закону синуса:

Найдём силу тока в цепи, как первую производную заряда по времени:

Произведение величин, стоящих перед функцией синуса, является амплитудой силы тока:

Перепишем предыдущее уравнение с учётом введённых обозначений, и воспользуемся формулой приведения для перехода от функции косинуса к функции синус:

 

Отсюда следует, что колебания силы тока опережают по фазе колебания напряжения на конденсаторе на π/2:

Теперь давайте перепишем уравнение для амплитуды силы тока так, как это показано на экране:

Величина, обратная произведению ёмкости конденсатора и циклической частоты является ёмкостным сопротивлением:

Подставив данное уравнение в предыдущее равенство, найдём, что амплитудное значение силы тока в цепи переменного тока, содержащую только конденсатор, прямо пропорционально амплитудному напряжению и обратно пропорционально ёмкостному сопротивлению:

Теперь определим мгновенную мощность в данной цепи:

Как и в предыдущем случае, при наличии в цепи только ёмкостного сопротивления частота изменения мощности вдвойне больше частоты изменения силы тока, а её среднее значение за период равно нулю. Следовательно, на ёмкостном сопротивлении электрическая энергия не превращается необратимо в другие виды. Поэтому ёмкостное и индуктивное сопротивления в отличие от активного называют реактивными.

Теперь рассмотрим цепь, содержащую все элементы: резистор, катушку индуктивности, конденсатор и источник переменного напряжения.

Так как электромагнитные взаимодействия распространяются со скоростью света, то во всех последовательно включённых элементах цепи изменения силы тока происходят практически одновременно. Однако колебания мгновенных значений напряжения на каждом из элементов не совпадают по фазе с колебаниями силы тока. Но в любой момент времени сумма мгновенных значений напряжений на последовательно включённых элементах цепи равна ЭДС источника:

Учитывая, что на активном сопротивлении колебания силы тока совпадают, на ёмкостном опережают, а на индуктивном отстают от колебаний напряжения, то последнее равенство можно записать так:

Амплитуду колебаний напряжения в цепи можно выразить через амплитудные значения напряжения на отдельных её элементах, воспользовавшись методом векторных диаграмм.

Амплитудное значение силы тока в цепи совпадает по фазе с амплитудным значением напряжения на резисторе. Из этой диаграммы можно найти амплитуду приложенного напряжения, которая равна геометрической сумме этих амплитуд.

Используя теорему Пифагора, выразим квадрат амплитуды колебаний напряжения в цепи:

Далее, используя закон Ома для участка цепи, выразим амплитудные значения напряжений, стоящих в правой части равенства, через амплитудное значение силы тока и реактивные сопротивления:

Выражая из полученного уравнение амплитудное значение силы тока, получим закон Ома для участка цепи переменного тока:

Величина, стоящая в знаменателе формулы, называется полным сопротивлением цепи:

Величина же, стоящая в скобках под знаком корня, называется реактивным сопротивлением.

Почему катушка индуктивности не используется в цепях постоянного тока?

Ну отчего ж «не используется»… Используется. Но даже такое использование в основе своей привязано к свойствам катушки индуктивности на переменном токе.

Во-первых, приведённые тут примеры блокинг-генератора или систем зажигания не канают, ибо в них напряжение на катушке переменное. Линейно-нарастающее (ну то есть пилоообразное — нарастёт, потом резко падает обратно) для блогинг-генератора и импульсное для систем зажигания.

Во-вторых, в цепи абсолютно постоянного тока, когда вообще никакой переменной составляющей нет, катушка есть просто кусок провода. Идеальная катушка не должна обладать омическим сопротивлением, поэтому на постоянном токе есть она или нет её — никакой разницы. Именно поэтому и возникает такой вопрос, и именно поэтому он вполне оправдан.

И всё же есть примеры применения катушек инуктивности на постоянном токе.

Первый, и самый простой, — когда эта катушка должна создать постоянное магнитное поле для чего-то другого. Это может быть, например, измерительный прибор электромагнитной системы. В таких приборах магнитное поле создаётся не постоянным магнитом, как в привычной магнитоэлектрической системой, а катушкой.

Ещё один пример, и тоже основанный на создании магнитного поля, — электродвигатель постоянного тока. Тут всё должно быть понятно без объяснений.

Менее очевидный пример честного использования катушки на постоянном токе — это фильтры по питанию. Когда после выпрямителя и первичного конденсатора ставят LC-фильтр, сильно снижающий пульсации на нагрузке. Тут ток, согласитесь, более-менее постоянный, в хорошем фильтре пульсации тока составляют сотые доли процента.

Ещё менее очевидный пример — импульсные источники питания, где используется инерционность тока через катушку. Напряжение на катушке в таких источниках питания действительно переменное, но вот ток через неё почти постоянный. Ток через катушку индуктивности изменяться скачком не может, в этом и проявляется её инерционность. И на этом же строятся импульсные источники питания (не все, но многие). Последовательно с катушкой ставится ключ, который периодически с высокой частотой замыкает второй конец катушки на землю, и диод из этой же точки на нагрузку. Соответственно ток, который идёт через катушку, направляется то в землю, то через диод в нагрузку. При размыкании ключа напряжение на этом конце катушки резко повышается — ведь ток, как сказано, измениться не может. И куды ж току податься? Праально, через диод в нагрузку. Этим и достигается повышение напряжения на нагрузке по сравнению с напряжением источника питания. При этом ток через катушку всё время практически постоянный.

Что такое индуктор: конструкция и работа

Индуктор — один из основных пассивных компонентов в электронике. Основными пассивными компонентами в электронике являются резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности. Катушки индуктивности тесно связаны с конденсаторами, поскольку они оба используют электрическое поле для хранения энергии и оба являются двумя концевыми пассивными компонентами. Но конденсаторы и индукторы имеют разные конструкционные свойства, ограничения и использование.

Индуктор представляет собой компонент с двумя выводами, который накапливает энергию в своих магнитных полях.Его также называют катушкой или дросселем. Он блокирует любые изменения тока, протекающего через него.

 

Катушка индуктивности характеризуется величиной индуктивности, которая представляет собой отношение изменения напряжения (ЭДС) и тока внутри катушки. Единицей индуктивности является Генри . Если ток, протекающий через катушку индуктивности, изменяется со скоростью один ампер в секунду и внутри катушки возникает ЭДС 1 В, то значение индуктивности будет равно 1 Генри.

