Виды катушек индуктивности: Катушка индуктивности | Виды катушек, практические опыты

Катушка индуктивности | Виды катушек, практические опыты

Содержание

Что такое катушка индуктивности

Что вы себе представляете под словом “катушка” ? Ну… это, наверное, какая-нибудь “фиговинка”, на которой намотаны нитки, леска, веревка, да что угодно! Катушка индуктивности представляет из себя точь-в-точь то же самое, но вместо нитки, лески или чего-нибудь еще там намотана обыкновенная медная проволока в изоляции.

Изоляция может быть из бесцветного лака, из ПВХ-изоляции и даже из матерчатой. Тут фишка такая, что хоть и провода в катушке индуктивности очень плотно прилегают к друг другу, они все равно изолированы друг от друга. Если будете мотать катушки индуктивности своими руками, ни в коем случае не вздумайте брать обычный медный голый провод!

Индуктивность

Любая катушка индуктивности обладает индуктивностью. Индуктивность катушки измеряется в Генри (Гн), обозначается буковкой L и замеряется с помощью LC – метра.

Что такое индуктивность? Если через провод пропустить электрический ток, то он вокруг себя создаст магнитное поле:

где

В – магнитное поле, Вб

I – сила тока, А

А давайте возьмем и намотаем в спиральку этот провод и подадим на его концы напряжение

И у нас получится вот такая картина с магнитными силовыми линиями:

Грубо говоря, чем больше линий магнитного поля пересекут площадь этого соленоида, в нашем случае площадь цилиндра, тем больше будет магнитный поток (Ф). Так как через катушку течет электрический ток, значит, через нее проходит ток с Силой тока (I), а коэффициент между магнитным потоком и силой тока называется индуктивностью и вычисляется по формуле:

С научной же точки зрения, индуктивность – это способность извлекать энергию из источника электрического тока и сохранять ее в виде магнитного поля. Если ток в катушке увеличивается, магнитное поле вокруг катушки расширяется, а если ток уменьшается , то магнитное поле сжимается.

Самоиндукция

Катушка индуктивности обладает также очень интересным свойством. При подаче на катушку постоянного напряжения, в катушке возникает на короткий промежуток времени противоположное напряжение.

Это противоположное напряжение называется ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС зависит от значения индуктивности катушки. Поэтому, в момент подачи напряжения на катушку сила тока в течение долей секунд плавно меняет свое значение от 0 до некоторого значения, потому что напряжение, в момент подачи электрического тока, также меняет свое значение от ноля и до установившегося значения. Согласно Закону Ома:

где

I – сила тока в катушке , А

U – напряжение в катушке, В

R – сопротивление катушки, Ом

Как мы видим по формуле, напряжение меняется от нуля и до напряжения, подаваемого в катушку, следовательно и ток тоже будет меняться от нуля и до какого то значения. Сопротивление катушки для постоянного тока также постоянное.

И второй феномен в катушке индуктивности заключается в том, что если мы разомкнем цепь катушка индуктивности – источник тока, то у нас ЭДС самоиндукции будет суммироваться к напряжению, которое мы уже подали на катушку.

То есть как только мы разрываем цепь, на катушке напряжение в этот момент может быть в разы больше, чем было до размыкания цепи, а сила тока в цепи катушки будет тихонько падать, так как ЭДС самоиндукции будет поддерживать убывающее напряжение.

Сделаем первые выводы о работе катушки индуктивности при подаче на нее постоянного тока. При подаче на катушку электрического тока, сила тока будет плавно увеличиваться, а при снятии электрического тока с катушки, сила тока будет плавно убывать до нуля. Короче говоря, сила тока в катушке мгновенно измениться не может.

Типы катушек индуктивности

Катушки индуктивности делятся в основном на два класса: с магнитным и немагнитным сердечником. Снизу на фото катушка с немагнитным сердечником.

Но где у нее сердечник? Воздух – это немагнитный сердечник :-). Такие катушки также могут быть намотаны на какой-нибудь цилиндрической бумажной трубочке. Индуктивность катушек с немагнитным сердечником используется, когда индуктивность не превышает 5 миллигенри.

А вот катушки индуктивности с сердечником:

В основном используют сердечники из феррита и железных пластин. Сердечники повышают индуктивность катушек в разы. Сердечники в виде кольца (тороидальные) позволяют получить большую индуктивность, нежели просто сердечники из цилиндра.

Для катушек средней индуктивности используются ферритовые сердечники:

Катушки с большой индуктивностью делают как трансформатор с железным сердечником, но с одной обмоткой, в отличие от трансформатора.

Дроссель

Также есть особый вид катушек индуктивностей. Это так называемые дроссели. Дроссель – это катушка индуктивности, задача которой состоит в том, чтобы создать в цепи большое сопротивление для переменного тока, чтобы подавить токи высоких частот.

Постоянный ток через дроссель проходит без проблем. Почему это происходит, можете прочитать в этой статье. Обычно дроссели включаются в цепях питания усилительных устройств. Дроссели предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов (ВЧ-сигналов). На низких частотах (НЧ) они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические или ферритовые сердечники. Ниже на фото силовые дроссели:

Также существует еще один особый вид дросселей – это сдвоенный дроссель. Он представляет из себя две встречно намотанных катушки индуктивности. За счет встречной намотки и взаимной индукции он более эффективен. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания, а также в звуковой технике.

Что влияет на индуктивность?
От каких факторов зависит индуктивность катушки? Давайте проведем несколько опытов. Я намотал катушку с немагнитным сердечником. Ее индуктивность настолько мала, что LC – метр мне показывает ноль.
Имеется ферритовый сердечник
Начинаю вводить катушку в сердечник на самый край
LC-метр показывает 21 микрогенри.
Ввожу катушку на середину феррита
35 микрогенри. Уже лучше.
Продолжаю вводить катушку на правый край феррита
20 микрогенри. Делаем вывод, самая большая индуктивность на цилиндрическом феррите возникает в его середине. Поэтому, если будете мотать на цилиндрике, старайтесь мотать в середине феррита. Это свойство используется для плавного изменения индуктивности в переменных катушках индуктивности:

где
1 – это каркас катушки
2 – это витки катушки
3 – сердечник, у которого сверху пазик под маленькую отвертку. Вкручивая или выкручивая сердечник, мы тем самым изменяем индуктивность катушки.
Экспериментируем дальше. Давайте попробуем сжимать и разжимать витки катушки. Для начала ставим ее в середину и начинаем сжимать витки
Индуктивность стала почти 50 микрогенри!
А давайте-ка попробуем расправим витки по всему ферриту
13 микрогенри. Делаем вывод: для максимальной индуктивности мотать катушку надо “виток к витку”.
Убавим витки катушки в два раза. Было 24 витка, стало 12.
Совсем маленькая индуктивность. Убавил количество витков в 2 раза, индуктивность уменьшилась в 10 раз. Вывод: чем меньше количество витков – тем меньше индуктивность и наоборот. Индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

Давайте поэкспериментируем с ферритовым кольцом.
Замеряем индуктивность
15 микрогенри
Отдалим витки катушки друг от друга
Замеряем снова
Хм, также 15 микрогенри. Делаем вывод: расстояние от витка до витка не играет никакой роли в катушке индуктивности тороидального исполнения.
Мотнем побольше витков. Было 3 витка, стало 9.
Замеряем
Офигеть! Увеличил количество витков в 3 раза, а индуктивность увеличилась в 12 раз! Вывод: индуктивность меняется не прямолинейно виткам.
Если верить формулам для расчета индуктивностей, индуктивность зависит от “витков в квадрате”. Эти формулы я здесь выкладывать не буду, потому как не вижу надобности. Скажу только, что индуктивность зависит еще от таких параметров, как сердечник (из какого материала он сделан), площадь поперечного сечения сердечника, длина катушки.

Обозначение на схемах
Последовательное и параллельное соединение катушек индуктивности
При последовательном соединении индуктивностей, их общая индуктивность будет равняться сумме индуктивностей.
А при параллельном соединении получаем вот так:
При соединении индуктивностей должно выполняться правило, чтобы они были пространственно разнесены на плате. Это связано с тем, что при близком расположении друг друга их магнитные поля будут влиять с друг другом, и поэтому показания индуктивностей будут неверны. Не ставьте на одну железную ось две и более тороидальных катушек. Это может привести к неправильным показаниям общей индуктивности.
Резюме
Катушка индуктивности играет в электронике очень большую роль, особенно в приемопередающей аппаратуре. На катушках индуктивности строятся также различные фильтры для электронной радиоаппаратуры, а в электротехнике ее используют также в качестве ограничителя скачка силы тока.

Ребята из Паяльника забабахали очень неплохой видос про катушку индуктивности. Советую посмотреть в обязательном порядке:
Катушки индуктивности теория: разновидности, применение

Катушка индуктивности — винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Как следствие, при протекании через катушку переменного электрического тока, наблюдается её значительная инерционность.

Устройство обычно представляет собой винтовую, спиральную или винтоспиральную катушку из одножильного или многожильного изолированного провода, намотанного на цилиндрический, тороидальный или прямоугольный каркас из диэлектрика или плоскую спираль, волну или полоску печатного или другого проводника. Также бывают и бескаркасные катушки. Намотка может быть как однослойной (рядовая и с шагом), так и многослойная (рядовая, внавал, «универсал»). Намотка «универсал» имеет меньшую паразитную ёмкость.

Для увеличения индуктивности применяют сердечники из ферромагнитных материалов: электротехнической стали, пермаллоя, флюкстрола, карбонильного железа, ферритов. Также сердечники используют для изменения индуктивности катушек в небольших пределах.

Существуют также катушки, проводники которых реализованы на печатной плате.

Катушка индуктивности в электрической цепи хорошо проводит постоянный ток и в то же время оказывает сопротивление переменному току, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.

Основным параметром катушки индуктивности является её индуктивность, которая определяет, какой поток магнитного поля создаст катушка при протекании через неё тока силой 1 ампер. Типичные значения индуктивностей катушек от десятых долей мкГн до десятков Гн.

В катушках индуктивности помимо основного эффекта взаимодействия тока и магнитного поля наблюдаются паразитные эффекты, вследствие которых сопротивление катушки не является чисто реактивным. Наличие паразитных эффектов ведёт к появлению потерь в катушке.

Потери в проводах вызваны тремя причинами:

· Провода обмотки обладают омическим (активным) сопротивлением.

· Сопротивление провода обмотки возрастает с ростом частоты, что обусловлено скин-эффектом. Суть эффекта состоит в вытеснении тока в поверхностные слои провода. Как следствие уменьшается полезное сечение проводника и растет сопротивление.

· В проводах обмотки, свитой в спираль, проявляется эффект близости, суть которого состоит в вытеснении тока под воздействием вихревых токов и магнитного поля к периферии намотки. В результате сечение, по которому протекает ток, принимает серповидную форму, что ведёт к дополнительному возрастанию сопротивления провода.

Потери в диэлектрике (изоляции проводов и каркасе катушки) можно отнести к двум категориям:

· Потери от диэлектрика межвиткового конденсатора (межвитковые утечки и прочие потери характерные для диэлектриков конденсаторов).

· Потери от магнитных свойств диэлектрика (эти потери аналогичны потерям в сердечнике).

В общем случае можно заметить что для современных катушек общего применения потери в диэлектрике чаще всего пренебрежимо малы.

Потери в сердечнике складываются из потерь на вихревые токи, потерь на гистерезис и начальных потерь.

Потери на вихревые токи. Ток, протекающий по проводнику, индуцирует ЭДС в окружающих проводниках, например в сердечнике, экране и в проводах соседних витков. Возникающие при этом вихревые токи становятся источником потерь из-за сопротивления проводников.