 

В электронике индуктор со значением Генри редко используется, так как это очень высокое значение с точки зрения применения.Как правило, в большинстве приложений используются гораздо более низкие значения, такие как Милли Генри, Микро Генри или Нано Генри.

Символ Значение Отношения с Генри
мГн Милли Генри 1/1000
мГн Микро Генри 1/1000000
нГ Нано Генри 1/1000000000

 

Символ катушки индуктивности показан на изображении ниже:

 

Символ представляет собой скрученные провода, что означает, что провода сконструированы таким образом, что становятся катушкой.

 

Конструкция индуктора Катушки индуктивности

изготавливаются из изолированных медных проводов, которые затем формируются в виде катушки. Катушка может быть разной формы и размера, а также может быть обернута разными материалами.

 

Индуктивность индуктора сильно зависит от множества факторов, таких как количество витков провода, расстояние между витками, количество слоев витков, тип материалов сердечника, его магнитная проницаемость, размер, форма и т. д.

 

 

Существует огромная разница между идеальным индуктором и реальными индукторами, используемыми в электронных схемах. Настоящий индуктор имеет не только индуктивность, но также емкость и сопротивление. Плотно намотанные катушки создают измеримую величину паразитной емкости между витками катушки. Эта дополнительная емкость, а также сопротивление провода изменяют поведение катушки индуктивности на высоких частотах.

Катушки индуктивности

используются почти во всех электронных продуктах, некоторые области применения катушек индуктивности:

 

Как работает индуктор?

Перед дальнейшим обсуждением важно понять разницу между двумя терминологиями: Магнитное поле и Магнитный поток.

 

Во время прохождения тока через проводник генерируется магнитное поле . Эти две вещи линейно пропорциональны. Следовательно, если ток увеличить, то магнитное поле также увеличится. Это магнитное поле измеряется в системе СИ, Тесла (Тл). Итак, , что такое магнитный поток ? Ну, это измерение или количество магнитного поля, которое проходит через определенную область. Магнитный поток также имеет единицу измерения в стандарте СИ, это Вебер .

 

Итак, на данный момент существует магнитное поле на катушках индуктивности, создаваемое протекающим через них током.

 

Для дальнейшего понимания требуется понимание закона индуктивности Фарадея. Согласно закону индуктивности Фарадея , генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

  VL = N (dΦ/dt) 
 

Где N — количество витков, а Φ — величина потока.

 

Конструкция индуктора

Один из типовых стандартных индукторов, конструкция и работа которого могут быть продемонстрированы как медная проволока, плотно обернутая вокруг материала сердечника. На изображении ниже медный провод плотно намотан на материал сердечника, что делает его двухполюсным пассивным индуктором .

 

Когда ток течет по проводу, электромагнитное поле будет развиваться поперек проводника и возникнет электродвижущая сила или ЭДС в зависимости от скорости изменения магнитного потока.Таким образом, потокосцепление будет Nɸ.

 

Говорят, что индуктивность индуктора намотанной катушки в материале сердечника равна

.
  мкН  2  A / L 
 

где N число витков

A — площадь поперечного сечения материала сердцевины

L — длина катушки

µ — проницаемость материала заполнителя, которая является постоянной величиной.

 

Формула обратной ЭДС, генерируемой , равна

.
  Vemf(L) = -L (di/dt) 
 

где di/dt — скорость изменения тока

л — собственная индуктивность.

Направление ЭДС индукции будет противоположно приложенному источнику тока.

 

На рынке имеется легкодоступный измеритель индуктивности для измерения индуктивности катушки, но его также можно собрать из нескольких компонентов. Вот два измерителя индуктивности DIY :

.

 

Почему индуктор блокирует переменный ток, а не постоянный ток ?

Довольно интересно. Чтобы понять это, нужно понять закон Ленца. Согласно закону Ленца направление тока, индуцируемого в проводнике из-за изменения магнитного поля, таково, что он создает магнитное поле, противодействующее изменению, вызвавшему его.

Итак, есть два типа приложений. Первый — подать постоянный ток на индуктор, а второй — подать переменный ток на индуктор.

 

Когда переменный ток подается на индуктор , переменный ток изменяет поток тока, которому противодействует индуктор, увеличивая реактивное сопротивление. Чем выше частота переменного тока, тем выше скорость изменения тока и выше блокирующий эффект дросселя.

Но в то время, когда постоянный ток подается через индуктор , индуктор действует как короткое замыкание с очень низким сопротивлением.В стационарном потоке постоянного тока скорость изменения тока равна нулю, что делает di/dt равным нулю. Таким образом, не было индуцированного напряжения, и индуктор не противодействовал потоку постоянного тока.

 

Что произойдет, если мы применим коммутацию постоянного тока через катушку индуктивности ?

Рассмотрим приведенную ниже схему.

 

В цепи, если на индуктор подается источник напряжения с помощью переключателя. Этот переключатель может быть чем угодно, например, транзистором, полевым МОП-транзистором или любым типичным переключателем, который подает напряжение на катушку индуктивности.

 

Есть два состояния схемы .

 

Когда переключатель разомкнут , в катушке индуктивности не будет протекать ток, а скорость изменения тока равна нулю. Итак, ЭДС тоже равна нулю .

 

Когда переключатель замкнут , ток от источника напряжения к индуктору начинает увеличиваться до тех пор, пока ток не достигнет максимального установившегося значения. В это время ток, протекающий через индуктор, увеличивается, и скорость изменения тока зависит от величины индуктивности.Согласно закону Фарадея, катушка индуктивности создает обратную ЭДС, которая сохраняется до тех пор, пока постоянный ток не перейдет в стабильное состояние. В установившемся режиме ток в катушке не меняется, и ток просто проходит через катушку.

 

В течение этого времени идеальный индуктор будет действовать как короткое замыкание, поскольку у него нет сопротивления, но на практике ток течет через катушку, а катушка имеет сопротивление, а также емкость.

 

В другом состоянии, когда переключатель снова замкнут, ток индуктора быстро падает, и снова происходит изменение тока, что еще больше приводит к генерации ЭДС.

 

Ток и напряжение в дросселе

 

На приведенном выше графике показано состояние переключателя, ток дросселя и индуктивное напряжение в виде постоянной времени.