Разновидности катушек индуктивности

Контурные катушки индуктивности. Эти катушки используются совместно с конденсаторами для получения резонансных контуров. Они должны иметь высокую стабильность, точность и добротность.

Катушки связи. Такие катушки применяются для обеспечения индуктивной связи между отдельными цепями и каскадами. Такая связь позволяет разделить по постоянному току цепи базы и коллектора и т. д. К таким катушкам не предъявляются жёсткие требования на добротность и точность, поэтому они выполняются из тонкого провода в виде двух обмоток небольших габаритов. Основными параметрами этих катушек являются индуктивность и коэффициент связи.

Вариометры. Это катушки, индуктивность которых можно изменять в процессе эксплуатации для перестройки колебательных контуров. Они состоят из двух катушек, соединённых последовательно. Одна из катушек неподвижная (статор), другая располагается внутри первой и вращается (ротор). При изменении положения ротора относительно статора изменяется величина взаимоиндукции, а следовательно, индуктивность вариометра. Такая система позволяет изменять индуктивность в 4 − 5 раз. В ферровариометрах индуктивность изменяется перемещением ферромагнитного сердечника.

Дроссели. Это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Применяются в цепях питания радиотехнических устройств в качестве фильтрующего элемента. Для сетей питания с частотами 50-60 Гц выполняются на сердечниках из трансформаторной стали. На более высоких частотах также применяются сердечники из пермаллоя или феррита. Особая разновидность дросселей — помехоподавляющие ферритовые бочонки (бусины) на проводах.

Сдвоенные дроссели две намотанных встречно катушки индуктивности, используются в фильтрах питания. За счёт встречной намотки и взаимной индукции более эффективны для фильтрации синфазных помех при тех же габаритах. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания; в дифференциальных сигнальных фильтрах цифровых линий, а также в звуковой технике. Т.е. предназначены как для защиты источников питания от попадания в них наведённых высокочастотных сигналов, так и во избежание засорения питающей сети электромагнитными помехами. На низких частотах используется в фильтрах цепей питания и обычно имеет ферромагнитный (из трансформаторной стали) или ферритовый сердечник.

Применение катушек индуктивности

· Катушки индуктивности (совместно с конденсаторами и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п..

· Катушки индуктивности используются в импульсных стабилизаторах как элемент, накапливающий энергию и преобразующий уровни напряжения.

· Две и более индуктивно связанные катушки образуют трансформатор.

· Катушка индуктивности, питаемая импульсным током от транзисторного ключа, иногда применяется в качестве источника высокого напряжения небольшой мощности в слаботочных схемах, когда создание отдельного высокого питающего напряжения в блоке питания невозможно или экономически нецелесообразно. В этом случае на катушке из-за самоиндукции возникают выбросы высокого напряжения, которые можно использовать в схеме, например, выпрямив и сгладив.

· Катушки используются также в качестве электромагнитов.

· Катушки применяются в качестве источника энергии для возбуждения индуктивно-связанной плазмы.

· Для радиосвязи — излучение и приём электромагнитных волн (магнитная антенна, кольцевая антенна).

o Рамочная антенна

o DDRR

o Индукционная петля

· Для разогрева электропроводящих материалов в индукционных печах.

· Как датчик перемещения: изменение индуктивности катушки может изменяться в широких пределах перемещением (вытаскиванием) сердечника.

· Катушка индуктивности используется в индукционных датчиках магнитного поля. Индукционные магнитометры были разработаны и широко использовались во времена Второй мировой войны.

Эффективные способы намотки, разработанные на нашем предприятии:

Позволяют снять ограничения на диапазоны применяемых напряжений, токов и температур. Снижают сечение провода, стоимость и массу катушек при тех же условиях эксплуатации. Либо позволяют повысить напряжения, токи и температуру эксплуатации при том же сечении провода.

Наши многолетние исследования показали, что наиболее эффективным способом охлаждения является воздушный. Применение дополнительных видов изоляции иногда бывает нежелательно и ухудшает свойства обмоток. Вместо изоляции мы применяем разделение обмотки на секции. Стремимся к увеличению площади контакта провода с мощными потоками воздуха.

1. Разделенная обмотка.

Лучшая альтернатива дополнительной изоляции. Обмотка разделена на любое количество секций, соединенных последовательно. Потенциал между секциями делится на количество секций. Потенциал между слоями делится на количество секций, помноженное на количество слоев. Потенциал между соседними витками в одном слое делится на количество секций, помноженное на количество слоев и количество витков в слое. Таким образом любое опасное пробивное напряжение можно снизить до электрозащитных показателей обыкновенного эмальпровода без применения особых электроизоляционных мер. Чем больше отдельных секций, тем лучше можно организовать охлаждение.

2. Бесконтактная обмотка.

Витки обмотки подвешены в воздухе на специальных растяжках. Не имеют механического, электрического и теплового контакта ни с какими другими материалами катушки, ни с каркасом, ни с корпусом, ни с электроизоляцией. Самое эффективное воздушное охлаждение, тепло- и электроизоляция.

3. Корпус в виде улитки.

Наиболее эффективным способом охлаждения обмоток мы считаем воздушное. Применение такого корпуса с вентиляторами и просчетом аэродинамических характеристик дает значительные преимущества.

4. Двухполупериодная обмотка.

Все новое – это хорошо забытое старое. Разделение обмотки на два плеча и включение через диодный мост дает попеременное включение плеч с частотой сети. В один полупериод одно плечо работает, другое отдыхает. Это позволяет применять обмотки с меньшим сечением. Особенно актуальна двухполупериодная обмотка там, где в небольшие габариты требуется поместить очень мощную обмотку с таким толстым проводом, который невозможно согнуть под требуемыми углами без повреждения. Или промышленность не выпускает настолько толстые шины, и таким образом можно перейти на меньшее сечение.

5. Трубопроводная обмотка.

Для работы на особо высоких температурных режимах. В качестве провода применяется медная труба, циркулирующая жидкость, насосы, теплообменники, хладогенераторы, резервуары.

6. Заливка компаундами с примесями на основе нитрида бора и другими для повышения теплопроводности компаунда. Либо виброустойчивая растяжка с применением специальных техпластин. Применяется на сложных виброударных режимах работы.

Наши специалисты разработают наиболее эффективный способ решения Ваших задач. Мы будем рады с Вами сотрудничать.

Ждем Ваших заказов.

Индуктивность. Виды катушек и контур. Работа и особенности

Индуктивность характеризует магнитные свойства цепи тока. Она прямо пропорциональна магнитному потоку и обратно пропорциональна силе тока в контуре.

Электрический ток во время протекания по контуру образует магнитное поле. Индуктивностью называют способность получать энергию от источника тока и создавать из нее магнитное поле.

При повышении тока на обмотке магнитное поле повышается, а при снижении уменьшается. Катушкой называется винтовая катушка в виде спирали из изолированного провода, с индуктивностью, при малой емкости и сопротивлении которая имеет единицу измерения Гн (Генри) и определяется по формуле:

L = Φ / I, где L – индуктивность катушки, I – сила тока, Φ – магнитный поток.

Катушка обладает некоторой особенностью. При подаче на нее постоянного напряжения, в ней образуется напряжение, противоположное по знаку, и длящееся очень короткий промежуток времени. Это явление назвали ЭДС самоиндукции. ЭДС – это электродвижущая сила.

При размыкании цепи напряжение и ЭДС суммируются поэтому, сначала ток будет иметь двойную величину, а затем упадет до нуля. Время падения тока зависит от величины индуктивности катушки.

Виды катушек

Катушки можно разделить на типы:

С магнитным сердечником. Его материалом может быть сталь, ферритовый сердечник. Они предназначены для увеличения величины индуктивности.
Без сердечника. Катушки наматываются в виде спирали, на бумажной трубке. Применяются для создания незначительной индуктивности (до 5 мГн).

Чаще всего применяют сердечники из пластин, выполненных из электротехнической стали, для снижения вихревых токов, а также сердечники в виде ферритовых колец различных размеров (тороидальные), обеспечивающие создание значительной индуктивности, в отличие от обычных цилиндрических сердечников.

Катушки со значительной величиной индуктивности выполняют в виде трансформатора с металлическим сердечником. От обычного трансформатора они отличаются числом обмоток. В такой катушке есть одна первичная обмотка, а вторичной нет.

Особенности

При соединении нескольких катушек по параллельной схеме, необходимо следить, чтобы они были расположены на плате друг от друга как можно дальше, во избежание взаимного влияния катушек друг на друга магнитными полями.
Расстояние между витками на тороидальном сердечнике не влияет на свойства индуктивной катушки.
Для создания наибольшей индуктивности витки на катушке необходимо наматывать вплотную между собой.
При использовании в качестве сердечника ферритового цилиндра с наибольшей индуктивностью будет центр.
Чем меньше число витков на катушках, тем ниже у них индуктивности.
При последовательной схеме соединения катушек, общая индуктивность цепи складывается из индуктивностей каждой катушки.

Емкость катушки

Витки обмотки катушки отделены друг от друга диэлектрическим слоем, поэтому они образуют своеобразный конденсатор, который характеризуется своей емкостью. В катушках, имеющих несколько слоев обмотки, емкость образуется между слоями. В результате, катушка имеет свойство не только индуктивности, но и емкости.

Чаще всего емкость катушки оказывает отрицательное воздействие на элементы электрической схемы. Поэтому от емкости катушки избавляются разными способами. Например, каркас катушки изготавливают особой формы, витки наматывают по специальной технологии. При намотке катушки виток к витку, ее емкость также повышается.

Колебательный контур

Если подключить конденсатор и катушку по схеме, изображенной на рисунке, то получается контур колебаний, который широко применяется в радиотехнических устройствах.

Если навести ЭДС в катушке или зарядить конденсатор, то в контуре будут происходить некоторые колебательные процессы. Конденсатор при разряде возбуждает магнитное поле в катушке индуктивности. При истощении заряда конденсатора, катушка возвращает энергию снова в конденсатор, но с противоположным знаком, с помощью ЭДС самоиндукции. Такой процесс повторяется в виде электромагнитных синусоидальных колебаний.

Частота таких колебаний является резонансной частотой, зависящей от индуктивности катушки и емкости конденсатора. Колебательный контур, соединенный по параллельной схеме имеет значительное сопротивление на частоте резонанса. Это дает возможность применять его для избирательности частоты в цепях входа в радиоаппаратуре, а также в усилителях частоты и схемах генераторов частоты.

При параллельной схеме соединения контура колебаний имеются два реактивных элемента, которые обладают разной силой реактивности. Применение такого типа контура позволяет сделать вывод, что при параллельном соединении элементов необходимо суммировать только их проводимости, а не сопротивления. На частоте резонанса сумма проводимостей элементов контура нулевая, что позволяет говорить о сопротивлении переменному току стремящемуся к бесконечности.

За 1 период колебаний действия контура происходит обмен энергией между катушкой и емкостью. В таком случае образуется контурный ток, значительно превосходящий величину тока во внешней цепи.

Индуктивность и конденсатор

Токоведущие части различных устройств могут образовывать индуктивности. Такими частями являются предохранители, токоотводящие шины, соединительные выводы и другие аналогичные части. Если дополнительно присоединить к конденсатору шины, то образуется индуктивность, которая оказывает влияние на работу электрической цепи. Также, на работоспособность цепи влияет емкость и сопротивление.

Индуктивности, образующияся на частоте резонанса вычисляется по формуле:

C_e = C / (1 – 4Π2f2LC), где C_e – это емкость конденсатора (эффективная), f – частота тока, L – индуктивность катушки, С – действительная емкость, П – число «пи».