Мощность через катушку индуктивности можно рассчитать с помощью степенной зависимости Ом , где P = напряжение x ток. Следовательно, в таком случае напряжение равно –L (di/dt), а ток равен i. Итак, мощность в индукторе можно рассчитать по этой формуле

.
  P  L  = L (di / dt) i  

 

Но в установившемся режиме настоящий индуктор работает как резистор.Таким образом, мощность может быть рассчитана как

.
  Р = В  2  Р  

 

Также возможно рассчитать накопленную энергию в индукторе . Индуктор хранит энергию, используя магнитное поле. Энергия, хранящаяся в индукторе, может быть рассчитана по этой формуле:

  Вт(т) = Li  2  (т) / 2  

 

Доступны различные типы индукторов с точки зрения их конструкции и размера. По конструкции индукторы могут иметь воздушный сердечник, ферритовый сердечник, железный сердечник и т. д. По форме доступны различные типы индукторов, такие как барабанный сердечник, дроссельный тип, трансформаторный тип и т. д.

 

Применение катушек индуктивности Катушки индуктивности

находят широкое применение.

  1. В приложениях, связанных с радиочастотами.
  2. SMPS и блоки питания.
  3. В трансформаторе.
  4. Устройство защиты от перенапряжения для ограничения пускового тока.
  5. Внутри механических реле и т. д.

Что такое индуктор?

Катушки индуктивности являются одними из основных компонентов электроники и играют важную роль в системах электропитания, фильтрации и изоляции.Проще говоря, индуктор — это компонент, который может накапливать энергию в виде магнитного поля. Типичным примером индуктора является катушка проволоки, которую можно найти в воздушных катушках, двигателях и электромагнитах. Другой способ взглянуть на индукторы состоит в том, что они являются компонентами, которые будут генерировать магнитное поле, когда через них проходит ток, или будут генерировать электрический ток, когда в присутствии меняющегося магнитного поля.

Что такое индуктор?

В то время как конденсаторы хранят электрические заряды, катушки индуктивности хранят магнитную энергию.В мире постоянного тока индуктор выглядит как кусок провода, который может проводить электричество. В мире переменного тока индуктор больше похож на резистор в сочетании с конденсатором, поскольку индукторы сопротивляются изменениям тока, протекающего через них, и если ток через индуктор внезапно падает, то индуктор пытается повторно ввести старый ток, преобразуя его. магнитной энергии в электрический ток.

Катушки индуктивности — очень странные компоненты, и объяснить, почему они работают именно так, сложно.Но давайте попробуем объяснить это в любом случае!

Представьте себе прямой кусок проволоки; если через этот провод пропустить ток, то вокруг него образуется круговое магнитное поле.

Если мы согнем эту проволоку в единую петлю, мы увидим, что каждая сторона петли имеет поля в противоположных направлениях. Вот что создает наш север и юг на электромагните.

Если мы добавим больше петель, мы увеличим количество магнитных колец, создаваемых проводом, и, следовательно, получим более мощный электромагнит.Таким образом, мы увеличили его индуктивность!

Если у нас есть катушка, через которую не протекает ток, то это просто скучная старая катушка, которая ничего не делает. Однако если мы пропускаем через него магнит, изменяющееся магнитное поле, создаваемое магнитом, индуцирует ток в катушке. Когда магнит достигает середины катушки, индуцированный ток не возникает, потому что магнитное поле перед магнитом создает ток, противоположный тому, который генерируется за магнитом.По мере того, как магнит продолжает падать, генерируется обратный ток до тех пор, пока магнит не покинет катушку.

Индуктор в глубине — Как работают индукторы?

Итак, мы знаем, что катушка индуктивности — это компонент, который может накапливать энергию в виде магнитного поля или генерировать электричество в присутствии изменяющегося магнитного поля (изменение — ключевое слово здесь), но как насчет специфики катушек индуктивности?

Индуктивность измеряется в Генри (Гн), и один Генри довольно большой; многие индукторы будут измеряться в мГн до мкГн.Определение Генри — это когда ток в 1 А создает потокосцепление с 1 витком Вебера; однако для большинства это определение довольно бессмысленно. По существу, это определение говорит, что когда единица силы тока создает единицу напряженности магнитного поля, тогда ее индуктивность должна быть равна одному генри.

Катушки индуктивности бывают всех форм и размеров, но обычно попадают в одну из двух категорий; воздушная катушка или ферритовый сердечник. Индуктор воздушной катушки не имеет ферромагнитного материала сердечника, а вместо этого имеет сердечник из воздуха.Катушка индуктивности с ферритовым сердечником — это катушка, в которой материал сердечника внутри катушки индуктивности является ферромагнитным. Сам сердечник никак не связан электрически с индуктором; сердечник помогает направлять линии магнитного поля для создания более мощного индуктора.

Одна вещь, которую катушки индуктивности делают очень интересной, заключается в том, что им нравится сопротивляться изменению тока через них. Если, например, через катушку индуктивности протекает постоянный ток 10 А, то катушка индуктивности не будет оказывать сопротивления этому току.Если, однако, вы попытаетесь уменьшить этот ток до 5 В, то индуктор повторно индуцирует ток обратно в цепь, так что попытка подать 5 А может привести к общему току 8 А. То же самое произойдет, если вы попытаетесь увеличить ток, дроссель будет пытаться удержать ток на уровне 10А, если вы резко увеличите ток до 15А. Почему это происходит? Все дело в энергии магнитного поля!

Во-первых, помните, что катушки индуктивности накапливают энергию в своих магнитных полях. Во-вторых, помните, что изменяющееся магнитное поле в катушке индуктивности индуцирует электрический ток.Если мы объединим эти два явления вместе, мы получим следующий эффект…

  • Стабильный ток через индуктор создает магнитное поле
  • Если этот ток внезапно падает, то магнитное поле начинает коллапсировать
  • Коллапс магнитного поля вызывает изменение магнитного поля через индуктор
  • Это изменяющееся магнитное поле индуцирует ток в катушке индуктивности 
  • Когда магнитное поле стабилизируется, ток в катушке индуктивности больше не индуцируется

Реактивное сопротивление

Как мы видели ранее, катушки индуктивности имеют сопротивление переменному току, известное как реактивное сопротивление.Однако реактивное сопротивление индуктора учитывает как индуктивность индуктора, так и частоту тока. Постоянный ток не имеет частоты, поэтому индуктор не имеет реактивного сопротивления постоянному току. Однако переменный ток испытывает реактивное сопротивление, и реактивное сопротивление рассчитывается по следующей формуле:

X L =2πfL, где L=индуктивность (Гн) и F=частота (Гц)

Это уравнение показывает, что «сопротивление» катушки индуктивности переменному току прямо пропорционально частоте и индуктивности.

Как и резисторы, индуктивности складываются последовательно, что дает следующую формулу

L всего =L 1 +L 2 +…+L n

Параллельно катушки индуктивности также делятся как резисторы

1/л всего л=1/л 1 +1/л 2 +…+1/л n

Типы индукторов — воздушная катушка, осевые индукторы, ферритовый сердечник, дроссель, индукторы и др.Трансформеры

Как и многие другие компоненты, индукторы бывают разных форм, размеров и функций. Изучение того, как идентифицировать различные типы, поможет вам не только понять, как выбрать индуктор для вашего проекта, но и реконструировать другие конструкции и выяснить, как их исправить!

Пневматическая катушка

Индукторы с воздушной катушкой

являются наиболее очевидным типом и представляют собой просто катушку с проводом. Они часто встречаются в радиосхемах с частотами ниже диапазона ГГц.Одним из примеров того, где можно найти воздушные катушки, являются трансиверы 433 МГц, и они часто очень маленькие!

Осевые индукторы

Осевые катушки индуктивности представляют собой катушки индуктивности, выполненные в виде корпуса, похожего на резистор со сквозным отверстием. Они используют цветные полосы для обозначения своей индуктивности и могут быть очень полезны, когда требуется катушка индуктивности общего значения. Катушки индуктивности с воздушными катушками часто наматывают вручную, чтобы получить определенную индуктивность, но использование готовых осевых катушек позволяет быстро построить цепь.Эти типы катушек индуктивности отличаются от резисторов бирюзовым цветом.

Ферритовый сердечник   

Катушки индуктивности с ферритовым сердечником

выпускаются во многих вариантах, некоторые из которых являются сквозными, а другие могут быть в корпусе для поверхностного монтажа.

Эти типы катушек индуктивности часто имеют громоздкие размеры, будь то широкие или высокие, и во многих случаях сам железный сердечник будет виден. Такие катушки индуктивности используются, когда требуется большая индуктивность (например, регулятор постоянного тока).

Катушка дросселя

Дроссель — это индуктор, специально разработанный для предотвращения прохождения сигналов переменного тока и пропускания постоянного тока. Эти индукторы можно найти в корпусах для поверхностного монтажа, но, как правило, в больших корпусах со сквозными отверстиями, часто состоящих из тороидального кольца, обернутого в катушку. Дроссели также можно использовать в синфазных конфигурациях, которые предотвращают попадание синфазных помех в цепь.

Трансформатор

Трансформатор представляет собой две катушки индуктивности, соединенные одним сердечником.Когда на один из индукторов подается переменный ток, изменяющийся ток создает изменяющееся магнитное поле в сердечнике и, таким образом, индуцирует ток во втором индукторе. Трансформаторы позволяют нам преобразовать одно напряжение в большее, меньшее или идентичное и особенно полезны для изоляции двух цепей друг от друга.

Применение индукторов — как используются индукторы?

Как обсуждалось ранее, катушки индуктивности сопротивляются изменению тока, поэтому они обычно используются в цепях фильтров.Многие силовые цепи, в которых используются преобразователи постоянного тока, имеют на выходе катушку индуктивности для устранения шума переключения (крошечные скачки напряжения на выходной шине питания). Другие схемы фильтров включают настроенные схемы, которые можно использовать для выбора определенной частоты, и они почти всегда встречаются в радиосхемах. Реактивное сопротивление катушки индуктивности, пропорциональное частоте протекающего через нее тока, означает, что они также встречаются в схемах фильтров, блокирующих высокие частоты.

Другим, более необычным применением катушек индуктивности является генерация высокого напряжения.Когда в катушке индуктивности создается магнитное поле, которое затем разрушается, результирующее индуцированное напряжение часто бывает невероятно большим (легко достигающим сотен, если не тысяч вольт). Это явление можно использовать для создания очень больших напряжений из небольшого напряжения переключения, которое включает и выключает транзистор, управляющий катушкой индуктивности, в результате чего генерируемое высокое напряжение сбрасывается в конденсатор.

Объяснение катушек индуктивности — Заключительные мысли

Катушки индуктивности

невероятно важны в современной электронике и находят применение в целом ряде различных областей.Хотя их конструкция часто тривиальна, их способность блокировать высокочастотные сигналы и генерировать обратную ЭДС делает их полезным компонентом для включения.

Формула индуктора, ток и единица измерения | Что такое Индуктор? — Видео и стенограмма урока

Как работает индуктор?

Чтобы понять, что делает индуктор, важно понимать различие между терминами магнитное поле и магнитный поток. Магнитное поле создается, когда ток течет по проводнику.Эти две вещи пропорциональны линейным образом. В результате, если ток увеличивается, магнитное поле также увеличивается. Тесла — это единица СИ для измерения магнитного поля (Тл). Что же такое магнитный поток? В конце концов, это измерение или количество магнитного поля, проходящего через заданное место. В системе СИ магнитный поток имеет единицу, называемую Вебером. В результате на катушках индуктивности возникает магнитное поле, вызванное проходящим через них током. Закон индуктивности Фарадея необходимо понять, чтобы понять дальше.Генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Согласно закону индуктивности Фарадея, когда ток вот-вот потечет в катушку индуктивности, магнитное поле, создаваемое этим током, пересекает другие обмотки, вызывая индуцированное напряжение и предотвращая любые изменения уровня тока.

Когда провод движется через магнитное поле, в проводе возникает ток, который течет по цепи. Для перемещения провода по полю требуется энергия, и эта механическая энергия преобразуется в электрическую.По такому же принципу работает электрический генератор. При выключении тока в катушке магнитное поле также должно отключиться, но это происходит не мгновенно. Поле представляет собой запасенную энергию, которую необходимо израсходовать. Поле сжимается по направлению к катушке, и эффект поля, протекающего по проводу катушки, такой же, как и у провода, проходящего через стационарное поле: катушка генерирует ток.