Величина индуктивности должна всегда учитываться в схемах с силовыми конденсаторами большой емкости. В схемах с импульсными конденсаторами важным фактором является значение собственной индуктивности. Разряд таких конденсаторов происходит на индуктивные контуры, делящиеся на виды:

Колебательные.
Апериодические.

В конденсаторе индуктивность зависит от вида соединения элементов в схеме. При параллельной схеме это значение складывается из индуктивностей элементов схемы. Для снижения индуктивности электрического устройства, необходимо токопроводящие части конденсатора расположить таким образом, чтобы магнитные потоки компенсировались, то есть, проводники с одним направлением тока располагают как можно дальше друг от друга, а с противоположным направлением – рядом друг с другом.

При сближении токоведущих частей и уменьшении диэлектрического слоя можно добиться снижения индуктивности секции конденсатора. Это достигается с помощью разделения одной секции на несколько небольших емкостей.

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.

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

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).

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».

Типы катушек индуктивности

Катушкой индуктивности называется пассивный компонент, представляющий собой деталь имеющую обмотку в виде изолированной спирали, которая обладает свойством способным концентрировать переменное магнитное поле. Катушки индуктивности, в отличие от унифицированных резисторов и конденсаторов, являются нестандартными изделиями, а их конфигурация определяется из расчёта на определённое устройство.

Катушки индуктивности обладают характерными параметрами такими как: собственная емкость, добротность, индуктивность и температурная стабильность.

Величина индуктивности катушки прямо пропорциональна габаритным размерам и числу её витков. Индуктивность также зависит от материала сердечника устанавливаемого в катушку и применяемого экрана.

Катушка индуктивности без отводов

Катушка индуктивности с отводами

Вводя в катушку индуктивности стержень, который может быть изготовлен из, феррита, магнетита, железа и т.д. ее индуктивность заметно увеличивается. Подобное свойство позволяет уменьшить общее количество витков катушки и получить требуемую индуктивность. Индуктивность катушки можно регулировать поворотом резьбового сердечника.

В диапазоне коротких волн ( KB ) и ультра коротких волн ( УКВ ) используются катушки с относительно малой индуктивностью. В таких катушках монтируются латунные или алюминиевые сердечники, которые позволяют регулировать индуктивность в пределах плюс минус пяти процентов.

На величину активного сопротивления влияет сопротивление самой обмотки катушки и сопротивлением, из-за потерь электрической энергии в каркасе, сердечнике, экране. Чем меньше величина активного сопротивление, тем выше добротность катушки, а следовательно и ее качество.

Катушка индуктивности магнитодиэлектрическим сердечником

Катушка индуктивности с ферритовым и ферромагнитным сердечником

Индуктивность с диамагнитным сердечником (медь, алюминий, латунь)

Витки катушки, зачастую разделяются слоем изоляции, и тем самым образуют элементарный конденсатор, обладающий некоторой емкостью. Между отдельными слоями многослойных катушек индуктивности неизбежно образуется ёмкость. Из этого следует, что помимо индуктивности, катушки обладают некоторой емкостной величиной. Наличие собственной емкости катушки является нежелательным фактором, и ее, как правило, стараются уменьшить. Для этих целей используются различные конструкции форм каркасов катушек и специальные технологии намотки провода.

Катушки индуктивности, как правило, наматываются медным проводником, покрытым эмалевой или эмалево-шелковой изоляцией. В случае если требуется намотать катушки для ( ДВ ) длинноволнового и ( СВ ) средневолнового диапазонов используют одножильные проводники типов ПЭЛШО, ПЭЛШД, ПЭЛ, ПЭТ и др. а для ( KB ) коротковолнового и ( УКВ ) ультракоротковолнового диапазонов обычно наматывают проводники одножильного сечения типов ПЭЛ, ПЭЛУ, ПЭТ и др.

Технология намотки катушек индуктивности может быть различного исполнения. Имеется несколько наиболее распространённых способов укладки провода, это может быть сплошная намотка или с шагом, намотка навалом, а так же типа «универсаль».

Намотка в один слой применяется для изготовления катушек, которые работают в диапазоне коротких и ультракоротких волн. Как правило, индуктивность подобных катушек составляет от нескольких десятков до 500 мкГ. Каркас однослойных катушек имеет цилиндрическую форму и изготовляется из разнообразных материалов с диэлектрическими свойствами.

В случае если требуется получить достаточно большую индуктивность катушки( свыше 500 мкГ), оставляя её минимальные размерные параметры, применяют намотку несколькими слоями. Подобные катушки имеют большую внутреннюю емкость и для ее уменьшения провод укладывают в навал или типа «универсаль».

Катушка с изменяющейся индуктивностью

Катушка с подстройкой

Экранированная индуктивность

Дроссель

Дроссель, это та же катушка индуктивности, которая обладает большим сопротивлением переменному и малым сопротивлением постоянному току. Дроссели используются в качестве электронных компонентов в различных электротехнических и радиотехнических приборах и устройствах.

В радиоэлектронной аппаратуре применяются высокочастотные и низкочастотные дроссели. Дроссели изготовляют с однослойной навивкой, или укладкой проволоки типа «универсаль». Дроссели так же наматываются по секциям, чтобы уменьшить собственную емкость.

Обозначение дросселей на принципиальных схемах производится аналогично катушкам индуктивности и выглядит в виде четырех полуокружностей соединенных между собой.

для чего она нужна и как работает, параметры

Индукционная катушка — это дроссель или изолированный проводник. Используется электрический каркас, композитные вставки. При рассмотрении понятия необходимо изучить свойства, основные особенности катушки индуктивности.

Определение устройства

Катушка индуктивности — это устройство, которое обладает малой емкостью и значительным сопротивлением. Дроссель является отменным проводником электрического тока, учитывается высокий показатель инерционности. Устройства применяются в качестве свернутого изолированного проводника. Винтовые, спиральные модификации способны справляться с помехами, колебаниями в сети.

Индукционная катушка

Важно! Устройство работает в цепях переменного тока при низкой и высокой частоте.

Назначение и принцип действия

Специалисты задаются вопросом, зачем нужна токовая катушка индуктивности в цепи, и для этого необходимо разобраться в показателях. Коэффициент ЭДС (электродвижущая сила) показывает разницу между энергией и магнитным потоком. Устройства самоиндукции способны влиять на изменения в цепи. Чаще всего дроссели применяются в силовых установках. Они способны контролировать уровень напряжения, не допускают разрыва цепи.

Устройства самоиндукции

Также компоненты устанавливаются на пару с конденсаторами либо резисторами. Благодаря работе катушки фильтры находятся в безопасности. Теперь вызывает интерес, как включается индукционная катушка. Принцип работы построен на изоляции проводников. В конструкции используется электрический каркас с различным сечением. За счёт намоток обеспечивается распределение ёмкости на дросселе.

Интересно! Витки наматываются с определенным шагом, многое зависит от типа катушки.

Виды и типы

Различают низкочастотные, высокочастотные модели. В отдельную категорию выделяют винтовые, спиральные катушки. Также существуют модификации, которые используются в радиотехнике. Они подходят для защиты конденсатора либо резонансных контуров.

Устройства в радиотехнике

Для трансформаторов годятся катушки с усилителем каскадом. В последнюю категорию выделены вариометры, основное отличие — высокая частота колебательных контуров. Дроссели могут быть одинарными либо сдвоенными. От этого зависит показатель индуктивности и питания системы.

Низкочастотные

Для включения в электрическую цепь, применяется низкочастотная катушка индуктивности. Она предназначена для подавления переменного тока. В формуле учитывается циклическая частота и показатели индуктивности. За основу в устройствах берётся сердечник, который изготавливается из стали. Он может быть с фильтрами либо без них.

Чтобы влиять на частоту, происходит игра с сопротивлением. В цепи постоянного тока напряжение должно быть неизменным. С целью понижения частоты применяются фильтры. Основная проблема — это малая ёмкость. Чтобы детально ознакомиться с дросселем, стоит подробнее узнать о резонансной частоте, которая выделяется на контуре рабочего сигнала.

Когда в цепях повышается напряжение, на каркас оказывается нагрузка. В цепи постоянного тока задействуются непрозрачные проволочные резисторы. Также для этих целей подходят однослойные катушки типа «универсал». Их особенность — использование ферритовых стержней.

Низкочастотная катушка

Высокочастотные

Устройства изготавливаются с различными типами обмотки. Речь идет о наборе преимуществ, которые спасают в той или иной ситуации. Сфера применения элементов широка, учитывается значительная частота модуляции. Таким образом удается бороться с повышенным сопротивлением металлов. У катушек имеется сердечник.

Основная задача — это модуляция частоты генератора. Она происходит за счёт усиления сигнала, и за процессом можно проследить при подключении осциллографа. Многие высокочастотные катушки не отличаются стабильной работой, поскольку применяется керамический каркас. У него малый срок годности, плюс они восприимчивы к повышенной влажности.

Интересно! Современные товары изготавливаются из алюминия и являются компактными.

Электрикам известны контурные, безконтурные модификации высокой частоты. В зависимости от намотки учитывается стабильность электрических параметров. У моделей высокой частоты могут применяться магниты и провода. Речь идет о порошковых материалах, сделанных из диэлектриков.

Процесс изготовления связан с методом холодного прессования. Индуктивные датчики отличаются по защищенности. На предприятиях элементы могут погружать в раствор либо продевать в трубку. Это делается с целью избежания коротких замыканий. Мировые производители решают проблему путем использование вторичного витка.

Высокочастотная катушка

У моделей значительное сопротивление и есть проблема с концентрацией электролита. Таким образом изменяются свойства катушки индуктивности. Проводимость раствора падает и повышается частота электромагнитного поля.

Основные технические параметры

Катушки индуктивности имеют следующие характеристики:

добротность отклонения;
эффективность;
начальная индуктивность;
температура;
стабильность;
предельная емкость;
номинальная индуктивность.

Стабильность демонстрирует свойства устройства при изменении условий использования. Температура фиксируется вследствие различных причин. Многое зависит от размера каркаса. Когда температура уменьшается, индуктивность также снижается. Современные параметры — это цикличность, которая является отношением температуры к линейному расширению. Учитывается изменение в керамической основе плюс показатель плотности.

Температура отслеживается на горячей намотке. В этом плане хорошо себя показали многослойные дроссели с сердечником, которые сделаны из карбонильного железа. Ёмкость отображает количество витков катушки, берется в расчет количество секций и контуров. Высокочастотные модели считаются более емкостными и стабильными.

Емкостные катушки

Номинальная индуктивность — это параметр, который учитывает изменение размеров волны. Измерение происходит в микрогенрах. Если смотреть на формулу, учитывается количество витков, длина намотки, плюс диаметр катушки.

Маркировка

При рассмотрении катушек индуктивности оценивается цветовая и кодовая маркировка. Если смотреть на первые цифры, отображается показатель индуктивности. Далее учитывается параметр отклонения:

Серебряный 0,01 мкГн, 10%.
Золотой 0,1 мкГн, 5%.
Черный 0,1мкГн, 20%.
Коричневый 1,1 мкГн.
Красный 2, 2 мкГн.
Оранжевый 1 мкГн.
Желтый 4 мкГн.
Зеленый 5 мкГн.
Голубой 6 мкГн.
Фиолетовый 7мкГн.
Серый 8 мкГн.
Белый 9 мкГн.

Маркировка

В нестабильной цепи переменного электрического тока не обойтись без катушки индуктивности. Выше описаны основные типы изолированных проводников, продемонстрированы их параметры. Учитывается уровень частоты, а также свойства.