Этот индуцированный ток поддерживает ток в катушке; он сопротивляется любому изменению тока через индуктор, будь то увеличение или уменьшение.Катушки индуктивности используются в цепях для сглаживания тока и предотвращения резких колебаний. Напряжение на конденсаторе эквивалентно току в катушке индуктивности. Изменение напряжения на конденсаторе требует времени, поэтому, если кто-то попытается это сделать, сначала потечет большой ток. Точно так же изменение тока через индуктор требует времени, и если это принудительно, скажем, путем размыкания переключателя, индуктор создаст значительное напряжение, пытаясь заставить ток течь. Поскольку индуцированные напряжения могут быть очень высокими и вызывать повреждение других компонентов схемы, обычно подключают цепь тока и поглощают индуцированное напряжение, подключая резистор или даже конденсатор к катушке индуктивности.Часто используется диод. Механическая сила возникает на проводе, если по нему протекает ток, когда он находится в магнитном поле (образованном постоянным магнитом или током, проходящим через катушку). Эта сила способна выполнять задачи. Проволока, которая проходит через поле и испытывает силу в двигателе, также представляет собой катушку проволоки, которая механически прикреплена к валу двигателя. Эта катушка напоминает и функционирует как индуктор; если ток отключить (чтобы остановить двигатель), катушка будет продолжать двигаться через магнитное поле, превращая двигатель в генератор, способный производить высокое напряжение.Возникающий в результате индуктивный скачок напряжения может повредить такие компоненты, как цепь управления током двигателя.

Блок индуктора

Когда электрический ток проходит через проводник, он создает вокруг него магнитное поле. Изменение магнитного поля вызвано изменением тока. В результате магнитный поток колеблется, и индуцируется электродвижущая сила. L — это символ формулы индуктивности , а Генри — единица измерения индуктивности . Индуцированный один вольт при изменении тока в один ампер в секунду при значении индуктивности равен одному значению Генри.2 A}{l} {/eq}

L — индуктивность в Генри (Гн), {eq}\mu {/eq} — магнитная проницаемость (Вб/А·м), N — общее количество витков в катушке , A — площадь вокруг катушки, а l — длина катушки (м)

Существует два вида значений индуктивности. Взаимная индуктивность и самоиндукция — это два типа индуктивности. Самоиндукция — это свойство катушки, которое позволяет ей создавать ЭДС противоположной индукции при изменении тока в катушке. Взаимная индукция возникает, когда изменение магнитного потока, связанного с одной катушкой, вызывает изменение потока, связанного с другой катушкой, что приводит к ЭДС индукции в одной катушке из-за изменения тока в другой катушке.

Какие факторы влияют на индуктивность?

Индуктивность катушки увеличивается по мере увеличения числа витков провода. Индуктивность уменьшается по мере уменьшения числа витков провода в катушке. Для аналогичного количества тока катушки большее количество проволочных катушек предполагает большую силу магнитного поля.

  • Площадь катушки: Индуктивность увеличивается по мере увеличения площади катушки. Индуктивность уменьшается при уменьшении площади катушки. Для данной величины силы поля большая площадь катушки обеспечивает меньшее сопротивление созданию потока магнитного поля.
  • Материал для сердечника: индуктивность увеличивается по мере увеличения магнитной проницаемости сердечника, вокруг которого намотана катушка; индуктивность уменьшается по мере уменьшения проницаемости сердечника.
  • Длина катушки: Индуктивность уменьшается по мере увеличения длины катушки. Чем больше индуктивность, тем короче длина катушки.

Применение индуктора

Индукторы имеют широкий спектр применения и назначения; и может быть создан в соответствии с потребностями пользователя.Вот несколько примеров применения катушек индуктивности:

  • Настройка цепи: схемы настройки могут устанавливать желаемую частоту с помощью катушек индуктивности. Конденсаторы и катушки индуктивности используются в различных электронных устройствах, например, в схемах настройки радио, для регулировки частоты и выбора желаемых частотных каналов.
  • Датчики
  • : Индуктивный датчик приближения представляет собой бесконтактный датчик, отличающийся особой надежностью в работе. Основным принципом, лежащим в основе этого, является индуктивность, которая гласит, что магнитное поле в катушке противодействует потоку электрического тока.В светофорах датчики приближения используются для определения плотности движения.

Рисунок:2. Пример индуктивного датчика.

  • Энергия может храниться в устройстве: поскольку энергия сохраняется в виде магнитного поля при отключении источника питания, катушки индуктивности могут хранить энергию в течение короткого промежутка времени или временно (функционируют так же, как электромагниты). Применение индукторов можно найти в компьютерных схемах, которые переключают источники питания.
  • Асинхронные двигатели: это тип двигателя, в котором используется электромагнитная индукция. Вал асинхронного двигателя вращается под действием магнитного поля, создаваемого переменным током. Частоту питания от источника можно использовать для изменения скорости двигателя. Скорость двигателя также можно контролировать с помощью индукторов.
  • Трансформаторы
  • : можно спроектировать трансформатор с несколькими индукторами и общим магнитным полем. Одним из наиболее важных применений трансформатора являются сети передачи электроэнергии.Понижающие/повышающие трансформаторы используются для уменьшения/увеличения передачи мощности соответственно.

Рисунок:3. Трансформатор

  • Используются фильтры: когда катушки индуктивности и конденсаторы соединены, их можно использовать в качестве фильтров. Частота входных сигналов ограничивается использованием фильтров при их поступлении в схему. Импеданс катушки индуктивности увеличивается при увеличении частоты питания.
  • Дроссельные точки: Ток течет в противоположном направлении через катушки индуктивности, когда через них проходит переменный ток. В результате дроссель дросселирует ток переменного тока, позволяя свободно течь постоянному току. Этот механизм можно найти в источнике питания, который преобразует переменный ток в постоянный.
  • Ферритовые бусины — это тип феррита: ферритовые бусины можно найти в компьютерном оборудовании и кабелях для зарядки мобильных телефонов. Использование катушек индуктивности в ферритовых кольцах помогает уменьшить радиочастотный интерфейс, создаваемый кабелем.
  • В роли реле: Реле работают как электрические переключатели. Когда переключатель вступает в контакт с потоком переменного тока, используется катушка индуктивности, и формируется магнитное поле.

Формула катушки индуктивности

Ток катушки индуктивности не может измениться мгновенно, потому что это подразумевало бы бесконечное напряжение, что невозможно. Энергия, запасенная в магнитном поле индуктора, объясняет это отвращение к изменениям.

Напряжение катушки индуктивности связано со скоростью изменения тока: закон Ома гласит, что напряжение на резисторе пропорционально току через резистор, когда впервые услышали о резисторах: {eq}V=IR {/eq}, где V — напряжение (вольты), L — значение индуктивности (Гн), I — ток (А), t — затраченное время (с).Катушка индуктивности со следующим уравнением i-v: {eq}V=L \frac{di}{dt} {/eq}. Это означает, что напряжение на катушке индуктивности связано со скоростью изменения тока через катушку индуктивности, а не с электрический ток. Это то, что означает {eq}\frac{di}{dt} {/eq}.

Реактивное сопротивление индуктивности равно {eq}X=2\pi f L {/eq}, где реактивное сопротивление равно X в омах {eq}(\Omega) {/eq}, частота равна f в Гц, а индуктивность это L в Генри (H). Суммарная последовательная индуктивность равна {eq}L=L_1+L_2+L_3+…..+L_n {/eq}

Параллельная индуктивность равна {eq}\frac{1}{L}=\frac{1}{ L_1}+\frac{1}{L_2}+\frac{1}{L_3}+….+\frac{1}{L_n} {/eq}, где {eq}L_1, L_2, L_3,…L_n {/eq} — значения индуктивности.

Краткий обзор урока

Катушки индуктивности — это компоненты для хранения магнитной энергии, которые преобразуют электрическую энергию в магнитную. Катушка индуктивности похожа на трансформатор, но имеет только одну обмотку. Каркас, обмотка, экран, упаковочный материал, железный сердечник и магнитный сердечник составляют структуру индуктора. Материал сердечника и механическая конструкция катушек индуктивности используются для их классификации на несколько категорий.Основные типы: индукторы с воздушными сердечниками, железные сердечники, ферритовые сердечники, железные силовые, регулируемые, связанные и литые сердечники. Ток катушки индуктивности не может измениться мгновенно, потому что это означало бы бесконечное напряжение, что невозможно. Энергия, запасенная в магнитном поле индуктора, объясняет это отвращение к изменениям. Катушка индуктивности представляет собой катушку из проволоки, намотанную на центральный сердечник. Индуктор с центральным сердечником, состоящим из железа, будет иметь более высокую индуктивность, чем индуктор с центральным сердечником из воздуха, потому что железо имеет более высокую магнитную проницаемость, чем воздух.Катушки индуктивности обычно используются в импульсных энергосистемах для получения постоянного тока в качестве накопителей энергии. Катушки индуктивности являются важным компонентом электрических цепей, поскольку они предотвращают внезапное изменение тока в электрической цепи. Индукторы используются в датчиках приближения, так как их магнитное поле изменяется по мере накопления тока в металле приближающегося транспортного средства.

Генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока в соответствии с законом индуктивности Фарадея.Когда ток приближается к катушке индуктивности, магнитное поле, создаваемое этим током, пересекает другие обмотки, вызывая индуцированное напряжение и предотвращая любые изменения уровня тока. Индуктивность катушки увеличивается с увеличением числа витков провода. Индуктивность уменьшается по мере уменьшения числа витков провода в катушке. Катушки индуктивности имеют широкий спектр применения и назначение индуктора; дело в том, что все зависит от того, что нужно. Примерами применения катушек индуктивности являются: настройка схемы, датчики, трансформаторы и многое другое.2 A}{l} {/eq}. L — это символ формулы индуктивности , а Генри — единица измерения индуктивности . Индуцированный один вольт при изменении тока в один ампер в секунду при значении индуктивности равен одному значению Генри. Напряжение, индуцируемое в катушке (В) с индуктивностью L, определяется как {eq}V=L \frac{di}{dt} {/eq}, Реактивное сопротивление индуктивности определяется как {eq}X=2 \pi f L {/eq}.

Вперед, подключите катушку индуктивности и конденсатор и посмотрите, что произойдет

Что произойдет, если в цепь включить катушку индуктивности и конденсатор? Что-то крутое — и действительно важное.

Что такое индуктор?

Вы можете сделать все виды катушек индуктивности, но наиболее распространенным типом является цилиндрическая катушка из проволоки — соленоид.

Когда ток проходит через первую петлю, он создает магнитное поле, которое проходит через другие петли. Магнитные поля на самом деле ничего не делают, если не меняется величина. Изменяющееся магнитное поле создаст электрическое поле в других контурах. Направление этого электрического поля будет изменять электрический потенциал, который действует как батарея.

В итоге мы имеем устройство, которое имеет разность потенциалов, пропорциональную скорости изменения тока во времени (поскольку ток создает магнитное поле). Это можно записать как:

В этом уравнении нужно отметить две вещи. Во-первых, L — это индуктивность. Это зависит только от геометрии соленоида (или любой другой формы), и его значение измеряется в Генри. Во-вторых, отрицательный знак. Это означает, что изменение потенциала на катушке индуктивности противодействует изменению тока.

Как катушка индуктивности ведет себя в цепи? Если у вас есть постоянный ток, то нет изменений (постоянный ток) и, следовательно, нет разности потенциалов на индукторе — он действует так, как будто его даже нет. Если есть ток высокой частоты (цепь переменного тока), то на катушке индуктивности будет большая разность потенциалов.

Что такое конденсатор?

Опять же, существует множество различных конфигураций конденсатора. В простейшей форме используются две параллельные проводящие пластины с электрическим зарядом на каждой пластине (но суммарный заряд равен нулю).

Электрический заряд на этих пластинах создает электрическое поле внутри конденсатора. Поскольку существует электрическое поле, должно также происходить изменение электрического потенциала на пластинах. Величина этой разности потенциалов зависит от величины заряда. Разность потенциалов на конденсаторе можно записать как:

Здесь C — значение емкости в фарадах, оно также зависит только от физической конфигурации устройства.

Если через конденсатор проходит ток, величина заряда на пластинах изменится. Если есть постоянный (или низкочастотный) ток, этот ток будет продолжать заряжать пластины, чтобы увеличить электрический потенциал, так что со временем этот потенциал в конечном итоге будет действовать как разомкнутая цепь с напряжением конденсатора, равным напряжению батареи ( или блок питания). Если у вас есть высокочастотный ток, заряд будет как добавляться, так и сниматься с пластин конденсатора без накопления заряда, и конденсатор будет действовать так, как будто его даже нет.

Что произойдет, если соединить конденсатор и катушку индуктивности?

Предположим, мы начинаем с заряженного конденсатора и подключаем его к катушке индуктивности (в цепи нет сопротивления, потому что я использую идеальные физические провода). Подумайте о том мгновении, когда эти двое связаны. Предположим, есть переключатель, тогда я могу нарисовать следующие схемы.

Что такое индуктор? Использование и функции

Как один из основных пассивных компонентов, катушки индуктивности играют важную роль в электронных приложениях, от запуска двигателей до подачи электроэнергии в ваш дом.Если вы мало знаете о катушках индуктивности, мы предоставим вам полную информацию, а также ответим на вопрос «что такое катушка индуктивности?». Прочтите этот новый блог в Linquip, чтобы узнать больше.