Катушка индуктивности. Устройство и принцип работы.

Приветствую всех на нашем сайте!

Мы продолжаем изучать электронику с самых основ, и темой сегодняшней статьи будет катушка индуктивности. Забегая вперед скажу, что сначала мы обсудим теоретические аспекты, а несколько будущих статей посвятим целиком и полностью рассмотрению различных электрических схем, в которых используются катушки индуктивности, а также элементы, которые мы изучили ранее в рамках нашего курса – резисторы и конденсаторы.

Устройство и принцип работы катушки индуктивности.

Как уже понятно из названия элемента – катушка индуктивности, в первую очередь, представляет из себя именно катушку 🙂 То есть большое количество витков изолированного проводника. Причем наличие изоляции является важнейшим условием – витки катушки не должны замыкаться друг с другом. Чаще всего витки наматываются на цилиндрический или тороидальный каркас:

Важнейшей характеристикой катушки индуктивности является, естественно, индуктивность, иначе зачем бы ей дали такое название 🙂 Индуктивность – это способность преобразовывать энергию электрического поля в энергию магнитного поля. Это свойство катушки связано с тем, что при протекании по проводнику тока вокруг него возникает магнитное поле:

А вот как выглядит магнитное поле, возникающее при прохождении тока через катушку:

В общем то, строго говоря, любой элемент в электрической цепи имеет индуктивность, даже обычный кусок провода. Но дело в том, что величина такой индуктивности является очень незначительной, в отличие от индуктивности катушек. Собственно, для того, чтобы охарактеризовать эту величину используется единица измерения Генри (Гн). 1 Генри – это на самом деле очень большая величина, поэтому чаще всего используются мкГн (микрогенри) и мГн (милигенри). Величину индуктивности катушки можно рассчитать по следующей формуле:

L = \frac{\mu_0\thinspace \mu S N^2}{l}

Давайте разберемся, что за величину входят в это выражение:

\mu_0 – магнитная проницаемость вакуума. Это табличная величина (константа) и равна она следующему значению: \mu_0 = 4 \pi \cdot 10^{-7}\medspace\frac{Гн}{м}
\mu – магнитная проницаемость магнитного материала сердечника. А что это за сердечник и для чего он нужен? Сейчас выясним. Дело все в том, что если катушку намотать не просто на каркас (внутри которого воздух), а на магнитный сердечник, то индуктивность возрастет многократно. Посудите сами – магнитная проницаемость воздуха равна 1, а для никеля она может достигать величины 1100. Вот мы и получаем увеличение индуктивности более чем в 1000 раз
S – площадь поперечного сечения катушки
N – количество витков
l – длина катушки

Из формулы следует, что при увеличении числа витков или, к примеру, диаметра (а соответственно и площади поперечного сечения) катушки, индуктивность будет увеличиваться. А при увеличении длины – уменьшаться. Таким образом, витки на катушке стоит располагать как можно ближе друг к другу, поскольку это приведет к уменьшению длины катушки.

С устройством катушки индуктивности мы разобрались, пришло время рассмотреть физические процессы, которые протекают в этом элементе при прохождении электрического тока. Для этого мы рассмотрим две схемы – в одной будем пропускать через катушку постоянный ток, а в другой -переменный!

Катушка индуктивности в цепи постоянного тока.

Итак, в первую очередь, давайте разберемся, что же происходит в самой катушке при протекании тока. Если ток не изменяет своей величины, то катушка не оказывает на него никакого влияния. Значит ли это, что в случае постоянного тока использование катушек индуктивности и рассматривать не стоит? А вот и нет 🙂 Ведь постоянный ток можно включать/выключать, и как раз в моменты переключения и происходит все самое интересное. Давайте рассмотрим цепь:

Резистор выполняет в данном случае роль нагрузки, на его месте могла бы быть, к примеру, лампа. Помимо резистора и индуктивности в цепь включены источник постоянного тока и переключатель, с помощью которого мы будем замыкать и размыкать цепь. Что же произойдет в тот момент когда мы замкнем выключатель?

Ток через катушку начнет изменяться, поскольку в предыдущий момент времени он был равен 0. Изменение тока приведет к изменению магнитного потока внутри катушки, что, в свою очередь, вызовет возникновение ЭДС (электродвижущей силы) самоиндукции, которую можно выразить следующим образом:

\varepsilon_s = -\frac{d\Phi}{dt}

Возникновение ЭДС приведет к появлению индукционного тока в катушке, который будет протекать в направлении, противоположном направлению тока источника питания. Таким образом, ЭДС самоиндукции будет препятствовать протеканию тока через катушку (индукционный ток будет компенсировать ток цепи из-за того, что их направления противоположны). А это значит, что в начальный момент времени (непосредственно после замыкания выключателя) ток через катушку I_L будет равен 0. В этот момент времени ЭДС самоиндукции максимальна. А что же произойдет дальше? Поскольку величина ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока, то она будет постепенно ослабевать, а ток, соответственно, наоборот будет возрастать. Давайте посмотрим на графики, иллюстрирующие то, что мы обсудили:

На первом графике мы видим входное напряжение цепи – изначально цепь разомкнута, а при замыкании переключателя появляется постоянное значение. На втором графике мы видим изменение величины тока через катушку индуктивности. Непосредственно после замыкания ключа ток отсутствует из-за возникновения ЭДС самоиндукции, а затем начинает плавно возрастать.

Напряжение на катушке наоборот в начальный момент времени максимально, а затем уменьшается. График напряжения на нагрузке будет по форме (но не по величине) совпадать с графиком тока через катушку (поскольку при последовательном соединении ток, протекающий через разные элементы цепи одинаковый). Таким образом, если в качестве нагрузки мы будем использовать лампу, то они загорится не сразу после замыкания переключателя, а с небольшой задержкой (в соответствии с графиком тока).

Аналогичный переходный процесс в цепи будет наблюдаться и при размыкании ключа. В катушке индуктивности возникнет ЭДС самоиндукции, но индукционный ток в случае размыкания будет направлен в том же самом направлении, что и ток в цепи, а не в противоположном, поэтому запасенная энергия катушки индуктивности пойдет на поддержание тока в цепи:

После размыкания ключа возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока через катушку, поэтому ток достигает нулевого значения не сразу, а по истечении некоторого времени. Напряжение же в катушке по форме идентично случаю замыкания переключателя, но противоположно по знаку. Это связано с тем, что изменение тока, а соответственно и ЭДС самоиндукции в первом и втором случаях противоположны по знаку (в первом случае ток возрастает, а во втором убывает).

Кстати, я упомянул, что величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока, так вот, коэффициентом пропорциональности является ни что иное как индуктивность катушки:

\varepsilon_s = -L\medspace\frac{dI}{dt}

На этом мы заканчиваем с катушками индуктивности в цепях постоянного тока и переходим к цепям переменного тока.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

Рассмотрим цепь, в которой на катушку индуктивности подается переменный ток:

Давайте посмотрим на зависимости тока и ЭДС самоиндукции от времени, а затем уже разберемся, почему они выглядят именно так:

Зависимость тока и ЭДС самоиндукции в катушке в цепи переменного тока

Как мы уже выяснили ЭДС самоиндукции у нас прямо пропорциональна и противоположна по знаку скорости изменения тока:

\varepsilon_L = -L\medspace\frac{dI}{dt}

Собственно, график нам и демонстрирует эту зависимость! Смотрите сами – между точками 1 и 2 ток у нас изменяется, причем чем ближе к точке 2, тем изменения меньше, а в точке 2 в течении какого-то небольшого промежутка времени ток и вовсе не изменяет своего значения. Соответственно скорость изменения тока максимальна в точке 1 и плавно уменьшается при приближении к точке 2, а в точке 2 равна 0, что мы и видим на графике ЭДС самоиндукции. Причем на всем промежутке 1-2 ток возрастает, а значит скорость его изменения положительна, в связи с этим на ЭДС на всем этом промежутке напротив принимает отрицательные значения.

Аналогично между точками 2 и 3 – ток уменьшается – скорость изменения тока отрицательная и увеличивается – ЭДС самоиндукции увеличивается и положительна. Не буду расписывать остальные участки графика – там все процессы протекают по такому же принципу 🙂

Кроме того, на графике можно заметить очень важный момент – при увеличении тока (участки 1-2 и 3-4) ЭДС самоиндукции и ток имеют разные знаки (участок 1-2: \varepsilon < 0, i > 0, участок 3-4: \varepsilon > 0, i < 0). Таким образом, ЭДС самоиндукции препятствует возрастанию тока (индукционные токи направлены “навстречу” току источника).

А на участках 2-3 и 4-5 все наоборот – ток убывает, а ЭДС препятствует убыванию тока (поскольку индукционные токи будут направлены в ту же сторону, что и ток источника и будут частично компенсировать уменьшение тока).

И в итоге мы приходим к очень интересному факту – катушка индуктивности оказывает сопротивление переменному току, протекающему по цепи. А значит она имеет сопротивление, которое называется индуктивным или реактивным и вычисляется следующим образом:

X_L = w\medspace L

Где w – круговая частота: w = 2 \pi f. [/latex]f[/latex] – это частота переменного тока. Таким образом, чем больше частота тока, тем большее сопротивление будет ему оказывать катушка индуктивности. А если ток постоянный (f = 0), то реактивное сопротивление катушки равно 0, соответственно, она не оказывает влияния на протекающий ток.

Давайте вернемся к нашим графикам, которые мы построили для случая использования катушки индуктивности в цепи переменного тока. Мы определили ЭДС самоиндукции катушки, но каким же будет напряжение u? Здесь все на самом деле просто! По 2-му закону Кирхгофа:

u + \varepsilon_L = 0

А следовательно:

u = – \varepsilon_L

Построим на одном графике зависимости тока и напряжения в цепи от времени:

Сдвиг фаз при включении катушки индуктивности

Как видите ток и напряжение сдвинуты по фазе (ссылка) друг относительно друга, и это является одним из важнейших свойств цепей переменного тока, в которых используется катушка индуктивности:

При включении катушки индуктивности в цепь переменного тока в цепи появляется сдвиг фаз между напряжением и током, при этом ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода.

Вот и с включением катушки в цепь переменного тока мы разобрались!

На этом, пожалуй, закончим сегодняшнюю статью, она получилась уже довольно объемной, поэтому разговор о катушках индуктивности мы продолжим в следующий раз. Так что до скорых встреч, будем рады видеть вас на нашем сайте!

Введение в Индукторы — Что такое Индуктор, Основы, Типы и Работа Индукторов

Один пассивный компонент, который всегда остается неясным — это индуктивности . Это структуры, подобные катушке, которые вы найдете в большинстве силовых электронных схем, и именно благодаря своим свойствам ваши трансформаторы работают. Причина, по которой многие люди не понимают индукторов, заключается в том, что они изменяют не только электрическое поле, но и магнитное поле вокруг него. В этом уроке мы поймем основы Inductor и расскажем о нем, чтобы мы знали, как и когда его использовать в наших приложениях.

Что такое индуктор?

Индуктор , пожалуй, самый простой из всех электронных компонентов, сконструированный во многом как резистор — простая длина провода, который намотан. Однако здесь сопротивление — это не то свойство, которое мы ищем. Это то, что происходит из-за формы провода — катушки — оно создает магнитное поле, когда через него проходит ток. Это индуцированное магнитное поле придает этому проволоку некоторые интересные электрические свойства, особенно индуктивность, что дает этим частям их имя.