Что такое индуктор?

Индуктор представляет собой электрический компонент пассивного типа, состоящий из катушки с проволокой, предназначенный для использования преимуществ связи между магнетизмом и электричеством путем индукции магнитного поля в самой себе или в ее сердечнике в результате тока, протекающего через проволочную катушку.Другими словами, индуктор — это электрическое устройство, обладающее индуктивностью.

Индуктор Принцип работы

Индуктор представляет собой электрическое устройство, используемое для накопления электрической энергии в виде магнитного поля. Его изготавливают, наматывая проволоку на сердечник. Сердечники изготавливаются из керамического материала, железа или воздуха. Сердечник может быть тороидальным или Е-образным.

Катушка, по которой течет электрический ток, индуцирует вокруг проводника магнитное поле.Напряженность магнитного поля увеличивается, если сердечник помещается между катушками. Сердечник обеспечивает путь магнитного потока с низким магнитным сопротивлением.

Магнитное поле индуцирует ЭДС в катушке, которая вызывает ток. А по закону Ленца причины всегда противоречат следствию. Здесь ток является причиной, и он индуцируется из-за напряжения. Таким образом, ЭДС противодействует изменению тока, изменяющему магнитное поле. Ток, который уменьшается из-за индуктивности, известен как индуктивное реактивное сопротивление.Индуктивное сопротивление увеличивается с увеличением числа витков катушек.

Конструкция катушки индуктивности

Катушка индуктивности обычно состоит из катушки из проводящего материала, как правило, из изолированного медного провода, намотанной на сердечник либо из пластика (для создания катушки индуктивности с воздушным сердечником), либо из ферромагнитного материала; последний называется индуктором с «железным сердечником». Высокая проницаемость ферромагнитного сердечника увеличивает магнитное поле и удерживает его вплотную к индуктору, тем самым увеличивая индуктивность.

Индуктивность индуктора сильно зависит от множества факторов, таких как количество витков провода, расстояние между витками, количество слоев витков, тип материалов сердечника, его магнитная проницаемость, размер, форма и т. д.

Катушка индуктивности Символ

Катушка индуктивности характеризуется значением индуктивности, которое представляет собой отношение изменения напряжения (ЭДС) и тока внутри катушки. Алфавит «L» используется для обозначения индуктивности и измеряется в единицах Генри, названных в честь Джозефа Генри, американского ученого.На рисунке ниже показано условное изображение катушки индуктивности.

Электрический ток, протекающий через катушку, создает вокруг нее магнитное поле. Магнитная потокосцепление Φ , создаваемая данным током I, зависит от геометрической формы цепи. Их отношение определяет индуктивность L:

Если ток, протекающий через катушку индуктивности, изменяется со скоростью один ампер в секунду и внутри катушки возникает ЭДС 1В, то значение индуктивности будет равно 1 Генри.

Индуктивность цепи зависит от путей тока и магнитной проницаемости ближайшего материала. Магнитная проницаемость показывает способность материала формировать магнитное поле.

Обратите внимание, что в электронике индуктор со значением Генри редко используется, так как это очень высокое значение с точки зрения применения. Как правило, в большинстве приложений используются гораздо более низкие значения, такие как Milli Henry, Micro Henry или Nano Henry.

Схема катушки индуктивности

Одну типовую стандартную конструкцию катушки индуктивности и рабочую схему можно продемонстрировать в виде медного провода, плотно обернутого вокруг материала сердечника.На изображении ниже медный провод плотно намотан на материал сердечника, что делает его пассивным индуктором с двумя выводами.

Почему индуктор блокирует переменный ток, а не постоянный?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять закон Ленца. Согласно закону Ленца направление тока, индуцируемого в проводнике из-за изменения магнитного поля, таково, что он создает магнитное поле, противодействующее изменению, вызвавшему его.

Итак, есть два типа приложений.Первый заключается в подаче постоянного тока на катушку индуктивности, а второй — в подаче переменного тока на катушку индуктивности.

Когда переменный ток подается на индуктор, переменный ток изменяет ток, противодействующий индуктору, увеличивая реактивное сопротивление. Чем выше частота переменного тока, тем выше скорость изменения тока и выше блокирующий эффект дросселя.

Но когда постоянный ток подается через индуктор, индуктор действует как короткое замыкание с очень низким сопротивлением.В стационарном потоке постоянного тока скорость изменения тока равна нулю, что делает di/dt равным нулю. Таким образом, не индуцируется напряжение, и индуктор не препятствует потоку постоянного тока.

Индуктивность

Индуктивность используется в различных областях, а именно:

Цепи настройки

С помощью индукторов схемы настройки могут выбирать желаемую частоту. Конденсаторы этого типа вместе с катушкой индуктивности используются в различных электронных устройствах, таких как схемы настройки радио, телевизоры, для изменения частоты и помощи в выборе нескольких частотных каналов.

Индуктивные датчики

Индуктивные датчики приближения очень надежны в работе и являются бесконтактными датчиками. Индуктивность является основным принципом, в котором магнитное поле в катушке будет противодействовать потоку электрического тока. Механизм датчиков приближения используется в светофорах для определения плотности движения.

Устройства накопления энергии

Катушки индуктивности могут хранить энергию в течение короткого периода времени, потому что энергия, хранящаяся в виде магнитного поля, исчезнет при отключении источника питания.Использование катушек индуктивности можно увидеть в компьютерных схемах, где можно переключать источники питания.

Асинхронные двигатели

В асинхронных двигателях вал двигателя будет вращаться из-за наличия магнитного поля, создаваемого переменным током. Скорость двигателя может быть зафиксирована в соответствии с частотой подачи питания от источника. Использование катушек индуктивности в скорости двигателя можно контролировать.

Трансформаторы

Комбинация нескольких катушек индуктивности с общим магнитным полем может быть преобразована в трансформатор.Одно из основных применений трансформаторов можно увидеть в системах передачи электроэнергии. Они используются для уменьшения или увеличения передачи энергии в качестве понижающих или повышающих трансформаторов.

Индуктивные фильтры

Катушки индуктивности в сочетании с конденсаторами будут использоваться в качестве фильтров. Частота входного сигнала при входе в схему ограничивается использованием этих фильтров. С увеличением частоты питания сопротивление катушки индуктивности увеличивается.