Разница между индуктором и конденсатором

Мы уже узнали о конденсаторе в предыдущей статье. И теперь, когда вы узнали основы индуктора, у вас может возникнуть вопрос: « В чем разница между индуктором и конденсатором? ”

Перво-наперво, прежде всего, накапливается энергия, когда на него подается потенциал напряжения, но конденсатор накапливает энергию в форме электрического поля, а индуктор накапливает энергию в форме магнитного поля.Хорошо, но как это влияет на его производительность.

Нам нужно глубоко вкопаться, чтобы понять это, но сейчас вы можете просто вспомнить, что конденсатор пытается выровнять напряжение в цепи, то есть ему не нравится изменение потенциала на каждом компоненте, и, следовательно, он будет заряжаться. или разрядить, чтобы выровнять напряжение. Индуктор, с другой стороны, не любит изменение тока в цепи, поэтому при изменении тока он будет заряжаться или разряжаться для выравнивания тока в цепи.

Также помните, что индуктор меняет полярность при разряде, поэтому потенциал во время зарядки будет противоположен потенциалу во время разряда.

Символы для индукторов

Как и многие другие электронные компоненты, символ для индуктора является упрощенной пиктограммой того, как он на самом деле выглядит:

Линии рядом с символом представляют материал ядра — то, что мы обсудим позже.

Работа индуктора

Индуктор, как уже упоминалось, это просто катушка провода.

Прежде чем мы перейдем к чему-либо еще, давайте зададимся вопросом, почему катушка?

Как мы уже знаем, любой проводник с током генерирует магнитное поле следующим образом:

Однако, если вы включите значение тока в формулы, то вы поймете, что создаваемое магнитное поле крошечно — практически ничтожно, если только токи не могут быть слишком высокими, порядка мегаампер.

Итак, чтобы увеличить магнитное поле, создаваемое определенной длиной провода, мы завернем его в форму катушки. Это увеличивает магнитное поле, вот так:

Эту форму также называют соленоидом .

Когда на клеммы индуктора подается напряжение, текущий ток создает магнитное поле. Это магнитное поле снова создает индуктивный ток в индукторе противоположной полярности, согласно закону Ленца.Токи не компенсируют друг друга — скорее, индуцированный ток активно пытается противостоять входящему току из-за напряжения на индуктивности. Общий результат этой битвы состоит в том, что ток через индуктор не может быстро меняться — это всегда линейный наклон.

Измерение индуктора

Рабочее поведение индуктора ставит интересный вопрос — как мы можем количественно измерить поведение индуктора в терминах, которые легко измеримы?

Мы могли бы попробовать измерить индукторы по магнитному полю, которое они создают.Как только мы это делаем, мы сталкиваемся с проблемами. Магнитное поле, создаваемое индуктором, зависит от тока, который проходит через него, поэтому даже маленький индуктор может создать большое магнитное поле.

Вместо этого мы могли бы использовать тот же подход, который мы использовали для конденсаторов, и мы можем определить индуктивность цепи как изменение напряжения, вызванное, когда ток изменяется с определенной скоростью.

Математически,

V = L (dI / dt)

Где V — напряжение, L — индуктивность, I — ток, а t — период времени.

Индуктивность, «L», измеряется в Генри, названном в честь Джозефа Генри, американского ученого, открывшего электромагнитную индукцию.

Формула для расчета индуктивности катушки проволоки дается по следующей формуле:

L = (µn2a) / л

Где L — индуктивность в Генри, µ — постоянная проницаемости, т. Е. Коэффициент того, насколько легко магнитное поле может быть создано в данной среде, n — число витков, a — площадь катушки, а l — площадь длина катушки.

Опять же, Генри — очень большая единица, поэтому практически индукторы измеряются в микроГенри, штат Огайо, что составляет миллионную часть Генри, или миллиГенри, млн. Час, что составляет тысячную часть Генри. Иногда вы можете даже обнаружить очень малую индуктивность, измеренную в нано-генри, которая составляет одну тысячную доли мкГн.

Различные типы индукторов

Теперь µ в приведенном выше уравнении имеет некоторые интересные следствия. Это говорит о том, что магнитным полем внутри индуктора можно манипулировать.Как упомянуто выше, иногда магнитное поле, созданное даже соленоидом, иногда не соответствует требованиям. Вот почему почти во всех случаях вы найдете индукторы, сформированные вокруг материала сердечника.

Ядра — это материалы, которые поддерживают создание магнитного поля. Они обычно сделаны из железа и его соединений, таких как феррит (который является оксидом железа). С помощью сердечника вы можете получить большее магнитное поле, чем без него.

1. ИНДУКТОРЫ ВОЗДУШНОГО ЯДРА:

Как следует из названия, этот тип индуктора не имеет сердечника — материал сердечника — воздух! Поскольку воздух имеет относительно низкую проницаемость, индуктивность индукторов с воздушным сердечником довольно низкая — редко превышает 5 мкГн.Поскольку они имеют низкую индуктивность, скорость нарастания тока достаточно высока для приложенного напряжения, что делает их способными обрабатывать высокие частоты. Они в основном используются в радиочастотных цепях.

2. ИНДУКТОРЫ ЖЕЛЕЗНОГО ЯДРА

Железо, пожалуй, самый узнаваемый магнитный материал, что делает его идеальным выбором для индукторов. Они принимают форму индукторов с железным сердечником. Они обычно используются для низкочастотной линейной фильтрации, поскольку они могут быть довольно громоздкими и иметь большую индуктивность.Они также используются в аудиооборудовании.

3. ОСНОВНЫЕ ИНДУКТОРЫ FERRITE

Феррит это просто порошок оксидов железа. Этот порошок смешивают с эпоксидной смолой и формуют для образования сердечников, вокруг которых могут быть намотаны провода. Индукторы с ферритовым сердечником легко узнаваемы благодаря их серовато-черному цвету. Они также очень хрупкие и легко ломаются. Они являются наиболее широко используемыми типами индукторов, поскольку проницаемость можно точно контролировать, контролируя соотношение феррита и эпоксидной смолы в смеси.

последовательно-параллельных индукторов

Индукторы, соединенные последовательно и параллельно, ведут себя совершенно противоположно конденсаторам.

Например, чтобы рассчитать индуктивность группы индукторов последовательно, вы можете просто суммировать значения отдельных индуктивностей.

L = L1 + L2 +… + Ln

Где L — общая индуктивность, а L1, L2 … Ln — отдельные индуктивности.

Предположим, у вас есть два индуктора, один измеряет 10 мкГн, а другой 15 мкГн, а затем, последовательно соединяя их, вы получаете общую индуктивность 25 мкГн.

параллельно индукторы ведут себя так же, как резисторы параллельно, индуктивность определяется как:

1 / L = 1 / L1 + 1 / L2 +… + 1 / Ln

Где L — общая индуктивность, а L1, L2 … Ln — отдельные индуктивности.

Таким образом, если вы подключите две индуктивности 10 мкГн параллельно, вы получите индуктивность 5 мкГн.

Полезные формулы для индукторов

1. ЭНЕРГИЯ, СОХРАНЕННАЯ ИНДУКТОРАМИ:

Индукторы могут накапливать энергию так же, как конденсаторы, но энергия исчезает, когда вы отключаете питание, и магнитное поле разрушается. Другими словами, индуктор без питания не может поддерживать свое магнитное поле.

E = ½ * L * I2

Где E — энергия в Джоулях, L — индуктивность в Генри, а I — ток в амперах.

Если у вас есть индуктор 20 мкГн, через который протекает ток 5А, то запас энергии будет 0,00025 Дж. В этом аспекте катушки индуктивности, подобно конденсаторам, также содержат очень мало энергии.

2. СКОРОСТЬ ТЕКУЩЕГО НАПРАВЛЕНИЯ

Эта формула уже обсуждалась, но стоит присмотреться.

V / L = dI / dt

Где V — напряжение, приложенное к индуктору, L — индуктивность, I — ток, а t — время.

Это говорит о том, что когда на индуктор подается постоянное напряжение, ток возрастает по линейному наклону. Это может быть полезно при создании линейных изменений тока, так же как конденсаторы создают линейные изменения напряжения при постоянном токе.

3. ИМПЕДАНС

Индукторы

имеют импеданс, который связан с частотой по формуле:

XL = 2π * f * L

Где XL — индуктивное сопротивление, f — частота в герцах, а L — индуктивность в Генри.

Поведение индуктивности в цепях

Удивительно, но катушки индуктивности практически бесполезны в цепях постоянного тока, поскольку протекает постоянный ток, а катушка индуктивности действует как кусочек провода.

Они находят большую часть своего использования в цепях переменного тока. Как упомянуто выше, они имеют импеданс, что делает их полезными для ограничения тока в цепи переменного тока, такой как балласты люминесцентных ламп.

Они также могут быть использованы для фильтрации сигналов.

В первом случае индуктор пропускает весь постоянный ток через него на землю, предотвращая выход всех низких частот на выход.На более высоких частотах сопротивление индуктора постоянно увеличивается, поэтому сигнал может проходить через выход, поэтому он называется фильтром верхних частот.

Во втором случае индуктор пропускает постоянный ток и низкие частоты, но блокирует все высокие частоты с выхода, и поэтому он называется фильтром нижних частот.

Индукторы в реальной жизни

Индукторы, поскольку они сделаны из медного провода и феррита, имеют тенденцию быть дорогими и находят большую часть их использования в радио, источниках питания и телекоммуникационном оборудовании.

В источниках питания используется свойство индуктора предотвращать внезапные изменения тока. Наряду с конденсатором он предотвращает внезапные изменения выходного напряжения и тока блока питания.

Радиочастотные схемы

используют интересную LC-цепь, называемую танком. Конденсатор заряжается и разряжается в индуктор, который создает его магнитное поле. Когда магнитное поле разрушается, создается напряжение и заряжает конденсатор. Это создает периодические колебания, которые можно использовать для генерации высоких частот.

Частота может быть рассчитана по формуле:

Где f — частота в герцах, L — индуктивность в Генри, а C — емкость в Фарадах.

Заключение

И это все практические знания, которые вам потребуются для работы с индукторами. Они являются по сути простыми устройствами и не так распространены, как их родственники по конденсаторам и резисторам, но все же очень полезны.

различных типов индукторов с приложениями

различные типы индукторов и их применения

В промышленности используются различные типы индукторов. Каждый из этих различных типов имеет свое специальное применение и применение, такое как фильтры, генераторы, изоляторы и т. Д. Поэтому важно знать об определенном типе индуктора перед его покупкой.

Что такое индуктор?

Мы уже поделились подробным постом об индукторах? Вы можете прочитать его здесь: Что такое индуктор — его работа, параметры, факторы и приложения

Ниже мы обсудим индукторов различных типов на основе различных факторов и их применения.

Например:

Индуктор с воздушным сердечником
Индуктор с ферромагнитным / железным сердечником
Индуктор с ферритовым сердечником
Индукторы с порошковым сердечником
Индукторы с керамическим сердечником
Индуктор с ламинированным стальным сердечником
Индуктор с тороидальным сердечником
Барабан Сердечник Индуктор
Многослойный Индуктор
Тонкопленочный Индуктор
Литой Индуктор
Парный Индуктор
Силовой Индуктор
Радиочастотный РЧ Индуктор
Дроссели
Переменные Индукторы

Тип Индуктора На их сердечнике:

Сердечник индуктора играет важную роль в его характеристиках.Материал и конструкция сердечника определяют индуктивность, текущую емкость и рабочую частоту индуктора.

на основе материала сердечника

Ниже приведены некоторые типы индукторов, классифицированные по материалу их сердечника:

Индуктор с воздушным сердечником:

Индукторы с воздушным сердечником имеют немагнитный сердечник, такой как пластик, керамика или просто воздух, как это предлагается своим очевидным названием.

Индуктор воздушного сердечника использует любой немагнитный материал в качестве сердечника для снижения потерь в сердечнике i.е. Вихревые токи и паразитные потери, особенно когда рабочая частота очень высока. Но использование немагнитного сердечника также снижает его индуктивность.

Они широко используются в радиочастотных приложениях из-за их низких потерь на высоких рабочих частотах.

Основным недостатком индуктора с воздушным сердечником является то, что механическая вибрация может влиять на его индуктивность.

Ферромагнитный / железный сердечник Индуктор:

Такой тип индуктора состоит из сердечника, который состоит из ферромагнитного материала.Они также известны как индукторы с железным сердечником.

Ферромагнитные материалы имеют магнитную природу, и их магнитный сердечник используется для значительного увеличения индуктивности катушки. Это связано с тем, что ферромагнитные материалы обладают высокой магнитной проницаемостью и увеличивают магнитное поле катушки.

Однако существуют некоторые недостатки использования ферромагнитного сердечника в виде потерь, называемых потерями в сердечнике. Потери в сердечнике включают потери на вихревые токи и потери на гистерезис.

Конструкция и использование различных типов ферромагнитных материалов для сердечника индуктора оказывает огромное влияние на его производительность. Вот почему индукторы с ферромагнитным сердечником классифицируются по многим типам.

Похожие сообщения:

Ферритовый сердечник Индуктор:

Эти типы индукторов используют ферритовый сердечник. Феррит представляет собой материал с высокой магнитной проницаемостью , изготовленный из смеси оксида железа (оксид железа, Fe ₂ O ₃) и небольшого процента других металлов, таких как никель, цинк, барий и т. Д.

Существует два типа ферритов, т. Е. твердых ферритов, и мягких ферритов.

Твердые ферриты используются в постоянных магнитах, поскольку они не размагничивают очень хорошо. Они не используются в индукторе из-за их высокой потери гистерезиса.
В то время как Мягкие ферриты намагниченность легко меняется и является хорошим проводником магнитного поля. Таким образом, они используются в трансформаторах и катушках индуктивности.

Ферритовый сердечник имеет очень низкую электрическую проводимость , которая уменьшает вихревые токи в сердечнике, что приводит к очень низким потерям на вихревые токи при высокой частоте.Следовательно, они могут быть использованы в высокочастотных приложениях.

Ферритовый материал очень дешев, так как он практически состоит из железной ржавчины и очень устойчив к коррозии.

Индукторы с порошковым сердечником из железа:

Сердечник из индукторов такого типа состоит из смеси зерен железа с органическим связующим, таким как эпоксидная смола и т. Д.

Эпоксидное изоляционное покрытие над частицами железа снижает потери на вихревые токи в основном. Поскольку размер частиц определяет вихревые токи в ядре.Меньший размер частицы, меньший индуцированный вихревой ток.

Воздушный зазор между частицами сердечника равномерно распределен, что снижает магнитную проницаемость сердечника. Поэтому ток насыщения этого ядра относительно очень высок.

Но, как мы знаем, железные сердечники очень чувствительны к потерям сердечника на высокой частоте. Таким образом, они используются для частоты ниже 100 кГц. Из-за более высокого тока насыщения они используются в приложениях большой мощности, главным образом в дросселях, таких как накопительные дроссели, диммерные дроссели, фильтрующие дроссели и т. Д.

Железный порошок очень дешевый, что делает такую конструкцию сердечника намного экономичнее, если размер не имеет значения.

Похожие сообщения:

Керамический сердечник Индукторы:

Керамика — это немагнитный материал, такой же, как воздух. Керамические сердечники используются для придания формы катушке и конструкции ее клемм. Поскольку это немагнитный материал, он обладает низкой магнитной проницаемостью и низкой индуктивностью. Но это обеспечивает снижение потерь в сердечнике. Он в основном доступен в SMD-упаковке и используется в приложениях, где требуются низкие потери в сердечнике, высокая добротность и низкая индуктивность.

Индуктор с сердечником из слоистой стали

В индукторах такого типа сердечник является многослойным, что означает, что он состоит из пучка тонких листов, расположенных друг над другом в плотной форме. Листы покрыты изоляцией для увеличения электрического сопротивления и предотвращения вихревых токов между ними. Поэтому потери на вихревые токи в индукторах с многослойным сердечником значительно снижаются. Они используются в приложениях высокой мощности.

Основано на конструкции сердечника

Геометрия сердечника также играет роль в производительности индуктора.Некоторые из этих конструкций приведены ниже:

Индуктор с тороидальным сердечником

Как следует из названия, эти типы индукторов имеют тороидальный сердечник, представляющий собой кольцевое кольцо или сердечник в форме бублика. Сердечник изготовлен из ферромагнитного материала.

Преимущество этого круглого сердечника состоит в том, что магнитное поле содержится в сердечнике и очень малая утечка магнитного потока. Из-за низкого потока рассеяния магнитное поле в сердечнике выше. Это увеличивает индуктивность тороидального сердечника индуктора, и оно выше, чем у стержневых или стержневых сердечников индукторов, имеющих одинаковый материал.

Другим важным аспектом тороидального сердечника является то, что ядро излучает меньше электромагнитных помех (EMI) по сравнению с другими индукторами. Вот почему они предпочтительнее при разработке компактных устройств, где компоненты находятся очень близко друг к другу.

Они используются в источниках питания, цепях управления, системах связи и медицинских устройствах и т. Д.

Барабанный / катушечный сердечник Индуктор:

Этот тип катушки индуктивности сделан из сердечника в форме бобины.Это цилиндр с двумя плоскими дисками на каждом конце. Это также известно как индуктор сердечника барабана.

Катушка намотана вокруг цилиндра. Катушечный сердечник не обеспечивает замкнутый магнитный путь, вместо этого поток проходит через диск в воздушный зазор и затем входит в сердечник через второй диск на другом конце. Это обеспечивает большой воздушный зазор для его магнитного поля, чтобы сохранить больше энергии. И поэтому увеличивается ток насыщения индуктора. Это означает, что индуктор может выдерживать высокие пиковые токи без насыщения, но за счет электромагнитных помех (EMI).

Существует два типа катушечных катушек индуктивности, то есть экранированные и неэкранированные.

Индукторы с экранированным катушечным сердечником имеют дополнительный слой поверх обмотки для завершения пути потока, содержащего магнитное поле внутри сердечника. Такие типы индукторов имеют низкий уровень электромагнитных помех из-за низкой утечки потока и высокой индуктивности из-за увеличения магнитной проницаемости, но за счет низкого тока насыщения по сравнению с неэкранированным индуктором с сердечником.
Обсуждается неэкранированный катушечный индуктор с сердечником, в котором отсутствует замкнутый путь потока и высокий ток насыщения за счет низкой индуктивности и электромагнитных помех.

Индукторы с неэкранированным сердечником экономически выгодны. Они используются в приложениях преобразования энергии, где пиковый ток велик. Они доступны в осевой, радиальной и SMD упаковке.

Типы индукторов в зависимости от их использования

Индукторы предназначены для различного использования. Их конструкция варьируется от приложения к приложению, где некоторые из этих индукторов в зависимости от их использования приведены ниже.

Многослойный индуктор

:

Как следует из названия, эти индукторы имеют несколько слоев проволоки, намотанных друг на друга.Такие индукторы имеют большую индуктивность за счет увеличения числа витков обмотки.

Многослойные индукторы доступны в упаковке для поверхностного монтажа.

Многослойные индукторы SMD имеют несколько слоев токопроводящих дорожек друг над другом, разделенных ферритовым материалом. Эти следы действуют как катушка индуктивности. Однако из-за увеличения числа витков катушки паразитная емкость также увеличивается.Это снижает добротность индуктора, который можно улучшить, используя керамический диэлектрический материал, поскольку ферритовые сердечники имеют потери при очень высокой частоте.

Они используются в устройствах мобильной связи благодаря своей компактной конструкции SMD.

Тонкопленочный индуктор

:

Катушка индуктивности такого типа предназначена для подложки из тонкого феррита или магнитного материала. Проводящий спиралевидный след меди размещен сверху подложки. Конструкция обеспечивает стабильность и устойчивость к вибрациям.

Благодаря своей высокой точности, производительности и компактным размерам он используется в устройствах мобильной связи, беспроводных сетях и источниках питания и т. Д.

Литой индуктор

Такой тип индуктора покрыт изоляцией, такой как литой пластик или керамика, как резисторы.

Сердечник изготовлен из ферритового или фенольного материала. Обмотка может быть разных конструкций и доступна в различных формах, таких как осевая, цилиндрическая и стержневая.Они также доступны в SMD и THT. Их миниатюрный размер и легкий вес позволяют использовать их в печатных платах, мобильных устройствах и компьютерах и т. Д.

Парный индуктор

Парные индукторы состоят из двух обмоток вокруг общего сердечника.

Изменение магнитного потока, вызванного первой обмоткой, вызывает ЭДС во второй обмотке; это явление известно как взаимная индуктивность. Обе эти обмотки электрически изолированы.Таким образом, связанный индуктор обеспечивает электрическую изоляцию между двумя цепями. Трансформатор — это связанный индуктор.

Они имеют несколько применений в зависимости от их обмотки. Индукторы с коэффициентом обмотки 1: 1 в основном используются для электрической изоляции или увеличения последовательной индуктивности. Коэффициент намотки 1: N связанных катушек индуктивности (которые могут повышать или понижать напряжения) используются в других схемах преобразования энергии, таких как обратная связь, SEPIC, ZETA и т. Д. выдерживать высокий ток без достижения области магнитного насыщения.Чтобы увеличить номинальный ток насыщения, магнитное поле индуктора увеличивается, что вызывает электромагнитные помехи. Чтобы уменьшить EMI, большинство силовых индукторов используется с надлежащим экранированием. Они доступны от нескольких усилителей до нескольких сотен усилителей как в SMD, так и в сквозной упаковке.

Радиочастотный РЧ-индуктор

Такие типы индукторов предназначены для высокочастотных применений. Общий индуктор не очень хорошо работает из-за высокого импеданса и потерь в сердечнике на высокой частоте.Большая часть этих потерь происходит из-за паразитной емкости, скин-эффекта, эффекта близости, потери в сердечнике (потери на вихревые токи) и т. Д.

Потери на вихревые токи прямо пропорциональны частоте. Таким образом, это устраняется путем полного удаления сердечника вместо использования индуктора воздушного сердечника.

Хотя паразитная емкость возникает из-за разности потенциалов между витками обмотки, которые находятся в непосредственной близости. Это заставляет индуктор саморезонировать на высокой частоте. Это сокращается за счет сохранения некоторого пространства между проводами и намотки катушки в виде паутины или корзиночного переплетения (сотовая конструкция), чтобы избежать параллельных поворотов.

Эффект скин-эффекта и близости возникает из-за увеличения частоты, которая увеличивает сопротивление провода. Эта высокая частота вызывает скин-эффект там, где большая часть тока течет по поверхности провода, из-за повышенного сопротивления внутри провода, где ток практически отсутствует. Эффект приближения имеет тот же результат, но это происходит из-за наведенного вихревого тока между двумя проводами в непосредственной близости, который заставляет ток течь по поверхности проводов.Для уменьшения сопротивления за счет этих эффектов обмотка выполнена из полос для увеличения площади поверхности.

Дроссели

Дроссель — это просто простой индуктор, но он специально разработан для блокировки (дросселирования) высокочастотных сигналов. Сопротивление дросселя значительно увеличивается с увеличением частоты. Поэтому он блокирует высокий переменный ток и допускает постоянный и низкочастотный переменный ток с некоторыми потерями.