Дроссели

Как мы знаем, когда переменный ток протекает через индукторы, он создает ток в противоположном направлении.Это приводит к тому, что индуктор подавляет поток переменного тока и пропускает постоянный ток. Этот механизм используется в источнике питания, где переменный ток преобразуется в постоянный.

Ферритовые шарики

Мы видели ферритовые шарики, используемые в компонентах компьютеров и в зарядных кабелях мобильных телефонов. Катушки индуктивности, используемые в ферритовых кольцах, помогают снизить частоту радиоинтерфейса, создаваемого кабелем.

Реле

Реле действует как электрический переключатель. При использовании катушки индуктивности в переключателе создается магнитное поле везде, где переключатель соприкасается с потоком переменного тока.

 

Итак, теперь вы знаете ответ на вопрос «что такое индуктор?». Если вам понравилась эта статья в Linquip, дайте нам знать, что вы думаете, оставив ответ в разделе комментариев. Мы будем более чем рады узнать ваше мнение о статье. Есть ли какие-либо вопросы, с которыми мы можем вам помочь? Не стесняйтесь зарегистрироваться на нашем сайте, где наши специалисты готовы предоставить вам самую профессиональную консультацию.

Что такое индуктор? — Франчайзинговый дистрибьютор электронных компонентов — сертифицированный военный производитель. течет через него.Катушка индуктивности обычно состоит из изолированного провода, намотанного на катушку вокруг сердечника.

Когда ток, протекающий через индуктор, изменяется, изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует электродвижущую силу ( э.д.с. ) (напряжение) в проводнике, описываемую законом индукции Фарадея. Согласно закону Ленца, индуцированное напряжение имеет полярность (направление), противодействующую изменению тока, вызвавшего его. В результате катушки индуктивности противодействуют любым изменениям тока через них.

Катушка индуктивности характеризуется своей индуктивностью, которая представляет собой отношение напряжения к скорости изменения тока.В Международной системе единиц (СИ) единицей индуктивности является генри (H), названный в честь американского ученого 19 века Джозефа Генри. При измерении магнитных цепей он эквивалентен веберу/амперу. Катушки индуктивности обычно имеют значения в диапазоне от 1 мкГн (10-6 Гн) до 20 Гн. Многие катушки индуктивности имеют внутри катушки магнитный сердечник из железа или феррита, который служит для увеличения магнитного поля и, следовательно, индуктивности. Наряду с конденсаторами и резисторами катушки индуктивности являются одним из трех пассивных элементов линейной схемы, из которых состоят электронные схемы.Катушки индуктивности широко используются в электронном оборудовании переменного тока (AC), особенно в радиооборудовании. Они используются для блокировки переменного тока, позволяя проходить постоянному току; катушки индуктивности, предназначенные для этой цели, называются дросселями. Они также используются в электронных фильтрах для разделения сигналов разных частот и в сочетании с конденсаторами для создания настроенных цепей, используемых для настройки радио- и телеприемников.

Катушки индуктивности широко используются в аналоговых схемах и при обработке сигналов. Области применения варьируются от использования больших катушек индуктивности в источниках питания, которые в сочетании с фильтрующими конденсаторами устраняют пульсации, кратные частоте сети (или частоте коммутации для импульсных источников питания) с выхода постоянного тока, до малой индуктивности. ферритового кольца или тора, установленного вокруг кабеля для предотвращения передачи радиопомех по проводу.Катушки индуктивности используются в качестве накопителей энергии во многих импульсных источниках питания для получения постоянного тока. Катушка индуктивности подает энергию в цепь, чтобы поддерживать ток во время периодов переключения «выключено», и позволяет использовать топографии, где выходное напряжение выше, чем входное напряжение.

Источник: Википедия

Катушка индуктивности в цепи постоянного тока

Цепи постоянного тока > Катушка индуктивности в цепи постоянного тока

Индуктор — это пассивное устройство, которое накапливает энергию в своем магнитном поле и возвращает энергию в цепь, когда это необходимо.Индуктор образован цилиндрическим сердечником с множеством витков проводящего провода. Рисунок 1 и Рисунок 2 представляют собой базовую структуру и условное обозначение индуктора.

Рис. 1: Базовая конструкция катушки индуктивности

Рисунок 2: Схематическое обозначение катушки индуктивности

Когда индуктор подключен к цепи с источником постоянного тока (DC), в определенных условиях будут происходить два процесса, которые называются «сохранение» и «распад» энергии.

Катушка индуктивности подключена к источнику питания постоянного тока, рис. 3. Внезапное увеличение тока в катушке индуктивности создает самоиндуцируемую электродвижущую силу, v э.д.с. , противодействующую изменению тока, рис. 1. Это проявляется в виде напряжения на катушке индуктивности. , vL = — v эдс . Это — v emf замедлит изменение тока, и, в свою очередь, замедление изменения тока уменьшит vL. Когда Ток становится стабильным, Индуктор больше не создает сопротивления, а vL становится равным нулю, фаза накопления заканчивается.

Рисунок 3: Индуктор накапливает энергию

Катушка индуктивности эквивалентна короткому замыканию на постоянный ток, потому что после завершения фазы накопления ток iL, протекающий через нее, стабилен, iL = V / R, ЭДС самоиндукции отсутствует. производится, а vL равно нулю. Индуктор действует как обычный соединительный провод, его сопротивление равно нулю. Ток iL через индуктор не может резко измениться.

Когда индуктор отключен от источника питания, рис. 4, vL меняет полярность и мгновенно падает с нуля до отрицательного значения, но iL сохраняет то же направление и величину.Энергия, накопленная в индукторе, распадается через резистор R D . vL постепенно возрастает до нуля, а iL постепенно падает до нуля.

Рисунок 4: Индуктор теряет энергию

На рисунках 3 и 4 сопротивление R S и R D влияет на скорость накопления и скорость затухания индуктора соответственно.

Отношение индуктивности L к сопротивлению R называется постоянной времени τ, которая характеризует скорость накопления и распада энергии в индукторе, рис. 5.

Рисунок 5: Напряжение V L и ток i L во время фазы хранения и фазы разряда (распада)

Чем больше сопротивление, тем меньше постоянная времени, тем быстрее индуктор накапливает энергию и расщепляет энергию, и наоборот.

Катушки индуктивности встречаются во многих электронных схемах. Например, два индуктора могут образовывать трансформатор, который используется для преобразования между высоким и низким напряжением и наоборот.

Цепи постоянного тока > Катушка индуктивности в цепи постоянного тока

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.