Индукторы, которые используются в качестве дросселей, сконструированы без использования каких-либо методов уменьшения сопротивления, которые используются для увеличения его добротности.Дроссели имеют низкий коэффициент добротности, и он разработан таким образом, потому что мы хотим, чтобы его сопротивление увеличивалось при увеличении частоты.

Существует два типа дросселей, то есть дроссели AF и дроссели RF. Дроссель AF (звуковая частота) используется для блокировки звуковой частоты и пропускает только постоянный ток. В то время как радиочастотные (дроссельные) дроссели предназначены для блокирования радиочастот, позволяя использовать постоянную и звуковую частоту.

Переменные индукторы:

Как следует из названия, эти индукторы имеют переменную индуктивность.Этот переменный индуктор разработан более чем одним возможным способом.

Наиболее распространенной конструкцией переменного индуктора является подвижный ферритовый сердечник. Перемещение сердечника вдоль обмотки увеличит или уменьшит проницаемость, которая влияет на индуктивность индуктивности. Сердечник может быть спроектирован для скольжения или завинчивания или извлечения из катушки.

Другим способом конструирования переменного индуктора является увеличение или уменьшение числа витков через подвижный контакт в верхней части обмоток.Проводник, используемый в этих обмотках, не имеет изоляции (поэтому сердечник должен быть изолирован), поэтому перемещение контакта в верхней части витка изменит количество эффективных витков. Поскольку число витков прямо пропорционально обмотке, индуктивность изменяется соответственно. Но недостатком такого метода является то, что контакт замыкается более чем на один оборот, что увеличивает потери в обмотке. Эта проблема может быть решена путем увеличения промежутка между отдельными поворотами и использования колеса с канавкой в качестве контакта.Такой тип переменного индуктора известен как роликовый индуктор.

Наиболее эффективным методом является использование вариометра. Это обеспечивает постоянное изменение индуктивности. Вариометр состоит из двух катушек (одна внутри другой), соединенных последовательно с соотношением 1: 1. Взаимная индукция между этими двумя катушками играет всю роль в изменении общей индуктивности. Внутренняя катушка может вращаться с использованием вала, который изменяет направление линий магнитного поля, создаваемых этой катушкой.

Когда магнитные поля направлены в одном направлении, они складываются и обеспечивают максимальную индуктивность. Когда их направления перпендикулярны друг другу, индуктивность уменьшается. Когда они становятся полностью противоположными друг другу, магнитные поля компенсируют друг друга, и общая индуктивность становится минимальной.

Похожие сообщения:

Что такое индуктор — его работа, параметры, факторы и применения

Индуктор и его работа, параметры, факторы и применения

Индуктор — это один из наиболее часто используемых электрических компонентов в цепи. Он упоминается под многими названиями, такими как дроссель, катушка или реактор.

Индуктор:

Индуктор — это двухконтактный пассивный электрический компонент, который накапливает энергию в магнитном поле . Это магнитное поле создается за счет протекающего через него тока.

Это в основном состоит из катушки, окружающей ядро. Каждая катушка по сути является индуктором. Изменение тока через катушку создает вокруг нее магнитное поле. Это магнитное поле, согласно закону Ленца , индуцирует ЭДС через катушку, которая противоположна по направлению к входному току. Таким образом, индуктор противодействует любому изменению тока питания.

Индуктивность:

Индуктивность — это способность или свойство индуктора генерировать электродвижущую силу (эдс или напряжение) из-за изменения электрического тока.

Это отношение напряжения к скорости изменения тока через индуктор.

L = V / (di / dt)

Единица индуктивности SI — Генри , названный в честь американского ученого Джозефа Генри. Его эквивалент — Вебер / Ампер.

1 Генри — это величина индуктивности, когда изменение тока на 1 ампер в секунду в катушке создает ЭДС в 1 вольт. Он обозначается как H.

Индуктивность индуктора зависит от многих факторов, которые кратко описаны ниже.Индукторы имеют индуктивность в диапазоне от 1 мкГн до 20Н.

Символ индуктора:

Существуют различные типы индукторов. Они обозначены различными символами в схеме цепи. Символы некоторых индукторов приведены ниже:

Работа индуктора:

Согласно правилу электромагнетизма, закон Эрстеда , когда постоянный ток проходит через прямой проводник, он создает магнитное поле вокруг Это.Сила магнитного поля зависит от тока питания. Если ток через проводник изменяется, результирующее магнитное поле также будет меняться. Это создаваемое магнитное поле перпендикулярно проводнику.

Направление создаваемого магнитного поля можно найти по правилу правой руки. Согните палец, как будто вы держите проводник, и направьте большой палец в направлении тока. Большой палец показывает направление тока, тогда как вьющиеся пальцы показывают направление магнитного поля вокруг проводника.

Как известно, индуктор — это проводник, обмотанный в виде катушки. Переменное магнитное поле создается путем изменения тока, проходящего через него. Изменяющееся магнитное поле заставляет магнитные линии перерезать часть проводника, что вызывает ЭДС в проводах. Это явление известно как самоиндукция.

Согласно Lenz, эта ЭДС, индуцированная в катушке, противоположна по направлению к току питания и противодействует любому изменению тока питания. Чем выше скорость изменения тока питания, тем выше скорость изменения магнитного поля и тем сильнее противодействующий индуцированный ток.

Проще говоря, реактивное сопротивление (сопротивление) катушки индуктивности увеличивается с увеличением частоты питания. Он увеличивается до точки, где он полностью блокирует входной ток. Таким образом, индуктор блокирует переменный ток, в то время как он ведет себя как цепь короткого замыкания для постоянного тока.

Параметры индуктора:

Параметры любого электронного компонента определяют его производительность и использование. Это дает нам знания о том, как и в какой схеме следует использовать эти компоненты.Некоторые параметры индуктора приведены ниже:

Сопротивление постоянному току (DCR):

Сопротивление индуктивности для постоянного тока называется сопротивлением постоянного тока.

В идеале индуктор не должен иметь никакого сопротивления постоянному току (DCR), но имеет тенденцию иметь некоторое сопротивление при сигналах 0 Гц или около них. В цепи это моделируется как отдельное последовательное сопротивление с индуктором.

Чтобы измерить сопротивление постоянного тока индуктора, подайте напряжение постоянного тока и измерьте ток через него. Затем рассчитайте сопротивление, используя закон Ома для данного напряжения и тока.

R _DC = V / I

Обычно оно составляет около нескольких Ом. Сопротивление постоянного тока индуктора зависит от длины, площади поперечного сечения используемого провода. Это ниже для индукторов низкой стоимости, но выше для индукторов высокой стоимости.

Ток насыщения:

По существу, увеличение тока через катушку, намотанную вокруг ферромагнитного сердечника, увеличивает его создаваемый в нем поток. В определенный момент ядро становится полностью насыщенным, и увеличение тока не приведет к увеличению потока в ядре.Таким образом, ток, при котором сердечник становится насыщенным, называется током насыщения индуктора.

Превышение тока насыщения снижает проницаемость сердечника. Это впоследствии приводит к резкому снижению индуктивности индуктора. Уменьшение индуктивности при токе насыщения составляет от 10 до 20%.

Помните, что только ферромагнитные материалы могут иметь магнитный поток внутри них. Таким образом, индуктор с воздушным сердечником не имеет тока насыщения.

Номинальный ток:

Это максимальный номинальный ток, который может выдерживать провод, используемый в обмотке индуктора, при определенной температуре.Индуктор может безопасно работать при этом номинальном токе, не повреждая обмотку.

Превышение номинального тока индуктора термически повредит изоляцию обмоток, что приведет к коротким виткам (что в конечном итоге приведет к разрушению всего устройства).

Постоянный ток через индуктор не должен превышать номинальный ток индуктора.

Проницаемость сердечника:

Проницаемость сердечника играет жизненно важную роль в индуктивности индуктора.Увеличение проницаемости сердечника увеличивает индуктивность. Размер, форма и материал, используемый в сердечнике, влияют на индуктивность.

Собственная емкость:

Как мы знаем, в катушке индуктора есть несколько витков. Между каждым из этих витков имеется емкость, потому что витки находятся в непосредственной близости и с другим потенциалом (только в переменном токе, потому что в постоянном токе обмотка короткая).

При увеличении частоты индуктивное сопротивление увеличивается, а емкостное сопротивление уменьшается.За счет этого индуктор работает как конденсатор.

Для уменьшения собственной емкости витки в обмотке высокочастотных индукторов находятся далеко друг от друга.

Саморезонансная частота:

Поскольку мы установили, что между витками катушки имеется емкость. Эта емкость создает параллельную цепь LC.

При увеличении частоты наступает момент, когда индуктивное сопротивление равно емкостному сопротивлению. Эта частота известна как резонансная частота.

Индуктор имеет очень высокий импеданс на резонансной частоте и выглядит как разомкнутая цепь.

Увеличение частоты выше резонансной частоты приведет к снижению емкостного сопротивления, и индуктор начнет работать как конденсатор. Чтобы избежать этой проблемы, индукторы используются ниже собственной резонансной частоты.

Потеря мощности в индукторе:

Потеря меди

Потеря, которая возникает из-за сопротивления обмотки индуктора, называется потерями в меди.Эти потери зависят от тока, протекающего через индуктор.

Потеря меди = I ² R

Потеря гистерезиса

Потеря мощности из-за изменения магнитного поля в сердечнике называется потерей гистерезиса.

Во время положительного полупериода ядро намагничивается и насыщается. Во время отрицательного полупериода ядро не сразу размагничивается, а тратит энергию в ядре.

Различные материалы сердечника имеют разные коэффициенты гистерезиса.Материалы с низким коэффициентом гистерезиса имеют низкие потери гистерезиса.

Потеря вихревого тока

Ток, индуцированный в сердечнике индуктора из-за окружающего его магнитного поля, называется вихревым током. Потери, вызванные этим током, называются потерями на вихревые токи.

Эта потеря может быть минимизирована с помощью многослойного сердечника.

Факторы, влияющие на индуктивность индуктивности:

Индуктивность — это результат действия магнитного поля, обусловленного током на витке катушки.Существует 4 основных фактора, которые влияют на индуктивность индуктора. Каждый из них разработан ниже;

Длина катушки:

Предположим, что все остальные факторы остаются неизменными, увеличение длины катушки уменьшает индуктивность индуктора.

Из-за увеличения длины катушки возникает большая оппозиция магнитному полю, создаваемому током за оборот.

Площадь поперечного сечения катушки

Предполагая, что все остальные факторы остаются неизменными, увеличение площади поперечного сечения катушки увеличивает индуктивность индуктора.

Из-за увеличения площади поперечного сечения возникает меньшее сопротивление для создаваемого магнитного поля.

Число витков

Магнитное поле создается за счет протекания тока в этих витках, поэтому увеличение числа витков приведет к увеличению общего магнитного поля. Таким образом, увеличивается индуктивность катушки.

Проницаемость сердечника:

Проницаемость сердечника увеличивает магнитное поле катушки в сто раз.Таким образом, наличие сердечника с высокой проницаемостью увеличивает индуктивность той же катушки.

Типы индукторов

Вот подробный пост о различных типах индукторов, таких как соленоид, дроссели, фиксированные и переменные индукторы с их приложениями.

Применение индуктивности

Частотно-селективные цепи (фильтры)

Индуктор вместе с резистором и конденсатором может использоваться в различных частотных фильтрах, таких как высокочастотный, низкочастотный, полосовой и полосовой фильтры.

Эти частотные фильтры используются для отделения ненужной частотной составляющей от сигнала.

Похожие сообщения:

Схема настройки:

Индуктор в сочетании с конденсатором используется в схеме настройки в радио и телевидении и т. Д. Для выбора желаемой частоты.

Датчик:

Индуктор используется в датчиках для обнаружения объекта в непосредственной близости без какого-либо физического контакта. Индуктор, как мы знаем, создает магнитное поле вокруг него, когда протекающий через него ток или любое изменение магнитного поля вызывает индуктивный ток в индукторе.

Любой металлический объект возле индуктора нарушит его магнитное поле. Изменение магнитного поля вызовет ток в индуктивности. Любое изменение тока можно обнаружить, подключив его к цепи измерения тока. Таким образом, мы можем обнаружить любой металлический объект, используя эту технику.

Индуктивный датчик приближения и датчик движения с индуктивным контуром являются наиболее распространенными индуктивными датчиками. Оба они используются для обнаружения объекта, в то время как последний используется для определения объема трафика на оживленном перекрестке.Данные трафика используются для эффективного контроля сигналов.

Трансформаторы

Трансформатор — это, по сути, два отдельных индуктора в непосредственной близости с общим сердечником, который использует магнитный поток, создаваемый одной катушкой, и индуцирует ЭДС в другой катушке посредством взаимной индукции.

Трансформаторы

используются для повышения или понижения напряжения при передаче энергии.

Электромагнитное реле:

Электромагнитное реле — это электронный переключатель с индуктивной катушкой, которая создает магнитное поле при подаче питания на катушку.Это магнитное поле сближает контакт терминала, позволяя току течь.

Асинхронные двигатели

В асинхронном двигателе ротор вращается за счет вращающегося магнитного поля, создаваемого обмоткой поперек статора. Скорость его ротора зависит от вращающегося магнитного поля, которое зависит от частоты питания. Таким образом, единственный способ изменить скорость — это использовать индуктор.

Похожие сообщения:

Что такое индуктор: его конструкция и работа

Индуктор является одним из основных пассивных компонентов в электронике. Основными пассивными компонентами в электронике являются резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности. Индукторы тесно связаны с конденсаторами, поскольку они оба используют электрическое поле для накопления энергии, и оба являются двумя пассивными компонентами терминала. Но конденсаторы и индукторы имеют разные конструктивные свойства, ограничения и использование.

Индуктор — это двухконтактный компонент, который накапливает энергию в своих магнитных полях.Это также упоминается как катушка или дроссель. Он блокирует любые изменения тока, протекающего через него.

Индуктор характеризуется значением индуктивности, которое представляет собой отношение напряжения (ЭДС) и изменения тока внутри катушки. Единица индуктивности — Генри . Если ток, протекающий через катушку индуктивности, изменяется со скоростью один ампер в секунду и внутри катушки вырабатывается 1 В ЭДС, то значение индуктивности будет равно 1 Генри.

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

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

Символ индуктора показан на изображении ниже —

Символ представляет собой витую проволоку, которая означает, что проволоки сконструированы так, чтобы стать катушкой.

Строительство Индуктора

Индукторы сформированы с использованием изолированных медных проводов, которые дополнительно сформированы в виде катушки. Катушка может быть разной формы и размеров, а также может быть обернута материалами другого типа.

Индуктивность Индуктора в значительной степени зависит от множества факторов, таких как количество витков провода, расстояние между витками, отсутствие слоев витков, тип материала сердечника, его магнитная проницаемость, размер, форма и т. Д.

Существует огромная разница между идеальным индуктором и реальными реальными индукторами, используемыми в электронных схемах. Реальный индуктор не только имеет индуктивность, но также имеет емкость и сопротивление. Тесно обмотанные катушки производят измеряемое количество паразитной емкости между витками катушки. Эта дополнительная емкость, а также сопротивление провода изменяют высокочастотные характеристики катушки индуктивности.

Индукторы используются почти в каждом электронном продукте, некоторые DIY-индуктивные применения:

Как работает индуктор?

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

Во время прохождения тока через проводник создается магнитное поле . Эти две вещи линейно пропорциональны. Следовательно, если ток увеличивается, то магнитное поле также будет увеличиваться. Это магнитное поле измеряется в единицах СИ, Тесла (T). Теперь, , что такое магнитный поток ? Ну, это измерение или количество магнитного поля, которое проходит через указанную область. Магнитный поток также имеет единицу в стандарте СИ, это Weber .

Итак, на данный момент существует магнитное поле через индукторы, создаваемое током, протекающим через него.

Чтобы понять далее, требуется понимание закона индуктивности Фарадея. Согласно закону индуктивности Фарадея , генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

  VL = N (дФ / дт)

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

Строительство Индуктора

Одна общая, стандартная конструкция и работа индуктора может быть продемонстрирована в виде медной проволоки, плотно намотанной на материал сердечника. На изображении ниже медный провод плотно намотан на материал сердечника, что делает его двухполюсным пассивным индуктором .

Когда ток протекает через провод, электромагнитное поле будет развиваться через проводник, и в зависимости от скорости изменения магнитного потока будет создаваться электродвижущая сила или ЭДС.Таким образом, связь потока будет Nɸ.

Индуктивность катушки индуктивности намотки в материале сердечника называется

  µN ² A / L

где N — число витков

A — площадь поперечного сечения материала сердечника

L — длина катушки

µ — это проницаемость материала сердечника, которая является постоянной величиной.

Формула обратно ЭДС генерируется

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

где di / dt — скорость изменения тока

L — самоиндукция.

Направление наведенной ЭДС будет противоположно приложенному источнику тока.

На рынке имеется легко доступный измеритель индуктивности для измерения индуктивности катушки, но он также может быть построен с использованием нескольких компонентов. Вот два DIY индуктивности измерителя :

Почему индуктор блокирует переменный ток, а не постоянный ток ?

Это довольно интересно. Чтобы понять это, нужно понять закон Ленца. Согласно закону Ленца, направление тока, индуцированного в проводнике из-за изменения магнитного поля, таково, что оно создает магнитное поле, которое противостоит изменению, которое его вызвало.

Итак, есть два типа приложений. Первый — подавать постоянный ток через индуктор, а второй — подавать переменный ток через индуктор.

Когда переменный ток подается на катушку индуктивности , переменный ток изменяет поток тока, который индуктором противодействует, путем увеличения реактивного сопротивления. Чем выше частота переменного тока, тем выше скорость изменения тока и тем выше эффект блокировки индуктивности.

Но в то время, когда через индуктор подается постоянный ток , индуктор действует как короткое замыкание с очень низким сопротивлением.В установившемся постоянном потоке скорость изменения тока равна нулю, что дополнительно приводит к нулю. Таким образом, не было никакого напряжения, наведенного и индуктор не противостоит потоку постоянного тока.

Что произойдет, когда мы применим переключение постоянного тока через индуктор ?

Давайте рассмотрим схему ниже.

В цепи, если источник напряжения подается на индуктор с помощью переключателя. Этот переключатель может быть чем угодно, как транзисторы, полевой МОП-транзистор или любой тип типичного переключателя, который подает источник напряжения на индуктор.

Существует двух состояний схемы .

Когда переключатель разомкнут , в индуктивности не будет протекания тока, а скорость изменения тока равна нулю. Таким образом, ЭДС также равна нулю .

Когда переключатель замкнут , ток от источника напряжения к индуктору начинает расти, пока ток не достигнет максимального значения установившегося состояния.В это время ток, протекающий через индуктор, увеличивается, и скорость изменения тока зависит от значения индуктивности. Согласно закону Фарадея, индуктор генерирует обратную ЭДС, которая остается до тех пор, пока постоянный ток не перейдет в устойчивое состояние. Во время установившегося состояния в катушке нет изменений тока, и ток просто проходит через катушку.

В течение этого времени идеальный индуктор будет действовать как короткое замыкание, поскольку у него нет сопротивления, но в практической ситуации ток, протекающий через катушку и катушку, имеет сопротивление, а также емкость.

В другом состоянии, когда выключатель снова замыкается, ток индуктора быстро падает, и снова происходит изменение тока, что дополнительно приводит к генерации ЭДС.

Ток и напряжение в катушке индуктивности

Приведенный выше график показывает состояние переключателя, ток индуктивности и индуктивное напряжение в постоянной времени.

Мощность через индуктор можно рассчитать, используя закон мощности 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 устойчивом состоянии настоящий Индуктор просто действует как резистор. Таким образом, мощность может быть рассчитана как

  P = V ² R

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

  Вт (т) = Li ² (т) / 2

Существуют различные типы индукторов с точки зрения их конструкции и размера. С точки зрения конструкции Индукторы могут быть сформированы в воздушном сердечнике, ферритовом сердечнике, железном сердечнике и т. Д. В зависимости от формы доступны различные типы индукторов, такие как тип сердечника барабана, тип дросселя, тип трансформатора и т. Д.

Применения Индукторов

Индукторы используются в широкой области применения.

В РФ заявка.
SMPS и источники питания.
в трансформаторе.
Сетевой фильтр для ограничения пускового тока.
Внутри механических реле и т. Д.

Что такое катушка индуктивности

Индуктивность

Самоиндукция

Типы катушек индуктивности

Дроссель

Что влияет на индуктивность?

Обозначение на схемах

Последовательное и параллельное соединение катушек индуктивности

Резюме

Виды катушек

Катушки можно разделить на типы:

Особенности

Емкость катушки

Колебательный контур

Индуктивность и конденсатор

Индуктивности, образующияся на частоте резонанса вычисляется по формуле:

Похожие темы:

Индуктивность

Общие свойства катушек индуктивности

Основные параметры катушек индуктивности

1. Индуктивность.

2. Добротность.

3. Собственная емкость.

4. Стабильность.

Катушки индуктивности с магнитопроводами

Экранированные катушки индуктивности

Обозначение катушек с отводами и начала обмотки

Типы катушек индуктивности

Дроссель

для чего она нужна и как работает, параметры

Определение устройства

Назначение и принцип действия

Виды и типы

Низкочастотные

Высокочастотные

Основные технические параметры

Маркировка

Устройство и принцип работы катушки индуктивности.

Катушка индуктивности в цепи постоянного тока.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

Что такое индуктор?

Разница между индуктором и конденсатором

Символы для индукторов

Работа индуктора

Измерение индуктора

Различные типы индукторов

1. ИНДУКТОРЫ ВОЗДУШНОГО ЯДРА:

2. ИНДУКТОРЫ ЖЕЛЕЗНОГО ЯДРА

3. ОСНОВНЫЕ ИНДУКТОРЫ FERRITE

последовательно-параллельных индукторов

Полезные формулы для индукторов

1. ЭНЕРГИЯ, СОХРАНЕННАЯ ИНДУКТОРАМИ:

2. СКОРОСТЬ ТЕКУЩЕГО НАПРАВЛЕНИЯ

3. ИМПЕДАНС

Поведение индуктивности в цепях

Индукторы в реальной жизни

Заключение

различных типов индукторов с приложениями

различные типы индукторов и их применения

Что такое индуктор?

на основе материала сердечника

Индуктор с воздушным сердечником:

Ферромагнитный / железный сердечник Индуктор:

Ферритовый сердечник Индуктор:

Индукторы с порошковым сердечником из железа:

Керамический сердечник Индукторы:

Индуктор с сердечником из слоистой стали

Основано на конструкции сердечника

Индуктор с тороидальным сердечником

Барабанный / катушечный сердечник Индуктор:

Типы индукторов в зависимости от их использования

:

:

Литой индуктор

Парный индуктор

Радиочастотный РЧ-индуктор

Дроссели

Переменные индукторы:

Индуктор и его работа, параметры, факторы и применения

Индуктор: