Виды катушек индуктивности: назначение, характеристики, виды. Примеры использования

Содержание

назначение, характеристики, виды. Примеры использования

Катушки  индуктивности  (КИ;  индуктивность;  индуктор;  катушка)  используются в  электронных  схемах нечасто: обычное их место в схемах  преобразователей питания. Так называемые,  высокочастотные катушки  применяют в фильтрации напряжений питания чувствительных (аналоговых) компонентов.

Общее назначение КИ  (представлена на рисунке 1.27)  –  запасать энергию магнитного поля 

Wм= L*I2/  2  при протекании электрического тока, где I  –  протекающий через катушку ток, а  L  —  основной параметр КИ  —  индуктивность.

Качественные рассуждения при анализе электрической схемы: «катушка индуктивности  хорошо  пропускает  постоянный  и  низкочастотные  токи  и  затрудняет прохождение высокочастотных токов  –  представляет собой разрыв цепи для таких токов».

Исторический образ  КИ –  катушка с проводом. Внешне она может не отличаться от проволочного резистора.

  Чем больше витков, тем  выше  основной параметр  катушки  –  индуктивность.

Отличие  от  проволочного  резистора  заключается в том, что омическое сопротивление  провода в катушке индуктивности является паразитным параметром: чем оно больше, тем больше потери энергии в катушке индуктивности (это функция собственно резистора). Второе отличие заключается в наличие магнитного сердечника (показано на  рисунке  1.28): чем лучше магнитные свойства сердечника, тем выше индуктивность.

Точный расчёт индуктивности катушки зависит от особенностей её конструкции. Для относительно простого случая (показано на рисунке 1.29) индуктивность оценивается по формуле:

L ≈ µ0*µ*s*N2/ l ,  (1.11)

где   µ0 ≈1,26·10-6Гн/м магнитная постоянная,

µ — относительная магнитная проницаемость,

s – площадь поперечного сечения катушки [м2],

N- число витков провода, l – длина намотки [м].

Значения  проницаемости  некоторых  магнитных  материалов  представлены в таблице 1.11.

Таблица  1.11 – Значения свойств некоторых магнитных материалов

Материал

µ

Относительная проницаемость,

µ/ µ0

Пермаллой

1×10-2

до 50000

Электротехническая сталь

5×10-3

4000

Феррит (никель-цинк)

8,0×10-4 и более

до 640 и более

Никель

1,25×10-4

до 600

*Именно по этой характеристике оценивают магнитные качества магнитных материалов.

На  принципиальных  электрических  схемах  катушки индуктивности  обозначаются  графемой (показано на рисунке 1.30 слева):

Примечание   –   В  некоторых  случаях  общепринятую  в  принципиальных  схемах  графему  заменяют  более  сложной  моделью  (показано  на  рисунке  1.30  справа).  Такая  замена обоснована для КИ, которые имеют низкое значение добротности Q (см. определение далее).

Помимо индуктивности другими важными характеристиками катушек индуктивности являются:

  • номинальный  рабочий  ток  в  амперах.  Это  паспортное  значение  не должно превышаться во время эксплуатации КИ;
  • добротность. Это паспортное значение рассчитывают по формуле: Q = ω*L / RL ,  (1.12)

где  RL – сопротивление катушки на постоянном токе,

ω=2πf – актуальная круговая частота переменного тока, протекающего в КИ.

Чем больше  Q, тем меньше потери энергии на выбранной частоте, тем качественнее изготовлена катушка.

Катушки индуктивности  также  как  резисторы  и  конденсаторы,  выпускаются в  трёх  функциональных разновидностях:  постоянные,  переменные  и  подстроечные. Подстроечные широко используются в радиотехнике, но практически не используются в измерительной технике  –  их рассматривать не будем. Постоянные  катушки индуктивности  имеют разнообразные конструктивные решения (показано на рисунке 1.31).

Наиболее  широкое  применение  в  настоящее  время  находят  КИ  для  поверхностного  монтажа  (показано  на  рисунке  1.32).  Они  снижают  габаритные размеры электронных узлов, повышают надёжность работы схем и удешевляют продукцию.

Типовые характеристики современных КИ представлены в таблицах 1.12 и 1.13.

Таблица   1.12 –  Типовые характеристики высокочастотных чип-индуктивностей MURATA LQG18HN размера 0603

Типовые расчётные соотношения

  1. Последовательное соединение КИ: Lэ=L1+L2.

Пример:

L1 = 3,3 нГн/910 мА, L2= 6,8 нГн/680 мА; Lэ = 3,3 + 6,8 = 10,1 нГн.

При этом следует иметь в виду, что результат справедлив для токов, не превышающих 680 мА  –  это максимальный рабочий ток который может быть пропущен через L2.

  1. Параллельное соединение КИ возможно, но лучше не использовать, т.к. результат мало предсказуем: расположенные рядом КИ взаимодействуют через общее магнитное поле. Формула для расчёта в этом случае более сложная.

Пример использования катушек индуктивности

Катушки индуктивности широко применяются в преобразователях питания.  Схема подключения  понижающего  ключевого  преобразователя  показана  на    рисунке  1.33.  На его вход можно подавать постоянное напряжение в очень широком диапазоне значений  –  от  5до140 В,  на  выходе  поддерживается  стабильным  напряжение +5 В.

Указанные пассивные компоненты рекомендуются производителем в техническом описании. Особенно важно соблюдать рекомендации по выбору типа КИ.

 

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.

Что такое катушки индуктивности их классификация?

Катушки — это намотаные или печатные элементы с индуктивным характером сопротивления. Катушки предназначены для преобразования энергии переменного электрического поля в энергию переменного магнитного поля и наоборот, создание реактивного индуктивного сопротивления переменному току.

Классификация. Катушки классифицируют по нескольким признакам. По конструктивным признакам катушки делят на цилиндрические, тороидальные, плоские, однослойные и многослойные, с сердечником и без сердечника, экранированные и неэкранированные. За использованием катушки разделяют на: контурные связи и дроссели. Первые используют в колебательных контурах, вторые — для
связи электрических цепей, третьи — для разделения постоянного и переменного токов. По характеру изменения индуктивности катушки бывают постоянной индуктивности, подстроечные, с переменной индуктивностью (вариометры), которые отличаются от подстроечных более широким диапазоном изменения номинала.

Условные изображения и обозначения. Условные изображения катушек на схемах приведены на рис. 1.

Рис. 1. Условные изображения катушек на схемах: а, б — катушки при отсутствии и наличии магнитодиэлектрического сердечника; в, г — подстроечные катушки; д — вариометр

Единственные условные обозначения имеют только стандартизированные элементы, это катушки с броневыми и тороидальными сердечниками. Они объединяют название ЭРЭ, тип сердечника, номер унифицированного ряда, индуктивность, допуск. К примеру, КИСБ-9а-5-30±5% означает катушка индуктивности, сердечник броневой 9 а, номер унифицированного ряда 5, индуктивность 30 мкГн, допуск ±5%.

[adsense1]

Строение. Для изготовления катушек необходимы следующие конструктивные элементы: каркас, намотка, подстроитель, экран, элементы крепления, элементы защиты от внешних условий. Каркас является конструкционной основой катушки. Изготавливают его преимущественно из пластмассы или керамики в форме полой трубки с гладкой или нарезанной наружной поверхностью (рис. 2). Резки внешней поверхности необходимые для намотки с шагом. Внутренняя поверхность каркаса также может быть гладкой или нарезанной. Нарезка внутренней поверхности предназначается для подстроителя. Каркас может иметь одну или несколько секций, элементы крепления к плате. Для мощных катушек используют ребристые каркасы, которые облегчают рассеивания тепла. В пластмассовые каркасы запрессовывают внешние выводы, а в керамических каркасах для них оставляют специальные пазы. Иногда вместо каркаса может использоваться магнитодиэлектрический сердечник, как, например, в тороидальных катушках, или катушки могут изготавливаться бескаркасными. В последнем случае для обеспечения необходимой жесткости конструкции для намотки выбирают толстый провод диаметром
более 1 мм, с малым количеством витков (4 … 6). Намотка предназначена для создания индуктивного эффекта. В однослойных объемных катушках она может быть сплошной или с шагом (рис. 3, а, б). В
плоских конструкциях она имеет форму спирали Архимеда (рис. 2, в). В многослойных катушках намотка всегда сплошная. Она может быть секционированной или несекционированной, рядовой, пирамидальной или выполненной «в навал «(рис. 3, г, д, е, ж).

Рис. 2. Конструктивные виды каркасов катушек

Рис. 3. Основные виды намоток катушек: а — однослойная сплошная; б — однослойная с шагом; в — однослойная плоская; г — многослойная рядовая; д — многослойная «в навал»;
е — многослойная пирамидальная; ж — многослойная секционированная

Кроме отмеченных выше, широко применяют в многослойных катушках универсальные намотки (рис. 4), в которых витки не размещены параллельно друг к другу, а поочередно от одного края катушки к другому, пересекаясь под некоторым углом.

Рис. 4. Универсальная намотка: П — начало; К — конец витка; — угол отклонения провода; — угол пересечения провода; р — количество переходов

Для намотки чаще всего используют медный или посеребренный медный провод. При однослойной намотке с шагом провод может быть без изоляции, а при сплошной однослойной и многослойной намотках используют провода с эмалевой изоляцией. Если необходимо обеспечить малую собственную емкость катушек, применяют эмалированные провода, дополнительно покрыты волокнистой (шелковой) изоляцией или лицендрат — многожильный переплетенный провод. В высокостабильных и мощных катушках намотку производят в виде медных посеребренных шин, впаленых в керамический каркас.
Внешние выводы катушек изготавливают из медной проволоки диаметром 0,5 … 1,5 мм, который запрессовывают в пластмассовый каркас или вставляют в пазы керамических каркасов.
Сердечники катушек могут быть цилиндрическими, катушечными, броневыми, Ш-образными, тороидальными, Н-образными (рис. 5).

Рис. 5. Типы магнитных сердечников: а … г — цилиндрическое с резьбой, гладкие, с втулкой, трубчатые; д, е — катушечный; ж, з — броневое с замкнутой и разомкнутой магнитной цепью; и — чашечный; к — тороидальный; л — кольцевое; м — Н-образное; н — Ш-образное

Сплошные цилиндрические сердечники чаще всего используют в подстроечных  индуктивных элементах, а трубчатые — в феровариометрах. Броневые и чашечные сердечники, в свою очередь, обеспечивают высокую добротность катушек, их экранирование и делают настройки. Тороидальные и кольцевые сердечники уменьшают габариты катушек за счет малого рассеивания магнитного потока. Сердечники катушечной формы имеют повышенную степень использования магнитных свойств материала, но вызывают большие потери на высоких частотах. Ш-образные сердечники используют в тех катушках,
в которых управление индуктивностью будет осуществляться током. Поскольку катушки предназначены для работы на высоких частотах, для уменьшения потерь энергии сердечника для них изготавливают из ферромагнитных диэлектриков, в которых принадлежит карбонильное железо, и ферромагнитных полупроводников, каковы есть ферриты. Для катушек, предназначенных для работы на коротких и ультракоротких волнах, сердечники изготавливают из немагнитных материалов (медь, латунь). Подстроитель фактически — это сердцевина, изготовленная из ферромагнитного или немагнитного материала, имеющего цилиндрическую форму и может вкручиваться в каркас, в броневой, чашечный или катушечный сердечник для подстройки индуктивности катушки (рис. 5). Экранирование катушек индуктивности необходимо для локализации собственных электромагнитных полей и защиты их от внешних электромагнитных воздействий. С этой целью с высокопроводящих проводниковых материалов (чаще всего алюминия или меди) изготавливают цилиндрические, реже призматические кожухи (экраны), которые надежно соединяют с заземлением (рис. 6). В результате индуцированные в экране токи отводятся на землю.

Рис. 6. Экранированные катушки

Защита катушек от внешних условий обеспечивает их покрытия химически устойчивыми лаками, утечки жидкими диэлектриками или помещения их в специальные герметичные корпуса.

Работа. Работа катушки основывается на том, что переменный электрический ток, протекающий по катушке, вызывает появление в ней переменной электродвижущей силы самоиндукции, которая препятствует изменению тока, создавая ему реактивное индуктивное сопротивление. Электродвижущая сила самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменению тока :

Коэффициент L, который входит в формулу, называют коэффициентом самоиндукции или индуктивностью катушки. Реактивное сопротивление прямо пропорционален частоте изменения тока и
индуктивности катушки:

Ферромагнитные сердечники взымают магнитные силовые линии переменного электрического тока и, вследствие этого, заставляют их большей степени пересекать витки катушки, что приводит к увеличению ЭДС самоиндукции, а следовательно, к увеличению индуктивности катушки. Действие немагнитных сердечников противоположная к действию их ферромагнитных аналогов. Регулировка индуктивности катушки основывается на изменении магнитного потока, пронизывающего его обмотку. Оно может быть осуществлено несколькими способами (рис. 5):
— введением в катушку немагнитного подстроителя, который выталкивает из нее магнитные силовые линии переменного тока;
— введением в катушку магнитного подстроителя, который увеличивает эффективную магнитную проницаемость;
— изменением щели между сердечником и катушкой;
— изменением магнитной проницаемости сердечника катушки при подмагничиванию его постоянным электрическим током;
— перемещением витков, секций катушек.

[adsense1]

Свойства. Поскольку катушки работают на высоких частотах и предназначены преимущественно для создания в электрических цепях реактивного индуктивного сопротивления переменному току, обеспечения между ними электромагнитной связи, высокой избирательности колебательных контуров, то для них основными являются частотные характеристики, выражающие зависимости их реактивного и активного сопротивлений, а также сопротивления потерь в собственной емкости и добротности от частоты. По выражению видно, что реактивное сопротивление катушки переменному току меняется прямо пропорционально частоте (рис. 7, прямая 1).

Рис. 7. Частотные зависимости реактивного и активного сопротивлений и потерь в собственной емкости катушек

Активное сопротивление провода катушки переменным током тоже растет с частотой (рис. 7, кривая 2) в основном за счет скин-эффекта, виткового эффекта и эффекта близости. Аналогично изменяются с частотой потери в собственной емкости катушки (рис. 7, кривая 3). Добротность катушки определяется отношением ее реактивного сопротивления  к активному 

Поскольку в начале высокочастотного диапазона с повышением частоты быстрее растет реактивное сопротивление, а в конце его быстрее растут активное сопротивление и потери энергии в собственной емкости, экране и сердечнике, то кривые частотной зависимости добротности имеют максимум (рис. 8).

Рис. 8. Частотные характеристики добротности катушек с броневыми сердечниками, изготовленными из карбонильного железа (а) и феррита (б)

Катушки характеризуются следующими параметрами: индуктивностью, добротностью, температурными коэффициентами индуктивности и добротности, коэффициентами старения индуктивности и добротности, собственной емкостью и собственной резонансной частотой, надежностью. Индуктивность катушки характеризует значение индуцированной в ней электродвижущей силы самоиндукции, реактивного сопротивления, добротности, энергии магнитного поля:

где I — ток через катушку.
Добротность катушек, которая определяется отношением реактивного сопротивления к активному , который характеризует резонансные свойства (избирательность) колебательных контуров, их коэффициент полезного действия. Температурный коэффициент индуктивности характеризующий температурную стабильность индуктивности катушки, находят так:

где и — значение индуктивности при температурах  и . Аналогично определяют температурный коэффициент добротности

где и — значение добротности при температурах и . Коэффициент старения индуктивности , который характеризует временную стабильность индуктивности катушек, рассчитывают по формуле:

где  и  значение индуктивности катушки в момент времени и . Подобно определяется коэффициент старения добротности :

где и — значение добротности в момент времени и . Собственная емкость катушки , обусловлена ее конструктивными элементами. Расчеты не дают нужной точности, поэтому ее целесообразно определять экспериментально. Зная собственную емкость и индуктивность катушки, можно найти ее собственную резонансную частоту:

Надежность катушки определяется постепенными отказами, обусловленными старением диэлектриков и магнитных материалов, окислением проводов. Эти процессы ускоряются влагой и температурой. Защита от этих дестабилизирующих факторов замедляет процессы старения и за счет этого повышает параметрическую надежность катушек. Индуктивность катушки в условиях действия отмеченных выше факторов можно определить по выражению:

где — коэффициент, характеризующий изменение индуктивности катушки под действием влаги. Надежность в таком случае оценивают вероятностью невыхода параметров за пределы допусков.
Внезапные отказы в определенной степени влияют на надежность катушек. Они конечно вызванные нарушением электрического соединения обмотки с выводами, обрывами обмотки, короткого замыкания витков и тому подобное. Типичные значения некоторых из названных выше параметров катушек приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4 Типичные значения параметров дискретных катушек

Схема замещения катушки должна отражать ее свойства и содержать не только индуктивность самой катушки, но и индуктивность выводов, емкость витков и выводов, емкость, обусловленную сердечником, потери энергии в меди, в емкостях, сердцевине и тому подобное. Но такую схему замещения можно упростить, если обе составляющие индуктивности объединить в одну индуктивность L с потерями энергии , а все составляющие емкости — в одну емкость с потерями энергии. Тогда такая упрощенная эквивалентная схема катушки будет иметь вид, изображенный на рис. 9, а.

Рис. 9. Упрощенные схемы замещения катушек

Можно ввести понятие эквивалентной индуктивности катушки, которая отражает совместное действие индуктивности и емкости:

Так можно найти эквивалентную индуктивность

где — частота собственного резонанса.

Аналогично можно ввести понятие эквивалентного сопротивления потерь:

Тогда схему замещения катушки можно упростить (рис. 9, б).

Применение. Дискретные катушки применяют в колебательных контурах, электрических линиях задержки сигналов, фильтрах. Их используют для создание на отдельных участках электрических цепей реактивного индуктивного сопротивления, для обеспечения магнитной связи между электрическими цепями, для разделение постоянного и переменного токов и тому подобное. Катушки трудно поддаются микроминиатюризации, поэтому индуктивные элементы в интегрированных микросхемах практически отсутствуют. Исключением является тонкопленочные гибридные ИМС, в которых они имеют форму плоских спиралей Архимеда индуктивностью до 10 мкг. В полупроводниковых ИМС вместо катушек применяют специальные схемы на транзисторах, которые дают индуктивный эффект. В толстопленочных гибридных ИМС катушки преимущественно используют навесные.

[adsense1]

Конструирование и расчет. В катушках рассчитывают геометрические размеры, индуктивность, количество витков, диаметр провода, потери энергии, добротность. Геометрические размеры катушек определяет их диаметр D, длина  глубина намотки , диаметр каркаса . В однослойной катушке диаметр D — это диаметр круга, образованного осевой линией активного сечения провода. На
высоких частотах диаметр катушки D можно считать равным диаметра каркаса . Длина катушки — это расстояние между осевыми линиями крайних витков. Расстояние между осевыми линиями смежных витков называют шагом намотки  Обычно принимают, что: 

или

где N — количество витков. При неплотной намотке, выполненной с коэффициентом неплотности  ≈ 1,05 … 1,3

где -диаметр провода с изоляцией. Для многовитковых однослойных катушек принимают, что: 

Для многослойных катушек можно считать, что внешний диаметр катушки D равен наружному диаметру намотки, а ее внутренний диаметр . В таком случае глубина намотки 

Средний диаметр катушки:

Для простой рядовой катушки и намотки «в навал» глубина

Индуктивность однослойных катушек со сплошной намоткой определяют по выражению:

где , , — поправочный коэффициент, который зависит от отношения  и определяется из графика, приведенного на рис. 9, или приближенно по выражению:

Рис. 9. График зависимости для однослойных катушек

Индуктивность однослойной катушки, намотанной с шагом, определяют с выражения:

где — индуктивность катушки,  А и В — поправочные коэффициенты, определяются из графиков, изображенных на рис. 10; d — диаметр провода без изоляции.
Индуктивность плоской круглой катушки может быть определена по выражению:

где b — глубина плоской намотки.

Рис. 10. Графики зависимостей и

Индуктивность плоской квадратной катушки рассчитывают по формуле:

где — длина стороны среднего квадрата.
Формула может быть использована также для расчета индуктивности многослойных катушек, но для них поправочный коэффициент , который зависит одновременно от отношений , находят из графиков, приведенных рис. 11. Индуктивность катушки с сердечником , которое имеет магнитную проницаемость , в  раз больше индуктивность той же катушки без сердечника, то есть

Итак, расчет индуктивности катушек с сердечником фактически сводится к определению . Для тороидальных катушек, в которых потери магнитного потока малые ,  где — магнитная проницаемость материала сердечника. Поэтому индуктивность катушки с тороидальном сердечником находят так:

где — сечение сердечника, — средняя длина магнитной силовой линии. Для других форм сердечников . Так, например, для броневого сердечника

где — длина щели.

Рис. 11. Графики зависимостей  и для многослойных катушек

Индуктивность экранированных катушек определяют по выражению:

где — коэффициент связи катушки с экраном.

Для однослойных катушек

где — диаметр экрана, — коэффициент, зависящий от отношения и определяется по графику, приведенному на рис. 12.

Рис. 12. График зависимости

Для многослойных катушек индуктивности

где и -диаметр и высота экрана,

и — коэффициенты, определяющие из графиков, приведенных на рис. 9 и 11. Определяя по рис. 9, отношение  необходимо заменить отношением
Количество витков катушек может быть определена из приведенных выше выражений, которые содержат N. Потери энергии в катушках без сердечников содержат потери в меди в собственной
емкости и на экране , то есть:

Потери энергии в меди с учетом скин-эффекта, виткового эффекта и эффекта близости могут быть определены по следующей эмпирической формуле:

где — потери в меди на постоянном токе; F(Z) и G(Z) — табулированные функции, учитывающие поверхностный эффект и эффект близости; — коэффициент, учитывающий влияние размеров катушки на эффект близости и зависит от отношений и (рис. 13).

В выражениях линейные размеры необходимо брать в см, а частоту в Гц.

Рис. 13. Зависимость коэффициента от длины и глубины намотки и диаметра катушки

Потери энергии в собственной емкости определяются по формуле

где — тангенс угла диэлектрических потерь в собственной емкости.
Потери энергии в экране тоже находят по эмпирической формуле

где — коэффициент, учитывающий материал экрана (например, для алюминия  = 1,05) — коэффициент связи катушки с экраном; и — диаметр и высота экрана, см.

В потери энергии в катушках с сердечником входят потери в меди в собственной емкости и в сердцевине , то есть:

Штрих в выражении означает, что сердечник изменяет потери в меди и в собственной емкости, поскольку изменяет количество витков в катушке и значение ее собственной емкости.
Потери энергии на экране при наличии сердечника — незначительные и ими можно пренебречь. Потери энергии в сердечнике определяют по формуле

где

где — коэффициент, учитывающий потери энергии на вихревые токи; — коэффициент, учитывающий потери энергии на гистерезис; — коэффициент, учитывающий потери энергии на последействие; Н — напряженность магнитного поля сердечника.
Зная потери энергии в катушке  можно определить добротность катушки.

Рассчитать оптимальный диаметр провода можно двумя способами. Первый из них заключается в том, что, имея диаметр провода, рассчитываем для каждого по приведенным выше формулами потери в меди . После этого строим график зависимости (d).
Второй способ предусматривает расчет оптимального значения Z, соответствующее по его зависимостью от выражения  изображенной на рис. 14. Зная из выражения можно определить .

Рис. 14. График зависимости 

Типы катушек индуктивности — Справочник химика 21

    Для осуществления метода высокочастотного титрования исследуемый раствор подвергается действию высокочастотного электромагнитного поля, создаваемого внутри так называемых измерительных ячеек, которые представляют собой — электрический конденсатор или катушку индуктивности. По этому признаку измерительные ячейки разделяются на две большие группы 1) емкостные ячейки, или ячейки с-типа, и [c. 116]
    Катушка индуктивности ячейки типа л выполнена в виде проволочной спирали и заключена в стеклянную трубку, которая целиком погружена в исследуемый раствор. Особенность этой ячейки состоит в наибольшем по сравнению с предыдущими ячейками взаимодействии раствора с магнитной компонентой поля ячейки. [c.129]

    Э-Метры (рис. 29, б)—устройства, широко известные в практике радиотехнических измерений, служащие для определения добротности колебательных контуров и значений индуктивности и емкости, составляющих подобные контуры. При высокочастотном титровании измерительная ячейка подключается к цепи колебательного контура. Такое включение может быть либо параллельным (рис. 30, а) при сравнительно малой электропроводности раствора, либо последовательным (рис. 30, б)—в случае хорошо проводящих объектов. При титровании в ячейке индуктивного типа сосуд с раствором помещают в катушку индуктивности. Если катушка электрически не экранирована от исследуемого раствора, такая ячейка в значительной степени взаимодействует с раствором через электрическую компоненту (см. 13). [c.130]

    Схема, приведенная на рис. 3.28, в, отличается от выше рассмотренной тем, что в ней используется дифференциальная катушка индуктивности, выполняющая роль автотрансформатора. Для уменьшения сопротивлений 2з и 2 обеих половин обмотки трансформатора или катушки по отношению к источнику питания наиболее оптимальным соотношением является отношение индуктивного сопротивления обмотки трансформатора или катушки к измеряемому сопротивлению от 6 1 до 10 1. Следовательно, мостовая схема со вторым типом симметрии из-за наличия потока рассеяния и активного сопротивления обмоток не позволяет получить ту же [c.451]

    На рис. 1-3 представлена измерительная ячейка конденсаторного типа с ее эквивалентными электрическими схемами. Параллельной схемой удобно пользоваться в тех случаях, когда в измерительной схеме прибора параллельно датчику подключается катушка индуктивности или параллельный колебательный контур. В этом случае при резонансе собственной частоты колебательного контура и частоты питающего генератора эквивалентная емкость и сопротивление ячейки могут проявлять свое действие независимо друг от друга согласно уравнениям параллельной эквивалентной цепи.[c.10]

    Измерительные ячейки индуктивного типа характеризуются тем, что сосуд с раствором электролита помещается в качестве сердечника в катушку индуктивности, питаемую высокочастотным напряжением. [c.35]

    Для индуктивных ячеек предлагаются три типа эквивалентных схем трансформаторная (рис. 1-12,6), последовательная (рис. 1-12,б) и схема без связи (рис. 1-12,г) [Л. 17]. В этих схемах 1—индуктивность самой катушки 2 — дополнительная индуктивность анализируемого раствора в сосуде, определяемая его геометрией Яг — активное сопротивление катушки индуктивности Я2— дополнительное сопротивление анализируемого раствора в сосуде Я — эквивалентное сопротивление индуктивной ячейки. [c.37]

    На рис. 3-7 представлена схема автоматического высокочастотного кондуктометра типа АВК-58 Л. 16], предназначенного для измерения концентрации серной кислоты в пределах 0—10%. Принцип действия прибора основан на измерении потерь высокочастотной энергии в колебательном контуре, одним из элементов которого является катушка индуктивности с. анализируемым раствором. Эти потери являются функцией концентрации раствора, если изменение последней однозначно из-58 [c.58]

    Блок зарядки состоит из высоковольтной установки типа АИИ-70 либо УПУ-1М. Выпрямленное регулируемое высокое напряжение подается к одному из электродов через катушку индуктивности 12 в цепь зарядки рабочего конденсатора. [c.102]

    В последнее время нашли применение безэлектродные высокочастотные концентратомеры, являющиеся разновидностью кондуктометрических приборов. В зависимости от вида измерительной ячейки эти концентратомеры могут быть конденсаторного и индуктивного типа [9]. В концентратомерах конденса-торного типа измерительная ячейка состоит (рис. 20, а) из стеклянного сосуда 1 с исследуемым раствором 2, на поверхности которого устанавливаются изолированные друг от друга металлические электроды, служащие обкладками конденсатора. В концентратомерах индуктивного типа (рис. 20, б) стеклянный сосуд помещен внутрь катушки индуктивности.[c.60]

    Электролитическая ячейка емкостного типа, которую подключают параллельно катушке индуктивности, образует вместе с ней колебательный контур. Добротность контура будет меняться в процессе титрования в результате изменения проводимости раствора. Это отразится на значении сеточного тока, величина которого и может служить мерой электропроводности раствора. [c.263]

    Электролитическая ячейка емкостного типа, которую подключают параллельно катушке индуктивности, образует вместе с ней колебательный контур. Добротность контура будет меняться в про- [c.228]

    В резонанс. После этого амплитуда резонансных колебаний на контурах будет обратно пропорциональна их добротности. Разность напряжений между контурами после выпрямления подается на измерительный прибор, в качестве которого может служить гальванометр типа М-82. Все катушки индуктивности намотаны на ферри-товых сердечниках диаметром 9 мм проводом ПЭЛ 0,25. Катушки [c. 239]

    Основные типы автогенераторов. Два распространенных тина автогенераторов ( трехточек ) представлена на рис. 39. Один из них является индуктивным или автотрансформаторным типом, второй — емкостной трехточкой . Разделительный конденсатор Ср обладает большой емкостью, поэтому он полностью шунтирует высокочастотную составляюш ую анодного тока лампы. Следовательно, зажимы а катушки индуктивности во всех случаях могут считаться соединенными с анодом лампы, а точки б — с ее сеткой. В соответствии с выражениями (4.2, 4.3) и (4.6) условие амплитуд для этих схем записываются следующим образом  [c.88]

    Трудно найти радиотехническое устройство, в котором не использовались бы электрические фильтры. Первые простейшие фильтры, служившие для разделения телеграфных и телефонных сигналов, передававшихся по одному проводу, и состоявшие из одной катушки индуктивности и одного конденсатора, были применены русским военным связистом капитаном Игнатьевым еще в XIX веке. Другим простейшим типом фильтров, появившимся практически с момента зарождения радиотехники, был колебательный контур, также состоящий из катушки индуктивности и конденсатора. [c.5]

    Схема весов, приведенная на рис. 3.17, включает в себя генератор 1, преобразователь перемещения 2 подвижной системы, представляющий собой равноплечее коромысло 5 с подвесками 8, детектор 3, усилитель 4, магнитоэлектрические обратные преобразователи соленоидного типа 6, закрепленные на тягах коромысла постоянные магниты 7, дифференциальный индуктивный датчик, включающий катушки 10, и сердечник [c.67]

    Напряжение 220 в, I = 3—3,5а, С = 0,005—0,01 мкф, катушка индуктивности отключена. Аналитический промежуток2,5лш, постоянный электрод — пруток электролитической меди с диаметром 3—4 лш. Применяется спектрограф кварцевый, средней дисперсии, ширина щели спектрографа 0,025 лш. Предварительное обыскривание в течение 60 сек., экспозиция зависит от чувствительности пластинки (спектральные типа I). Используется аналитическая пара линий А1 3082,16 — Fe 3083,74 А. Относительная ошибка метода 3,5%. [c.150]

    На рис. 4-25 представлена схема электронного влагомера типа ЭВК-6 [Л. 16]. В зависимости от типа применяемого датчика этот прибор может быть использован для измерения влажности твердых монолитных и сыпучих материалов, а также жидких сред. Влагомер состоит из высокочастотного генератора, собранного на лампе и настроенного на частоту 2,8 Мгц. Катушки индуктивных колебаний контуров намотаны на тороидальный сердечник из оксифера. [c.106]

    Индуктивной ячейкой называется сосуд из диэлектрика с раствором, помещенный в магнитное поле катушки индуктивности (рис. 17, А). Особенностью ячеек этого типа является повышенная чувствительность к изменению электропроводности в хорошо проводящих средах. Наиример, в работе [17] показано, что измеримой эффект взаимодействия растворов сильных электролитов с магнитным нолем ячейки индуктивного типа наблюдается лишь при концентрациях растворов не ниже 0,1—0,4 молъ1л (нри частоте поля 5—55 Мгц). Это явление объясняется вероятно тем, что взаимодействие через магнитную компоненту возможно только при наличии собственного магнитного поля раствора, что предполагает в нем наличие значительных токов проводимости (1.60). [c.45]

    В Советском Союзе используется литцендрат типа ЛЭШО и ЛЭШД (рекомендации см. в работах Майоров А. С. Альбом частотных характеристик добротности катушек индуктивности на броневых сердечниках шпа СБ. М., Госэнергоиздат, 1958), Васильева Л. С., Завалина И. Н., Кали-нер Р. С. Катушки индуктивности аппаратуры связи. М., Связь , 1973. Прим. ред.) [c.32]

    Генератор типа УЗГ-20 в основном предназначен для питания большого числа магнистострикционных излучателей, работающих на жидкую фазу. Схема самовозбуждения, применяемая в генераторе типа УЗГ-20, аналогична генератору УЗГ-10 (см. ниже). Генератор собран по двухтактной схеме с самовозбуждением на двух лампах ГУ-10А. Анодное питание параллельное, без разделительных конденсаторов. В схеме предусмотрено повышение к. п. д. генератора до 80—85% за счет прямоугольного импульса, полученного на анодах и сетках ламп с помощью анодного и сеточного дросселей. Колебательный контур находится в цепи анода и образован параллельным соединением катушки индуктивности батареи конденсаторов. [c.81]

    Для измерения амплитуды колебаний поверхности излучателя или инст1румента, с ним соединенного, используются приборы типа УБВ (А. В. Стамов-Витковский). В приборах этого типа используется -следующий принцип измерения. В приборах УБВ-2 при близком взаимном расположении катушки датчика и вибрирующей металлической поверхности индуктивность катушки будет зависеть от магнитной проницаемости участка от катушки до поверхности металла. Вместо катушки индуктивности можно также применить в качестве датчика конденсатор, емкость которого зависит от расстояния между пластинами. При изменении расстояния между катушкой и вибрирующим объектом будет меняться магнитная проводимость этого участка и, следовательно, индуктивность катушки датчика или его емкость.[c.22]

    Виброметр типа УБВС-3. Основным отличием прибора УБВС-3 является применение в нем селективного усилителя. Прибор состоит из гене ратора, полосового усилителя, ЧМ детектора, селективного и выходного усилителей и индикатора. В качестве датчика используется катушка индуктивности колебательного контура. [c.23]

    Реле уровня 38Е фирмы Данфосс (Дания). Реле 38Е состоит из датчика уровня поплавкового типа с катушкой индуктивности и блока усилителя с выходным реле. [c.167]

    Конструкция счетчика типа Тур б о к в а ит (рис. 16). В нефтяной промышленности широко используют счетчики типов НОРД (Россия) и Турбоквант (Венгрия). Их конструкция и принцип действия примерно одинаковы. Стальнок корпус / устанавливают на фланцах непосредственно в трубопроводе соответствующего диаметра. Внутри корпуса закреплены с помощью распорных пластигг 8 передняя 2 и задняя 3 опоры, в которых вращается ротор 4. На ось ротора помещают зубчатый диск иэ ферромагнитного материала. В верхней части корпуса находится индуктивный датчик, состоящий из катушки 5. якоря 7 и расположенного внутри катушки постоянного. магнита 6. При каждом обороте ротора индуктивный датчик выдает импульсы, число которых равно числу зубьев ферпо-магнитного диска. Для увеличения мощности сигналов в датчик ио заказу может быть встроен предварительный усилитель. При ЭТОМ , дальность передачи импульсов достигает 700—8()0 м. [c.67]

    Расстояние между электродами может изменяться от 20 до 40 см. Электроды через подвесные проходные изоляторы 3 подсоединены к высоковольтным выводам двух трансформаторов 5 типа ОМ-66/35 мощностью по 50 кВА. Они установлены наверху технологической емкости. Напряжение между электродами может иметь значения II, 33 и 44 кВ. Для ограничения величины тока и защиты электрооборудования от короткого замыкания в цепь первичной обмотки трансформаторов включены реактивные катушки 4 типа РОС-50/05. Реактивные катушки обладают большой индуктивностью, поэтому при возрастании тока происходит перераспределение напряжений и разность потенциалов между электродами уменьшается. Реактивные катушки установлены наверху технологической емкости рядом с трансформаторами. Нагретая нефтяная эмульсия 1, содержащая реа-гентдеэмульгатор и до 10% пресной воды, поступает через два распределителя эмульсии 6 под слой отделившейся воды и поднимается вверх. После прохода через границу раздела вода-нефть нефтяная эмульсия попадает сначала в зону низкой напряженности электрического поля, образующейся между нижним электродом и поверхностью отделившейся воды, и затем в зону высокой напряженности между верхним и нижним электродами. Под действием электрического поля капли воды, содержащиеся в нефти, поляризуются, взаимно притягиваясь друг к другу, коалесцируют, укрупняются и осаждаются. Обезвоженная и обессоленная нефть II выводится сверху аппарата через сборник нефти 2, а отделившаяся вода III — снизу. [c.79]

    Оба описанных выше типа реле пригодны лишь в случае ограниченной частоты включения, так как при этом включается и выключается ток в индуктивном контуре катушки. При регулировании температуры с помощью контактных термометров приходится. иметь дело с частыми включени-ями и выключениями, для чего значительно больше пригодны реле типа Т , которые снабжены добавочным сопротивлением. [c.480]

    Напряжение во вторичной цепи трансформатора 3000 в, ток питания трансформатора 0,8 а, величина зазора в задающем разряднике 0,9—1 мм. Емкость разрядного контура 0,01 мкф, емкость шунтирующего конденсатора 120 пф индуктивность катушки 0,01 мгн, аналитический промежуток l,8лширина щели спектрографа 0,015 лш. В качестве подставного электрода применяют пруток из электролитической меди с диаметром 5—блш, заточенный в рабочей части на цилиндр с диаметром 1,6 лш. Спектры снимают без конденсора, расстояние от искры до щели спектрографа ЮОлш. Предварительное обыскривание в течение 35—40 сек., экспозиция 25—30 сек., фотопластинки спектральные типа 1 используется аналитическая пара линий А1 3082,15 —Ее 3083,74 А. Определяемые пределы 0,04—2,0%, относительная ошибка не больше 4,5% [212а].[c.149]

    Ферросилиций измельчают в железной ступке в порошок (200 меш), последний тщательно перемешивают с медным порошком в соотношении 3 7. Из 1 г этой смеси прессуют брикеты диаметром 7 мм. Источник света — генератор ИГ-2, ток питания генератора За емкость конденсатора 0,01 мкф, индуктивность катушки 10 мкгн, промежуток в разряднике 3,7 мм, аналитический промежуток 2,7 мм. Постоянный электрод — угольный пруток диаметром 5 мм, заточенный на усеченный конус с площадкой диаметром 1 мм. Ширина щели спектрографа 0,025 мм предварительное обыскривание 60 сек., экспозиция 30 сек. Фотопластинки спек-ральные типа I или диапозитивные чувствительностью 0,5 ед. ГОСТ. Аналитическая пара линий А1 3082,16 — Си 3108, 60 А. Определяемые пределы 1,50—5,0% алюминия. Относительная ошибка метода 2,9%. [c.152]

    Используют спектрограф средней днсперсин, источник возбуждения — конденсированная искра, включенная по простой схеме (без прерывателя). Ток питания генератора 1,5—2 а, напряжение во вторичной цепи трансформатора 12 000 емкость конденсатора 0,01 мкф, индуктивность катушки 0,1 мгн. Аналитический промежуток 3 мм, ширина щелн спектрографа 0,025 лл. В качестве постоянного электрода применяют графитовый или угольный стержень, заточенный на усеченный конус с площадкой диаметром 2—2,5 мм. Предварительное обыскривание 120 сек., применяют фотопластинки спектральные типа 1 или диапозитивные. Аналитическая пара линий А1 3082,16 — Си 3073,90 А, определяемые пределы 0,01—0,2 % алюминия. [c.154]

    В высокочастотных титрометрах второго типа—Q-мeтpax используется влияние ячейки на электрические параметры генератора. На рис. 203 изображена одна из схем Q-мeт-рического титрования. В этой схеме ячейка 1 индуктивно при помощи катушки 2 связана с колебательным контуром генератора 3. Изменение электропроводности раствора в ячейке вызывает изменение потерь в колебательном контуре генератора, что приводит к изменениям сеточного тока, измеряемого микроамперметром 4, и анодного тока,» измеряемого микроамперметром 5. Наблюдение сеточного тока удобнее, чем анодного тока. В точке эквивалентности происходит резкое изменение сеточного тока. [c.358]

    Разработана более совершенная конструкция высокочастотного кондуктометра (АВК-60-1) для измерения и регулирования концентрации соляной кислоты в аппарате для выделения гидразобензола. Этот прибор имеет погружной датчик индуктивного типа. В стеклянном закрытом стакане закреплен ферри—говый стережень с обмоткой. Нижняя часть стакана дополнительно защищена фторопластом. Электрические свойства катушки, являющейся одним из элементов схемы, в которую включен генератор высокой частоты, изменяются в зависимости от концентрации НС1 в суспензии. Преимущество конструкции этого прибора состоит в том, что чувствительный элемент датчика вообще не соприкасается с реакционной средой. Это особенно важно в связи с тем, что реакционная среда содержит взвесь твердых частиц гидразобензола. Данный прибор применим также для измерения концентрации НС1 в растворе в диапазонах 15—19 и 21—27%. [c.225]

    Дифманометры — кольцевые весы выпускаются также с индуктивной системой передачи показаний на расстояние, аналогичной той, которая применяется для поплавковых дифманометров. Для этого в показывающих типа ДКТПВЭ и ДКТПРЭ и бесшкальных дифманометрах устанавливается катушка, внутри которой. плунжер перемещается при повороте кольца. [c.205]

    Регулятор влажности с датчиком ДВИП. При измерении влажности воздуха в камерах с низкими температурами применение психрометрического метода требует очень высокой точности измерения температуры. Волосяные гигрометры дают большую остаточную деформацию. Поэтому в настоящее время на крупных холодильниках получили распространение регуляторы относительной влажности с датчиком типа ДВИП (рис. 90). Чувствительным элементом этого датчика служит мембрана 1, изготовленная из гигроскопической пленки. При повышении влажности мембрана прогибается и сердечник 2 опускается, изменяя индуктивное сопротивление катушки 3. Возникающий разбаланс дифференциально-мостовой схемы подается на электронный усилитель ЭУ вторичного прибора ДСР-1, к которому подключен ДВИП. Усиленный сигнал разбаланса поступает на управляющую обмотку реверсивного двигателя РД. При вращении двигателя кулачок К перемещает сердечник катушки вторичного прибора до тех пор, пока не устранится разбаланс, вызванный перемещением сердечника ДВИП. Двигатель РД останавливается, когда напряжение на входе [c.176]

    Недостатком такого типа индуктивных выключателей, работающих на принципе рассеяния магнитного потока при размыкании магнитопровода, является необходимость более или менее точной установ ки якоря в момент замыкания поля отиоситетельно наконечников. При несоблюдении этого условия работа индуктивных выключателей становится ненадежной, потому что изменение силы тока в катушке реле может оказаться недостаточным для его срабатывания. [c.435]

    Ячейки для Т. и их эквивалентные схемы а — емкостного тииа б — индуктивного типа В — сопротивление раствора i — емкость конденсатора, образованного раствором, стенкой ячейки и наружными электродами с., — емкость раствора Я, Li,L2, М — соответствешю эквивалентное сопротивление раствора, его индуктивность, взаимоиндукция катушки Li и раствора.[c.98]

    Из комбинированных схем регуляторов непрямого действия широкое распространение приобрела электронно-пневматич. система. Примером может служить регулятор типа ЭРПР-2, предназначенный для регулирования малых расходов жидкостей и пригодный для регулирования любых параметров, преобразованных в перемещение сердечника дифференциальной индуктивной катушки. [c.297]

    Пленочный датчик влажности типа ДВИП (рис. 98,в), как и волосяной гигрометр, преобразует изменение относительной влажности в перемещения. С повышением ф упругость мембраны из гигроскопической пленки 1 падает и плунжер 2, опускаясь, увеличивает индуктивность нижней катушки 3, одновременно уменьшая индуктивность верхней катушки. Диапазон измерения ф от 40 до 98% при температуре воздуха от —30 до -35°С. Погрешность 5%. [c.162]


Зачем нужна катушка индуктивности в цепи

Стандартная конструкция катушки индуктивности состоит из изолированного провода с одной или несколькими жилами, намотанными в виде спирали на каркас из диэлектрика, имеющего прямоугольную, цилиндрическую или тороидальную форму. Иногда, конструкции катушек бывают бескаркасными. Наматывание провода производится в один или несколько слоев.

Для того, чтобы увеличить индуктивность, используются сердечники из ферромагнитов. Они же позволяют изменять индуктивность в определенных пределах. Не всем до конца понятно, для чего нужна катушка индуктивности. Ее используют в электрических цепях, как хороший проводник постоянного тока. Однако, при возникновении самоиндукции, возникает сопротивление, препятствующее прохождению переменного тока.

Разновидности катушек индуктивности

Существует несколько вариантов конструкций катушек индуктивности, свойства которых определяют и сферу их использования. Например, применение контурных катушек индуктивности вместе с конденсаторами, позволяют получать резонансные контуры. Они отличаются высокой стабильностью, качеством и точностью.

Катушки связи обеспечивают индуктивную связь отдельных цепей и каскадов. Таким образом, становится возможным деление базы и цепей по постоянному току. Здесь не требуется высокой точностью, поэтому, для этих катушек используется тонкий провод, наматываемый в две небольшие обмотки. Параметры данных приборов определяются в соответствии с индуктивностью и коэффициентом связи.

Некоторые катушки используются в качестве вариометров. Во время эксплуатации их индуктивность может изменяться, что позволяет успешно перестраивать колебательные контуры. Весь прибор включает в себя две последовательно соединенных катушки. Подвижная катушка вращается внутри неподвижной катушки, тем самым, создавая изменение индуктивности. Фактически, они являются статором и ротором. Если их положение изменится, то поменяется и значение самоиндукции. В результате, индуктивность прибора может измениться в 4-5 раз.

В виде дросселей используются те приборы, у которых при переменном токе отмечается высокое сопротивление, а при постоянном – очень низкое. Благодаря этому свойству, они используются в радиотехнических устройствах в качестве фильтрующих элементов. При частоте 50-60 герц для изготовления их сердечников применяется трансформаторная сталь. Если частота имеет более высокое значение, то сердечники изготавливаются из феррита или пермаллоя. Отдельные разновидности дросселей можно наблюдать в виде так называемых бочонков, подавляющих помехи на проводах.

Где применяются катушки индуктивности

Сфера применения каждого такого прибора, тесно связана с особенностями его конструкции. Поэтому нужно обязательно учитывать ее индивидуальные свойства и технические характеристики.

Совместно с резисторами или конденсаторами, катушки задействованы в различных цепях, имеющих частотно-зависимые свойства. Прежде всего, это фильтры, колебательные контуры, цепи обратной связи и прочее. Все виды этих приборов способствуют накоплению энергии, преобразованию уровней напряжения в импульсном стабилизаторе.

При индуктивной связи между собой двух и более катушек, происходит образование трансформатора. Эти приборы могут использоваться, как электромагниты, а также, как источник энергии, возбуждающий индуктивно связанную плазму.

Индуктивные катушки успешно используются в радиотехнике, в качестве излучателя и приемника в конструкциях кольцевых и магнитных антенн, работающих с электромагнитными волнами.

Стандартная конструкция катушки индуктивности состоит из изолированного провода с одной или несколькими жилами, намотанными в виде спирали на каркас из диэлектрика, имеющего прямоугольную, цилиндрическую или тороидальную форму. Иногда, конструкции катушек бывают бескаркасными. Наматывание провода производится в один или несколько слоев.

Для того, чтобы увеличить индуктивность, используются сердечники из ферромагнитов. Они же позволяют изменять индуктивность в определенных пределах. Не всем до конца понятно, для чего нужна катушка индуктивности. Ее используют в электрических цепях, как хороший проводник постоянного тока. Однако, при возникновении самоиндукции, возникает сопротивление, препятствующее прохождению переменного тока.

Разновидности катушек индуктивности

Существует несколько вариантов конструкций катушек индуктивности, свойства которых определяют и сферу их использования. Например, применение контурных катушек индуктивности вместе с конденсаторами, позволяют получать резонансные контуры. Они отличаются высокой стабильностью, качеством и точностью.

Катушки связи обеспечивают индуктивную связь отдельных цепей и каскадов. Таким образом, становится возможным деление базы и цепей по постоянному току. Здесь не требуется высокой точностью, поэтому, для этих катушек используется тонкий провод, наматываемый в две небольшие обмотки. Параметры данных приборов определяются в соответствии с индуктивностью и коэффициентом связи.

Некоторые катушки используются в качестве вариометров. Во время эксплуатации их индуктивность может изменяться, что позволяет успешно перестраивать колебательные контуры. Весь прибор включает в себя две последовательно соединенных катушки. Подвижная катушка вращается внутри неподвижной катушки, тем самым, создавая изменение индуктивности. Фактически, они являются статором и ротором. Если их положение изменится, то поменяется и значение самоиндукции. В результате, индуктивность прибора может измениться в 4-5 раз.

В виде дросселей используются те приборы, у которых при переменном токе отмечается высокое сопротивление, а при постоянном – очень низкое. Благодаря этому свойству, они используются в радиотехнических устройствах в качестве фильтрующих элементов. При частоте 50-60 герц для изготовления их сердечников применяется трансформаторная сталь. Если частота имеет более высокое значение, то сердечники изготавливаются из феррита или пермаллоя. Отдельные разновидности дросселей можно наблюдать в виде так называемых бочонков, подавляющих помехи на проводах.

Где применяются катушки индуктивности

Сфера применения каждого такого прибора, тесно связана с особенностями его конструкции. Поэтому нужно обязательно учитывать ее индивидуальные свойства и технические характеристики.

Совместно с резисторами или конденсаторами, катушки задействованы в различных цепях, имеющих частотно-зависимые свойства. Прежде всего, это фильтры, колебательные контуры, цепи обратной связи и прочее. Все виды этих приборов способствуют накоплению энергии, преобразованию уровней напряжения в импульсном стабилизаторе.

При индуктивной связи между собой двух и более катушек, происходит образование трансформатора. Эти приборы могут использоваться, как электромагниты, а также, как источник энергии, возбуждающий индуктивно связанную плазму.

Индуктивные катушки успешно используются в радиотехнике, в качестве излучателя и приемника в конструкциях кольцевых и магнитных антенн, работающих с электромагнитными волнами.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Практическое руководство по катушкам индуктивности

Большинство проводящих материалов (металлов) является парамагнитными или ферромагнитными, в то время как большинство непроводящих материалов (неметаллов) является диамагнитными. Любой проводник обладает некоторой индуктивностью в ответ на изменение величины или направления протекания тока. Даже обычный прямой провод имеет индуктивность, хотя она достаточно мала, чтобы пренебрегать ею. Если провод свернуть в петлю — его индуктивность увеличится. Чем больше сделать таких одинаковых витков, тем большая индуктивность будет присуща проводу. Индуктивность одиночной петли или катушки из провода может быть многократно увеличена с помощью подходящего ферромагнитного сердечника.

Простейшими катушками индуктивности являются катушки с воздушным сердечником (рисунок 1). Они сделаны путем намотки провода вокруг пластмассового, деревянного или любого не ферромагнитного сердечника. Индуктивность катушки зависит от числа витков, радиуса и общей формы, также она пропорциональна числу витков и диаметру катушки. Индуктивность обратно пропорциональна длине провода для заданного диаметра катушки и числу витков. Итак, чем ближе будут витки, тем больше будет индуктивность. Электропроводность катушек индуктивности зависит от материала и толщины провода. Потери (в виде тепла) в значительной степени зависят от материала, используемого в качестве сердечника.

 

Рис. 1. Пример катушки индуктивности с воздушным сердечником 

Катушки с воздушным сердечником имеют небольшую индуктивность, которая может составлять максимум 1 мГн. Катушки с воздушным сердечником могут быть рассчитаны так, что будут пропускать через себя ток практически неограниченной величины при условии использования проводника большой длины, смотанного в катушку большого радиуса. Такие катушки индуктивности практически не вносят потерь, так как воздух не рассеивает много энергии в виде тепла. Чем выше частота переменного тока, тем меньше индуктивность, необходимая для получения значительных эффектов. Таким образом, катушки индуктивности с воздушным сердечником вполне подходят для применения в высокочастотных цепях переменного тока благодаря отсутствию потерь, способности пропускать через себя большие токи и достаточным значениям индуктивности.

При использовании железных или ферритовых сердечников индуктивность может быть значительно увеличена. Однако порошкообразный, железный или ферритовый сердечник вносит значительные потери электрической энергии в виде тепла. Использование ферромагнитных сердечников также ограничивает максимальную величину рабочего тока катушек индуктивности. В ферромагнитных сердечниках насыщение происходит при протекании максимального рабочего тока. При увеличении тока сверх этого критического значения индуктивность может начать уменьшаться. При больших токах ферромагнитные сердечники могут достаточно сильно нагреваться, что может привести к их разрушению и необратимому существенному изменению номинальной индуктивности катушки.

Соленоид против катушек индуктивности

 

Соленоиды часто путают с катушками индуктивности. Соленоиды — это катушки проводов, которые предназначены для использования в качестве электромагнитов. Многие индукторы также являются катушками проводов, но они предназначены для обеспечения индуктивности в электрической цепи. Катушки индуктивности цилиндрической формы также называют соленоидными катушками, но только из-за их конструкции, схожей с конструкцией соленоида. Тем не менее, они не предназначены для использования в качестве электромагнита. Соленоиды специально используются в качестве электромагнитов и обычно имеют подвижный или статический сердечник. Обычно соленоиды используются в качестве электромагнитов в электрических звонках, электродвигателях, работающих на постоянном токе, и в реле.

Соленоидные катушки как индуктивности

 

Простейшими и наиболее распространенными индуктивностями являются соленоидные катушки. Эти индуктивности представляют собой цилиндрические катушки, намотанные вокруг диамагнитного или ферромагнитного сердечника. Они являются самыми простыми с точки зрения проектирования и изготовления.

Соленоидная, или цилиндрическая катушка может быть легко использована для подстройки величины индуктивности, если в конструкцию интегрировать механизм перемещения ферромагнитного сердечника катушки внутрь и наружу. Путем перемещения сердечника внутрь катушки и обратно можно изменять ее эффективную магнитную проницаемость и, следовательно, величину индуктивности. Это называется настройкой магнитной проницаемости и используется для подстройки частот в радиочастотных схемах.

Сердечник можно сделать подвижным, прикрепив его к винтовому валу и закрепив гайкой на другом конце катушки. Когда вал винта вращается по часовой стрелке — сердечник перемещается внутрь катушки, увеличивая эффективную магнитную проницаемость и, следовательно, величину индуктивности. Когда вал винта вращается против часовой стрелки — сердечник выдвигается, уменьшая эффективную магнитную проницаемость и, следовательно, величину индуктивности.

Тороиды как катушки индуктивности

Сегодня еще одной наиболее распространенной формой катушек индуктивности является тороид. Тороиды имеют кольцевой ферромагнитный сердечник, на который намотан провод. Тороиды нуждаются в меньшем числе витков и физически меньше при той же величине индуктивности и рабочей величине тока, по сравнению с соленоидными катушками (рисунок 2). Другим важным преимуществом тороидов является то, что магнитный поток находится внутри сердечника, что позволяет избежать нежелательной взаимной индуктивности.

Рис. 2. Сильноточные тороидальные катушки индуктивности 

Однако намотать провод на тороид сложно. Регулировать магнитную проницаемость тороида еще сложнее. Проектирование катушек с тороидальным сердечником и переменной величиной индуктивности требует реализации громоздкой и сложной конструкции. В цепях, где требуется взаимная индуктивность, катушки должны быть намотаны на один и тот же сердечник в случае, если тороид используется в качестве катушки индуктивности.

Индуктивности на основе чашеобразных Р-сердечников*

 

В типичных катушках индуктивности — соленоидных и тороидных — провод намотан вокруг ферромагнитного сердечника. Катушки индуктивности на основе чашеобразных сердечников – это другой тип индуктивностей, в котором обмотка катушки находится внутри ферромагнитного сердечника. Чашеобразный ферромагнитный сердечник имеет форму двух половин в виде чаш со специальным цилиндрическим выступом (керном) на дне одной из половин, на котором размещается обмотка. Обе половины имеют отверстия, из которых извлекается провод катушки. Вся сборка скрепляется болтом и гайкой.

Катушки данного типа, как и тороиды, обладают большой индуктивностью и электропроводностью при небольших габаритах и меньшем числе витков. Магнитный поток, как и в случае с тороидами, остается внутри. Таким образом, нет нежелательной взаимной индуктивности с сердечниками. Опять же, как и в случае с тороидами, очень трудно варьировать величину индуктивности катушек данного типа. Изменять величину индуктивности в катушках индуктивности на основе Р-сердечников возможно только путем изменения числа витков и при использовании отводов в разных точках катушки.

*- В литературе также встречается термин “Р-сердечник закрытого типа”. В ГОСТ 19197-73 данному типу сердечников присвоено название – “броневой”.

Линия передачи как индуктивность

В цепях постоянного тока катушки индуктивности ведут себя почти так же, как и обычный провод, обладая незначительным сопротивлением, но не более того. Таким образом, они находят применение преимущественно в электрических цепях переменного тока. В аудиосхемах в качестве индуктивностей обычно используются тороиды, катушки на основе круглых чашеобразных сердечников или аудиотрансформаторы. Номинал индуктивности, применяемый в таких электрических цепях, варьируется от нескольких мГн до 1 Гн. Катушки индуктивности вместе с конденсаторами используются в аудиосхемах для подстройки. В настоящее время микросхемы практически полностью вытеснили катушки индуктивности и конденсаторы в аудиосистемах и других подобных областях применения.

При увеличении частоты должны использоваться индуктивности с сердечниками меньшей проницаемости. На нижнем конце радиочастотного спектра используются те же катушки индуктивности, что и в аудиоприложениях. На частотах до нескольких МГц весьма распространены катушки индуктивности с тороидальным сердечником. Для частот 30…100 МГц предпочтительны катушки с воздушным сердечником. Для частот более 100 МГц в линии передачи используются высокочастотные индуктивности и специальные трансформаторы. Линии передачи малой длины (четверть длины волны сигнала или меньше) сами могут быть использованы в качестве индуктивности для подстройки частоты радиосигналов. Линия передачи, используемая в качестве подобной индуктивности, обычно представляет собой коаксиальный кабель.

Индуктивности в цепях постоянного тока

Катушки индуктивности практически бесполезны в цепях постоянного тока. Однако можно предположить, что катушка индуктивности, подключенная к цепи постоянного тока, может быть полезна для понимания принципов ее работы и особенностей поведения пульсирующих напряжений постоянного тока. Предположим, что обычная катушка индуктивности подключена к источнику напряжения через ключ. При замыкании ключа на индуктивность подается напряжение, вызывающее быстрое изменение протекающего через нее тока. Когда приложенное напряжение увеличивается от нуля до пикового значения (за короткое время), индуктивность противодействует изменяющемуся через нее току, индуцируя напряжение, противоположное по полярности приложенному напряжению. Индуцированное напряжение при подаче питания на катушку индуктивности называется обратной ЭДС и определяется по формуле 1:

VL = – L*(di/dt),   (1)

где:

  • VL – напряжение (обратная ЭДС), индуцированная на катушке;
  • L – индуктивность катушки;
  • di/dt – скорость изменения тока во времени.

Согласно приведенной формуле 1, внезапное изменение тока через катушку индуктивности дает бесконечное напряжение, что физически невозможно. Таким образом, ток через катушку индуктивности не может измениться мгновенно. Ток сталкивается с влиянием индуктивности при каждом небольшом изменении его величины и медленно возрастает до своего пикового постоянного значения. Итак, в начальный момент времени катушка индуктивности представляет собой разрыв цепи, когда переключатель замкнут. Обратная ЭДС наводится на катушку индуктивности до тех пор, пока изменяется значение протекающего через нее тока. Индуцированная обратная ЭДС всегда остается равной и противоположной возрастающему приложенному напряжению. Когда напряжение и ток от источника приближаются к постоянному значению, обратная ЭДС падает до нуля, а катушка индуктивности начинает вести себя как обычный провод. При подаче напряжения на катушку индуктивности мощность, запасенная ею, определяется по формуле 2:

P = V * I = L*i*di/dt,   (2)

где:

  • P – электрическая мощность, запасенная в катушке;
  • V – величина пикового напряжения на катушке индуктивности;
  • I – величина пикового тока, протекающего через катушку индуктивности.

Энергия, запасенная индуктивностью при подаче напряжения, определяется по формуле 3:

W = ∫P.dt = ∫L*i*(di/dt)dt = (1/2)LI2,   (3)

где:

  • W – электрическая энергия, запасенная в катушке индуктивности в виде магнитного поля;
  • I – максимальное значение тока, протекающего через катушку.

Когда происходит отключение источника напряжения (путем размыкания ключа), напряжение на индуктивности падает с постоянного пикового значения до нуля. В отличие от конденсаторов, при отключении источника напряжения напряжение на индуктивности не поддерживается. Фактически оно уже упало до нуля, тогда как ток, проходящий через него стал постоянным. Теперь, когда приложенное напряжение падает от пикового постоянного значения до нуля, ток, протекающий через катушку индуктивности, также падает с постоянного пикового значения до нуля. Катушка противодействует падению тока, вызывая прямую ЭДС в направлении приложенного напряжения. Из-за индуцированной прямой ЭДС ток, проходящий через катушку индуктивности, падает до нуля с более медленной скоростью. Как только ток уменьшается до нуля, прямая ЭДС также падает до нуля.

Таким образом, при подаче напряжения питания электрическая энергия преобразовывалась в магнитное поле в катушке индуктивности, что было очевидно по обратной ЭДС, индуцированной на ней. При отключении напряжения питания та же самая электрическая энергия возвращается индуктором в цепь в форме прямой ЭДС. Всякий раз, когда напряжение на катушке индуктивности увеличивается, возникает обратная ЭДС, а всякий раз, когда напряжение на катушке уменьшается, возникает прямая ЭДС.

На практике обратная или прямая ЭДС, которая наводится на катушке индуктивности, во много раз больше приложенного напряжения. Если источник индуктивности подключен к источнику напряжения или катушка индуктивности подключена к цепи постоянного тока без какой-либо защиты, электрическая энергия, возвращаемая при размыкании переключателя, выделяется в виде скачка напряжения или искры на контактах переключателя. Если индуктивность или ток в цепи достигают достаточно больших значений, то энергия выделяется в форме дуги или искры на контакте переключателя и может даже сжечь или расплавить его. Этого можно избежать, используя резистор и конденсатор, соединенные в RC-цепь и включенные последовательно с контактом переключателя. Такая RC-цепь называется снабберной и позволяет электрической энергии, выделяемой катушкой индуктивности, заряжать и разряжать конденсатор, поэтому она не повреждает другие компоненты. Во многих электрических цепях для сохранения компонентов схемы от обратной или прямой ЭДС катушек индуктивности или соленоидов используются защитные диоды.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока

Катушка индуктивности противодействует любому изменению тока, который протекает через нее, а переменный ток, в свою очередь, отстает на 90° от напряжения. В начальный момент времени, когда напряжение источника подается на катушку, ток через нее протекает максимальный, но в противоположном направлении. При подаче напряжения ток протекает через катушку индуктивности из-за индуцированной обратной ЭДС, которая противоположна приложенному напряжению. Индуцированное на катушке напряжение всегда равно и противоположно по знаку приложенному напряжению в любой момент времени. Когда приложенное напряжение возрастает от нуля до пикового значения, ток через катушку падает от максимума до нуля.

Когда прикладываемое напряжение падает от максимального значения до нуля, то на катушке индуцируется прямая ЭДС, заставляя ток противоположного направления расти от нуля до пикового значения. Когда приложенное напряжение меняет полярность и возрастает до пикового значения, ЭДС снова индуцируется на катушке, вызывая падение обратного тока от пикового значения до нуля. Когда приложенное напряжение снова падает до нуля в обратном направлении, в катушке индуцируется прямая ЭДС, заставляющая ток снова расти от нуля до максимального значения в противоположном направлении. Это продолжается для каждого цикла протекания переменного тока.

Индуктивное сопротивление

Противодействие протекающему току из-за наличия индуктивности называется индуктивным сопротивлением. Амплитуда тока через катушку индуктивности обратно пропорциональна частоте приложенного напряжения. Поскольку напряжение на катушке (обратная или прямая ЭДС) пропорционально индуктивности, то амплитуда тока также обратно пропорциональна величине индуктивности. Итак, противодействие току из-за наличия индуктивности в виде индуктивного сопротивления определяется по формуле 4:

XL = 2πfL= ωL   (4)

Соответственно, пиковая амплитуда тока, проходящего через катушку индуктивности, определяется по формуле 5:

Ipeak = Vpeak/XL= Vpeak/ ωL,   (5)

где:

  • Ipeak – пиковое значение переменного тока, протекающего через катушку индуктивности;
  • Vpeak – пиковое значение переменного напряжения, приложенного к катушке;
  • XL – индуктивное сопротивление.

Как резистивное и емкостное сопротивление, так и единица индуктивного сопротивления измеряется в омах. Следует отметить, что в электрических цепях нет потерь энергии из-за наличия емкостного или индуктивного сопротивления, что нельзя сказать об обычном резистивном сопротивлении. Тем не менее, реактивное сопротивление может ограничивать уровни тока через конденсатор или катушку индуктивности.

Применение катушек индуктивности

Катушки индуктивности используются в электрических цепях переменного тока. Они обычно применяются в аналоговых схемах, схемах обработки сигналов и в системах телекоммуникаций, а также используются вместе с конденсаторами для создания фильтров различных топологий. В телекоммуникационных системах индуктивности применяются в составе специальных фильтров, которые нужны для подавления возможных бросков напряжения и предотвращения утечки информации через линии системы электропитания.

Трансформаторы, которые используются для повышения или понижения напряжения переменного тока, состоят из двух катушек индуктивности, объединенных в единую конструкцию определенным образом. Индуктивности также используются для временного хранения электрической энергии в цепях выборки-хранения и источниках бесперебойного питания. В цепях электропитания катушки индуктивности (где они называются фильтрующими дросселями) используются для сглаживания пульсирующих токов.

Поведение индуктивности при прохождении через нее сигнала можно определить следующим образом:

  • Всякий раз, когда приложенное к катушке индуктивности напряжение увеличивается, катушка генерирует обратную ЭДС, в результате чего ток через нее падает с максимального значения до нуля или даже ниже этого уровня. Всякий раз, когда прикладываемое напряжение уменьшается, катушка создает прямую ЭДС, в результате чего ток через нее повышается с нуля или текущего уровня до максимального значения или даже до более высокого.
  • Обратная или прямая ЭДС сохраняется на катушке индуктивности до тех пор, пока приложенное напряжение, а следовательно и ток через нее изменяются. Когда приложенное напряжение достигает определенного постоянного значения, обратная или прямая ЭДС падает до нуля, и постоянный ток протекает через катушку индуктивности без какого-либо противодействия, как в обычном соединительном проводе.
  • Из-за наличия индуктивности скорость изменения тока в цепи замедляется. Если сигнал переменный, то ток всегда будет отставать от напряжения на 90° из-за наличия индуктивности.
  • Благодаря индуктивному или емкостному сопротивлению потери энергии отсутствуют. Энергия, запасенная катушкой индуктивности в форме магнитного поля или конденсатором в форме электростатического поля, возвращается обратно в цепь, как только приложенное напряжение падает до нуля или меняет полярность. Однако из-за реактивного сопротивления пиковый уровень тока (амплитуда сигнала) ограничен.

Источник: https://www.engineersgarage.com

Расчёт катушки индуктивности под динамик

Данный расчет является примером для определения данных катушки индуктивности на воздушном сердечнике, нагруженной динамиком. В этом примере выбрана катушка без сердечника во избежание искажений, обусловленных перемагничиванием сердечника.

На рисунке показана оптимальная катушка индуктивности в смысле отношения индуктивности катушки и ее активному сопротивлению. Конструкция получается, когда внутренний диаметр цилиндрического слоя обмотки вдвое больше его высоты, а внешний диаметр в четыре раза больше высоты и в два раза больше внутреннего диаметра.

высота 1 см; внутренний диаметр 2 см; внешний диаметр 4 см.

Пример расчета

Современные программы по расчету пассивных фильтров для акустики, дают значение катушек индуктивности в мГн, здесь нужно перевести в мкГн, т.е. умножить на 1000.

Определим данные катушки с индуктивностью 1,25 мГн (или 1250 мкГн) разделительного фильтра, нагруженного динамиком сопротивлением 4 Ом. Активное сопротивление рассчитываемой катушки должно составлять 5% сопротивления динамика. Это соотношение можно считать вполне приемлемым. Активное сопротивление катушки: R = 0,05 х 4 = 0,2 Ом.

  1. откуда: L/R = 1250 / 0,2 = 6250 мкГн/Ом;
  2. далее имеем: h = √ ((L/R) / 8,6) = √ (6250 / 8,6) = 26,96 мм;
  3. длинна жилы: l = 187,3 х √ (L х h) = 187,3 х √ (1250 х 26,96) = 34383 мм = 34,3 м;
  4. количество витков: ω = 19,88 √(L / h) = 19,88 х √ (1250 / 26,96) = 135,36 витков;
  5. диаметр жилы: d =0,84h / √ω = 0,84 х 26,96 / √ 135,36 = 1,95 мм;
  6. масса намотки: m = (h3 х 10-3) / 21,4 = (26,963 х 10-3) / 21,4 = (19595,65 х 0,001) / 21,4= 0,9 кг.

Полученные значения должны быть округлены (в первую очередь диаметр жилы) до ближайшего стандартизированного. Окончательные значения индуктивности подгоняют путем отматывания нескольких витков обмотки, намотанной с некоторым превышением числа витков сравнительно с рассчитанным.

Итак имеем данные, которые понадобятся для расчета будущей катушки:

  1. высота намотки h = 26,96 мм;
  2. значит внутренний диаметр a = 53,92 мм;
  3. соответственно внешний: b = 107,84 мм;
  4. длинна жилы: 34,3 м;
  5. количество витков: 135;
  6. диаметр жилы, соответствует стандартизированному: 1,95 мм (по меди).

Статья специально подготовлена для сайта ldsound.ru

Типы индукторов

»Примечания по электронике

Существует множество различных типов катушек индуктивности, каждый со своими собственными свойствами — понимание свойств различных типов необходимо для выбора правильного типа для схемы.


Катушки индуктивности Включает:
Типы индукторов Характеристики Как правильно выбрать индуктор Ферриты Ферритовые бусины


В электронной промышленности используются индукторы многих типов и стилей.

Катушки индуктивности

выполняют несколько различных функций в цепи. Некоторые типы могут использоваться для фильтрации и удаления всплесков на линиях электропередач, другие используются в высокоэффективных фильтрах. Другие могут использоваться в генераторах, и есть много других областей, где можно использовать индукторы.

В результате может быть получено множество различных типов индукторов. Размер, частота, ток, стоимость и многие другие факторы означают, что существует множество различных типов и форм индукторов.

Выбор свинцовых катушек индуктивности

Основные сведения об индукторах

Хотя существует множество различных типов индукторов, все они подчиняются одним и тем же основным законам природы. Каждая катушка индуктивности создает магнитное поле вокруг проводника, а также имеет определенное реактивное сопротивление.

Основные параметры используются внутри индуктора, независимо от его типа.

Примечание по индуктивности:

Индуктивность — один из основных факторов, влияющих на электрические цепи.Любой провод или катушка имеет определенную индуктивность, которая возникает из-за магнитного поля, которое создается при протекании тока. Энергия накапливается в поле, и действие катушки должно проявлять сопротивление изменению тока, протекающего в проводнике или катушке.

Подробнее о Индуктивность.

Сердечники индуктивности

Катушки индуктивности обычно выполняются в виде катушек. Причина этого в том, что магнитное поле связано между обмотками и накапливается.Таким образом, индуктор с достаточно большой индуктивностью может быть построен более легко.

Поскольку проницаемость среды, в которой расположена катушка, имеет большое влияние на индуктивность, часто используется сердечник, проходящий по центру катушки.

Используются сердечники из железа, феррита и других магнитных материалов. Все это значительно увеличивает уровень индуктивности, который может быть получен, но при выборе сердечника необходимо соблюдать осторожность, чтобы его характеристики соответствовали уровню мощности, частоте и общему применению катушки индуктивности.

Различные типы сердечников индуктора

Как и другие типы компонентов, таких как конденсатор, существует очень много различных типов индукторов. Однако может быть немного сложнее точно определить различные типы катушек индуктивности, поскольку их применение очень велико.

Хотя индуктор можно определить по материалу его сердечника, это не единственный способ их классификации. Однако для основных определений используется этот подход.

  • Индуктор с воздушным сердечником: Этот тип индуктора обычно используется для ВЧ приложений, где требуемый уровень индуктивности меньше. Тот факт, что сердечник не используется, имеет несколько преимуществ: нет потерь внутри сердечника, поскольку воздух не имеет потерь, и это приводит к высокому уровню добротности при условии низкого сопротивления катушки индуктивности или катушки. По сравнению с этим количество витков на катушке больше, чтобы получить тот же уровень индуктивности, и это может привести к физическому увеличению размера.
  • Индуктор с железным сердечником: Железные сердечники обычно используются для индукторов большой мощности и высокой индуктивности. В некоторых звуковых катушках или дросселях может использоваться ламинат железа. Как правило, они не используются широко.
  • Катушка индуктивности с ферритовым сердечником: Феррит — один из наиболее широко используемых сердечников для различных типов индукторов. Феррит — это металлооксидная керамика, основанная на смеси оксида железа Fe2O3 и оксидов марганца-цинка или никеля-цинка, которые экструдируются или прессуются для придания необходимой формы.Индукторы на тороидальном ферритовом формирователе
  • Железный силовой индуктор: Другой сердечник, который может использоваться в различных типах индукторов, — это оксид железа. Подобно ферриту, он обеспечивает значительное увеличение проницаемости, что позволяет изготавливать катушки или индукторы с гораздо большей индуктивностью в небольшом пространстве.

Различные типы механических индукторов и их применение

Катушки индуктивности

также можно разделить на категории по их механической конструкции.Существует ряд различных стандартных типов катушек индуктивности:

  • Индуктор на бобине: Индуктор этого типа устанавливается на цилиндрической бобине. Они могут быть предназначены для монтажа на печатной плате, даже для поверхностного монтажа они могут быть намного больше и устанавливаться с помощью других механических средств. Некоторые старые версии этих катушек индуктивности могут быть даже в формате, аналогичном обычным выводным резисторам.
  • Тороидальный индуктор: Этот вид индуктора намотан на тороид — кольцевой формирователь.Феррит часто используется в качестве первого, поскольку он увеличивает проницаемость сердечника. Преимущество тороида состоит в том, что тороид позволяет магнитному потоку перемещаться по кругу вокруг тороида, и в результате утечка потока очень мала. Недостатком тороидального индуктора является то, что для его изготовления требуется специальная намоточная машина, так как провод должен проходить через тороид для каждого необходимого витка. Тороидальный индуктор
  • Многослойный керамический индуктор: Этот тип индуктора широко используется в технологиях поверхностного монтажа.Индуктор изготавливается из феррита или, чаще, из магнитно-керамического материала. Катушка находится внутри керамического корпуса и представлена ​​внешней цепи на торцевых крышках так же, как конденсаторы микросхемы и т. Д.
  • Пленочный индуктор: В этом виде индуктора используется пленка проводника на основном материале. Затем пленка протравливается или формируется для получения требуемого профиля проводника.

Как видно, существует несколько способов классификации различных типов индукторов.Каждый имеет свои преимущества, и поэтому необходимо принять решение о различных вариантах, доступных при выборе индуктора для конкретного применения. Современные материалы и технологии означают, что производительность катушек индуктивности увеличилась, и разработчику схем открылось гораздо больше возможностей, будь то для ВЧ-приложений, борьбы с электромагнитными помехами или для приложений питания.

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Базовая электроника — различные типы индукторов

В предыдущем уроке мы узнали о различных свойствах и характеристиках индукторов. Эти характеристики полезны при определении эффективности катушки индуктивности в цепи. Производители поставляют катушки индуктивности для конкретных категорий приложений, включая ВЧ-дроссели, силовые, сильноточные и высокочастотные. Таким образом, выбрать катушку индуктивности довольно просто по сравнению с резисторами или конденсаторами (у которых есть много вариантов для любого конкретного применения).Мы уже обсудили некоторые типы индукторов, такие как соленоидные катушки, тороиды, сердечники электролизеров и индукторы линий передачи. Здесь представлены некоторые другие широко используемые типы индукторов.

Воздушные змеевики — Воздушные змеевики являются простейшими индукторами. Это соленоидные катушки, которые используют немагнитный сердечник и могут иметь одну петлю из провода для больших катушек в зависимости от диапазона частот, для которого они предназначены. Эти катушки индуктивности имеют низкие номинальные значения индуктивности, но обеспечивают высокое качество.Поскольку магнитный сердечник отсутствует, они не страдают от эксплуатационных потерь из-за гистерезиса, вихревых токов или искажений, характерных для магнитных сердечников. Поскольку немагнитные сердечники нелегко нагреться, когда через катушку протекает сильный ток, эти индукторы имеют высокую добротность, так как потери энергии сердечником в виде тепла минимальны. По мере увеличения частоты сигнала значение требуемой индуктивности уменьшается, что делает индукторы с воздушной катушкой пригодными для высокочастотных приложений.Для схем обработки сверхвысоких частот обычно требуются воздушные змеевики с одним витком провода. Также доступны версии для поверхностного монтажа воздушных змеевиков. Воздушные катушки широко используются в радиочастотных цепях, FM-приемниках, SMPS, ИБП, усилителях мощности RF, радиосвязи и радиоуправляемых игрушках.

Пример индукторов с воздушной катушкой

Керамический сердечник — Это прочные индукторы, используемые в высокочастотных системах с высоким током, а также в генераторах и схемах генераторов сигналов.Некоторые типичные области применения катушек индуктивности с керамическим сердечником включают ВЧ-фильтры, согласование импеданса, изоляционные цепи, аудиоприложения и беспроводную связь.

Пример индуктора с керамическим сердечником

Антенна с ферритовым сердечником — Эти индукторы используются в антеннах с частотным диапазоном от 100 кГц до 1 МГц и могут включать стержень из феррита, порошкового железа или немагнитного фенольного материала в качестве сердечника. Катушка с проволокой наматывается на стержень, служащий антенной.Рабочая частота зависит от проницаемости сердечника. Чем выше необходимая рабочая частота сигнала, тем меньше проницаемость сердечника. В высокочастотных антеннах обычно используются фенольные сердечники, а не ферритовые сердечники.

Пример рамочной антенны с ферритовым сердечником

Тороиды — Как обсуждалось в предыдущем руководстве, тороиды могут использовать порошковый железный или ферритовый сердечник. Тороидальная форма сердечника обеспечивает высокую индуктивность при небольшом размере и сводит к минимуму электромагнитные помехи за счет равных и противоположных токов вокруг сердечника.Тороиды доступны в вариантах общего назначения, а также в вариантах для поверхностного монтажа. Они широко используются в качестве индукторов в электронных схемах практически во всех типах приложений, таких как силовые дроссели переменного тока, схемы фильтров, источники питания, генераторы, генераторы импульсов, телекоммуникации, автомобильная электроника, аудиосхемы и т. Д.

Пример тороидов

Pot — сердечники Pot используются для обеспечения сверхвысокой индуктивности в сильноточных приложениях. Эти катушки индуктивности, как известно, обеспечивают стабильную индуктивность и высокое качество при небольших размерах.Сердечники потенциометров обычно используются в качестве дросселей постоянного тока, фильтров и дросселей дифференциального режима в аудиосхемах, телекоммуникациях и автомобильной электронике. Благодаря своей уникальной конструкции они обладают значительными преимуществами самозащиты и высокими токами насыщения.

Изображение индуктора с сердечником горшка

Current Sense — Эти индукторы доступны в диапазоне частот, обычно с центральным отводом. Эти индукторы обычно используются в преобразователях постоянного тока в бытовых электронных устройствах с батарейным питанием.

Пример индуктивности считывания тока

Сильноточные дроссели — Сильноточные дроссели или дроссели RF используют порошковое железо или ферритовые сердечники с небольшим количеством витков катушки для достижения высокой индуктивности при небольших размерах. Эти индукторы обычно используются в источниках питания, системах связи и сильноточных электроприборах.

Пример сильноточного дросселя

Balun Chokes — «Balun» означает сбалансированное и несбалансированное преобразование импеданса.Эти индукторы используются в цепях радио, телевидения и связи специально для согласования импеданса.

Пример дросселя балуна с воздушной обмоткой

Ферритовые дроссели — Ферритовые дроссели представляют собой ферритовые бусины без катушки с проволокой; вместо этого провод от цепи наматывается или пропускается через дроссель. Эти индукторы используются в ВЧ-приложениях для удаления нежелательных ВЧ-частот. Они доступны в версиях с выводами и полыми выводами, а также в версиях с микросхемой, где они используются в качестве высокочастотных резисторов, пропускающих только постоянный ток.Ферритовые дроссели широко используются с кабелями в различных приложениях либо для удаления нежелательных радиочастотных компонентов сигналов, либо для предотвращения нежелательных внешних радиочастотных сигналов в цепях приемника.

Пример ферритовой бусины, используемой в кабеле передачи данных

Дроссели в синфазном и дифференциальном режимах — Дроссели в синфазном и дифференциальном режимах используются для шумоподавления в приложениях радиосвязи и связи. Эти индукторы обычно используются для подавления шума из-за антенного эффекта в кабелях и предотвращения электромагнитных и радиочастотных помех от линий электропитания.

Пример синфазных дросселей

Широкополосные дроссели — Широкополосные дроссели используются для ослабления нежелательных радиочастотных сигналов без потерь мощности в низкочастотных приложениях. Эти индукторы широко используются для фильтрации электромагнитных и радиочастотных помех в системах связи, источниках питания, ИБП, генераторах сигналов, усилителях мощности ВЧ, платах ввода-вывода и печатных платах.

Пример широкополосного дросселя

Регулируемый — Эти индукторы предназначены для обеспечения переменной индуктивности.Они либо имеют скользящий сердечник с винтом, чтобы вставлять и выдвигать сердечник по отношению к катушке (как в индукторах линии передачи), либо могут использовать ползунковые контакты вместе с катушкой (как в сердечниках горшков и типах соленоидов). Регулируемые индукторы с использованием скользящего сердечника работают по концепции настройки проницаемости. Эти катушки индуктивности используются в резонансных схемах, работающих в узкой полосе пропускания с высокой добротностью, для широкого спектра применений, таких как низкочастотная радиосвязь, радиоуправляемые игрушки, источники питания, генераторы импульсов, генераторы сигналов и генераторы.

Пример регулируемых индукторов

Литой — Эти небольшие катушки индуктивности поставляются в корпусах с осевыми выводами для использования на печатных платах. Катушка обычно имеет защитное покрытие вокруг сборки. Они широко используются в различных приложениях в качестве индукторов общего назначения.

Пример литого индуктора

Dipped — Эти индукторы аналогичны литым индукторам. Они поставляются в аксиальной или радиальной упаковке с защитным покрытием, поэтому их можно использовать в суровых условиях окружающей среды.Подобно формованным индукторам, индукторы ближнего света также являются индукторами общего назначения, используемыми в различных приложениях, где электромагнитные помехи и радиочастотные помехи не являются серьезной проблемой.

Пример индуктора ближнего света

Экранированный — Эти компактные катушки индуктивности поставляются с магнитным экраном для предотвращения магнитной связи, электромагнитных и радиочастотных помех. Они используются в приложениях с высокой надежностью, где искажение сигнала является основной проблемой. Экранированные индукторы поставляются в различных корпусах, включая аксиальный вывод, радиальный вывод и поверхностный монтаж.Они широко используются в высокопроизводительных потребительских устройствах, компьютерах, системах связи, фильтрах и преобразователях постоянного тока в постоянный.

Пример экранированных индукторов

Многослойная микросхема — Эти индукторы для поверхностного монтажа используются в печатных платах с высокой плотностью и подходят для ослабления электромагнитных / радиопомех, согласования импеданса и резонансных колебаний в различных схемах, таких как генераторы сигналов, ВЧ усилители, генераторы импульсов, импульсные источники питания. , полосовые фильтры, аналого-цифровые преобразователи и системы связи.Эти индукторы используются в устройствах с дроссельной катушкой, где важны размер, вибрация или межплатная магнитная связь.

Пример многослойных микросхем индуктивности

Очевидно, что разные типы индукторов предназначены для конкретных применений. Катушки индуктивности, предназначенные для высокочастотных применений, имеют низкую индуктивность, низкий номинальный ток постоянного тока, низкое сопротивление постоянному току, а также высокий коэффициент качества и SFR. Катушки индуктивности, используемые в цепях фильтров, имеют высокую индуктивность, высокий SFR, а также высокий номинальный ток по постоянному току.Точно так же катушки индуктивности, используемые для соединений, также имеют высокую индуктивность и высокий SFR. Катушки индуктивности, используемые в импульсных источниках питания и преобразователях постоянного тока в постоянный, должны иметь высокий номинальный ток постоянного тока.

Для большинства приложений общего назначения используются воздушные катушки, тороиды, сердечники электролизеров, индукторы для стружки, формованные или погружные индукторы. Для конкретных приложений или требований схемы могут быть предпочтительны другие типы индукторов.

Activity 11
Попробуйте найти основных производителей индукторов на различных онлайн-рынках.Взгляните на различные типы индукторов, производимых ими, и сравните спецификации различных типов индукторов. Постарайтесь выяснить, как разные типы катушек индуктивности имеют разные технические характеристики, подходящие для их предполагаемого применения.

В следующей статье мы обсудим выбор индуктора для данной схемы / приложения.

Что такое индуктор? — Определение и типы

Определение: Катушка индуктивности — это пассивный компонент, который накапливает электрическую энергию в магнитном поле, когда через него проходит электрический ток.Или мы можем сказать, что индуктор — это электрическое устройство, обладающее индуктивностью.

Катушка индуктивности изготовлена ​​из проволоки, обладающей свойством индуктивности, т.е. противодействующей прохождению тока. Индуктивность провода увеличивается за счет увеличения количества витков. Алфавит «L» используется для обозначения катушки индуктивности и измеряется в Генри. Индуктивность характеризует катушку индуктивности. На рисунке ниже показано символическое изображение индуктора.

Электрический ток I, протекающий через катушку, создает вокруг нее магнитное поле.Представьте, что магнитное поле генерирует поток Φ, когда через него протекает ток. Соотношение потока и тока дает индуктивности.

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

Типы индукторов

Катушки индуктивности подразделяются на два типа.

1. Индуктор с воздушным сердечником (намотанный на неферритовый материал) — Индуктор, в котором либо сердечник полностью отсутствует, либо керамический материал используется для изготовления сердечника. Такой тип индуктора известен как индуктор с воздушным сердечником.

Керамический материал имеет очень низкий коэффициент теплового расширения. Низкий коэффициент теплового расширения означает, что форма материала остается неизменной даже при повышении температуры. Керамический материал не имеет магнитных свойств. Проницаемость индуктора остается неизменной благодаря керамическому материалу.

В воздушном сердечнике-индукторе единственная работа сердечника — придать катушке определенную форму. Структура с воздушным сердечником имеет много преимуществ, таких как снижение потерь в сердечнике и повышение добротности.Индуктор с воздушным сердечником используется в высокочастотных приложениях, где требуется низкая индуктивность.

2. Индуктор с железным сердечником (намотанный на ферритовый сердечник) — Это индуктор с фиксированным значением, в котором железный сердечник находится между катушкой. Индуктор с железным сердечником используется в схеме фильтра для сглаживания пульсаций напряжения, он также используется как дроссель в лампах дневного света, в промышленных источниках питания, инверторных системах и т. Д.

Как работает индуктор?

Индуктор — это электрическое устройство, используемое для хранения электрической энергии в виде магнитного поля.Он построен путем намотки провода на сердечник. Сердечники изготавливаются из керамического материала, железа или воздуха. Сердечник может быть тороидальным или Е-образным.

Катушка, по которой проходит электрический ток, создает магнитное поле вокруг проводника. Напряженность магнитного поля увеличивается, если сердечник помещается между катушкой. Сердечник обеспечивает путь к магнитному потоку с низким сопротивлением.

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

Типы индукторов в электронике

Индукторы бывают разных форм, и каждый играет важную роль в работе электронных устройств.Катушки индуктивности доступны для приложений большой мощности, подавления шума, радиочастот, сигналов и изоляции. Вот посмотрите на распространенные типы индукторов и на то, как они обычно используются.

tioloco / E + / Getty Images

Сопряженные индукторы

Связанные индукторы имеют общий магнитный путь и влияют друг на друга. Связанные индукторы часто используются в качестве трансформаторов для повышения или понижения напряжения или обеспечения изолированной обратной связи. Они также используются в приложениях, где требуется взаимная индуктивность.

Многослойные индукторы

Многослойные индукторы состоят из слоев спирального провода, намотанного вокруг центрального сердечника. Добавление дополнительных слоев спирального провода к катушке индуктивности увеличивает индуктивность и увеличивает емкость между проводами. Эти катушки индуктивности имеют более высокую индуктивность в обмен на более низкую максимальную рабочую частоту.

Литые индукторы

Индукторы, отлитые в пластиковый или керамический корпус, известны как литые индукторы.Как правило, эти индукторы имеют цилиндрическую или стержневую конструкцию и могут иметь несколько типов обмоток.

Силовые индукторы

Силовые индукторы доступны в различных форм-факторах и уровнях мощности. Эти индукторы включают в себя все, от индукторов для поверхностного монтажа, которые могут выдерживать ток в несколько ампер, до индукторов для сквозного монтажа и монтажа на шасси, которые могут выдерживать от десятков до сотен ампер.

Поскольку силовые индукторы подвергаются воздействию большого количества тока, они имеют тенденцию генерировать сильные магнитные поля.Чтобы эти магнитные поля не наводили шум в других частях цепи, по возможности следует использовать индукторы с магнитным экраном.

RF Индукторы

Высокочастотные индукторы, также называемые радиочастотными (RF) индукторами, предназначены для работы на высоких частотах. Эти катушки индуктивности часто имеют более высокое сопротивление и более низкий номинальный ток. Большинство ВЧ-индукторов имеют воздушный сердечник, а не феррит или другой материал, увеличивающий индуктивность. Это происходит из-за увеличения потерь, когда эти материалы сердечника используются для снижения рабочей частоты индуктора.

Из-за рабочей частоты катушки индуктивности важно устранить несколько источников потерь — будь то скин-эффект, эффект близости или паразитная емкость. Эффекты кожи и близости увеличивают сопротивление индуктора. Некоторые методы уменьшают эти потери, в том числе соты и катушки паутины для уменьшения паразитной емкости. Кроме того, для уменьшения скин-эффекта часто используют литц-проволоку.

Дроссели

Дроссель — это индуктор, который блокирует высокочастотные импульсы, пропуская более низкочастотные импульсы.Название происходит от подавления или блокировки высокочастотных сигналов. Есть два класса дросселей:

  • Силовые дроссели и дроссели звуковой частоты обычно имеют железный сердечник для увеличения индуктивности и создания более эффективных фильтров.
  • В дросселях
  • RF используются железный порошок или ферритовые шарики в сочетании со сложной схемой обмотки, чтобы уменьшить паразитную емкость и эффективно работать на высоких частотах. В более высокочастотных дросселях используются немагнитные или воздушные сердечники.

Дроссели поверхностного монтажа

Стремление к созданию более компактных и мобильных устройств привело к взрывному росту числа вариантов индукторов для поверхностного монтажа.Катушки индуктивности для поверхностного монтажа часто используются в преобразователях постоянного тока, фильтрации электромагнитных помех, накоплении энергии и других приложениях. Небольшой размер и занимаемая площадь делают индукторы для поверхностного монтажа важным элементом в наборе инструментов для мобильных и портативных электронных устройств.

Индукторы для поверхностного монтажа доступны с магнитным экраном и без него, с допустимым током более 10 ампер и с низкими потерями. В индукторах для поверхностного монтажа часто используется железный или ферритовый сердечник или специальные методы намотки для оптимизации характеристик индуктора.Это также помогает сохранить небольшие размеры и форм-фактор.

Типы сердечников индуктора

Материал сердечника индуктора играет большую роль в его работе. Материал сердечника напрямую влияет на индуктивность катушки индуктивности. Он определяет максимальную рабочую частоту, а также токовую нагрузку индуктора.

  • Воздушные сердечники работают на более высоких частотах из-за отсутствия потерь в сердечнике, но имеют меньшую индуктивность.
  • Стальные сердечники имеют низкое сопротивление при высокой индуктивности.Потери в сердечнике, вихревые токи, магнитное насыщение и гистерезис ограничивают рабочую частоту и ток.
  • Ферритовые сердечники имеют непроводящий керамический материал для работы на высоких частотах. Магнитное насыщение ограничивает текущую емкость.
  • Тороидальные сердечники — это сердечники в форме пончиков, которые уменьшают излучаемые электромагнитные помехи и обеспечивают высокую индуктивность.
  • Ламинированные сердечники имеют высокую индуктивность с меньшим гистерезисом и потерями на вихревые токи.

Спасибо, что сообщили нам!

Расскажите почему!

Другой Недостаточно подробностей Сложно понять Типы индукторов

и обозначения | Electrical Academia

Несмотря на большое количество различных типов катушек индуктивности, для их представления требуется лишь несколько схематических символов.

Дроссель фильтра

Дроссель фильтра для источника питания показан на рисунке 1 (a), а его символ показан на рисунке 1 (b).

Фиг.1: Дроссельная катушка с железным сердечником: (а) Типовой дроссель. (b) Схематический символ

Вы также можете прочитать: Вопросы и ответы по индуктору

Две параллельные линии рядом с катушкой представляют собой железный сердечник. Катушки индуктивности с железными сердечниками подходят для использования только с линией питания и звуковыми частотами. Выше звукового диапазона (приблизительно 20 кГц) потери в сердечнике становятся слишком большими, чтобы их можно было использовать на практике.

Радиочастотные катушки

Типичные радиочастотные (РЧ) катушки показаны на рисунке 2 (a), а символ показан на рисунке 2 (b).

Рис. 2: Радиочастотная катушка: (a) Типовая радиочастотная катушка. (b) Схематический символ (c): Схематический символ катушки с регулируемым ферритовым сердечником

На этих частотах железный сердечник не используется. Многие радиочастотные катушки имеют внутри катушки ферритовый сердечник или металлический сердечник, который можно вкручивать или выкручивать. Символ такого устройства представлен на рисунке 2 (c). Из-за высокой проницаемости сердечника такого типа значение индуктивности может изменяться в значительном диапазоне.

Трансформатор

Другой популярный тип индуктора — трансформатор , который может использоваться с силовыми и звуковыми частотами, а также радиочастотами. Некоторые типичные трансформаторы и их схематические обозначения показаны на рисунке 3. Обратите внимание на первичную и вторичную обмотки трансформаторов.

Рис.3: Трансформаторы: (a) ВЧ трансформатор. (b) Схематическое изображение ВЧ трансформатора. (c) Силовой трансформатор. (d) Схематический символ силового трансформатора

Тороид

Очень распространенным типом индуктора является тороид , небольшая катушка в форме пончика, как показано на рисунке 4.

Рис. 4: Тороид с тороидальной обмоткой

Катушка может состоять из однослойной обмотки, многослойной обмотки или даже нескольких катушек, намотанных на один тороид. Сердечник выполнен из ферритового материала, обладающего высокой проницаемостью. Следовательно, индуктивность может быть довольно большой для количества витков. Практически весь поток ограничен сердечником, и требуется очень небольшое экранирование, чтобы предотвратить взаимодействие с соседними компонентами.

Иногда необходимо иметь катушки индуктивности, которые могут изменять количество ВЧ-энергии или связь между первичной и вторичной обмотками.Такой индуктор показан на рисунке 5 (а). На рисунке 5 (b) переменная или регулируемая катушка индуктивности представлена ​​в схематическом виде.

Рис. 5: Условные обозначения для переменных индуктивностей: (a) ВЧ трансформатор с переменной связью. (б) Регулируемая катушка.

Индуктор источника питания

На рисунке 6 показана схема катушки индуктивности, используемой с источником питания постоянного тока, а на рисунке 7 показан внешний вид типичной катушки индуктивности источника питания.

Рис.6: Катушка индуктивности может использоваться с источником питания постоянного тока для сглаживания входных пульсаций напряжения без влияния на уровень постоянного напряжения

Рис.7: Типовой индуктор источника питания

В применении индуктор обычно должен пропускать постоянный ток, уровень которого колеблется. Поскольку индуктор препятствует любому изменению уровня тока через свои обмотки, он имеет тенденцию сглаживать колебания (см. Кривые на рисунке 6). Именно поэтому индуктор используется в данном конкретном приложении. Из-за наличия постоянного тока через обмотки важна инкрементная индуктивность этого компонента.Следовательно, значение индуктивности должно быть указано при заданном уровне постоянного тока. Типичные значения для таких катушек индуктивности находятся в диапазоне от 50 мГн до 20 Гн, при постоянном токе примерно до 10 А и номинальном напряжении изоляции до 1000 В.

Высокочастотный индуктор

На рисунке 8 показан слаботочный сильноточный показан частотный тип индуктора. Сердечник в данном случае представляет собой ферритовый материал, состоящий из двух сопрягаемых частей, известных как сердечник электролизера. Помимо увеличения индуктивности катушки, сердечник электролизера экранирует катушку, чтобы защитить соседние компоненты от любых проблем, связанных с утечкой магнитного потока, и защитить катушку от внешних магнитных полей.Катушка намотана на шпульку, поэтому ее витки удобно менять.

Рис.8: Слаботочная высокочастотная индуктивность с ферритовым сердечником

Вы также можете прочитать:

Типы конденсаторов

и их применение

Типы резисторов

Катушки индуктивности

(Часть 2) — Типы и применение

Мы продолжаем работу в разделе 7.1 и рассматриваем типы индукторов и их применение. Все индукторы в некоторых отношениях похожи. Все они обладают индуктивностью, самоиндуцированным напряжением и противодействуют изменениям тока.Это три общие характеристики всех катушек индуктивности. Они обладают индуктивностью, имеют самоиндуцированное напряжение и противодействуют изменениям тока.

Катушки индуктивности

делятся на фиксированные и регулируемые. Здесь мы видим схематический символ. Здесь у нас есть фиксированный индуктор, а здесь — регулируемый провод. Используемые материалы сердечника включают железо, порошковое железо и феррит. Ферритовый шарик, некоторые из которых есть в вашем тексте, используются для добавления индуктивности и сопротивления.Они имеют самые разные размеры и формы. Ферритовые компоненты обычно имеют отверстие, через которое можно вставить провод или компонент с выводами. Они добавляют к проводу последовательную индуктивность и сопротивление и замечают это на высоких частотах. Именно здесь в первом разделе мы упоминали, как их можно использовать для подавления нежелательных высоких частот. Это одно приложение, в котором это произойдет.

Ферритовые бусины

Одно из наиболее распространенных применений ферритовых бусинок — это компьютерные кабели, когда они надеваются на кабель во время изготовления кабеля или защелкиваются вокруг кабеля двумя частями после того, как кабель был изготовлен.Они видны в кабелях мышей, клавиатуры и монитора. Кабели могут действовать как антенны, создавая помехи для радио и телевидения, аудио и видео. Они также могут принимать сигналы, которые могут мешать работе компьютера. Здесь мы видим это кабель от монитора компьютера. Вы заметили, что это конец, который подключается к компьютеру. Вот и наши ферритовые бусины. Они будут использоваться для ослабления и удаления высоких частот, исходящих из компьютера или которые могут накапливаться в кабеле, поскольку кабель может действовать как антенна.Ферритовые бусины работают за счет уменьшения радиочастотного интерфейса, создаваемого этими кабелями. Помехи могут исходить от нескольких различных источников, которые, в любом случае, используются ферритовыми шариками для уменьшения этих высокочастотных сигналов.

Катушки индуктивности серии

и параллельные

Катушки индуктивности можно соединять вместе как резисторы. При использовании индукторов необходимо учитывать индуктивность и индуктивное сопротивление. Вот схема. Это очень похоже на схемы, которые мы рассматривали ранее с резисторами, где у нас были резисторы, включенные последовательно, а здесь у нас есть индукторы, включенные последовательно.

Дроссели серии

комбинируются, обратите внимание на примечание здесь, как и у последовательных резисторов. Если бы мы указали здесь индуктивности, они складываются так же, как и в случае сопротивления. Допустим, это 100 мГн, может быть, это 200 мГн, а может быть, это 300 мГн. Если бы мы сложили их, в этой цепи была бы индуктивность 600 мГн. Последовательные индуктивные сопротивления могут быть найдены путем суммирования индивидуальных реактивных сопротивлений. Здесь у нас есть индивидуальные индуктивности, но мы не знаем, что такое реактивные сопротивления, и мы не смогли бы этого сделать, если бы не знали, какова частота нашего источника сигнала.

Помните, мы делали это раньше. Мы сказали, что индуктивное реактивное сопротивление в два раза превышает частоту в пи, которая здесь не указана. В этом случае, если бы здесь было L1, умноженное на 100 мГн, это дало бы нам значение X, равное L в омах. Мы могли бы сделать это для 200 и 300. Мы могли бы вычислить индуктивное реактивное сопротивление каждого, а затем сложить их, чтобы получить общее реактивное сопротивление. Вероятно, более простой способ сделать это или разумный быстрый способ сделать это — сказать, что X of L равно двум умноженным на 3.14, который равен пи, умноженный на любую частоту, а затем умножьте это на общую индуктивность цепи, и это даст нам общее реактивное сопротивление в омах. Они будут складываться так же, как в цепи последовательного сопротивления.

Параллельные индуктивности

Параллельно подключенные индуктивности делят протекающий в них ток. У вас есть источник тока, и ток будет проходить через него, и он будет отделен от источника. Индуцированное напряжение для данной катушки индуктивности будет ниже для каждой из отдельных катушек индуктивности по сравнению с приложенным током.Полная индуктивность в параллельной конфигурации определяется следующим образом: Здесь мы вычисляем, какова индуктивность всей этой цепи. Помните, что это то, что мы рассматривали до этого, было серией, а это — параллельно. Если бы мы просто поместили здесь некоторые значения, давайте просто скажем, что мы будем вводить те же самые, а не 3000, 300. Мы скажем, что 100, 200 и 300 — это индуктивность каждой из этих катушек индуктивности. Если бы мы использовали эту формулу здесь, если вы посмотрите на эту формулу, она очень похожа на формулу, которую мы использовали для расчета параллельного сопротивления.Не знаю, помните ли вы, но при параллельном сопротивлении мы обнаружили, что параллельное сопротивление будет меньше наименьшего компонента. Если бы мы пошли дальше и решили это, мы бы нашли, а если бы были, я думаю, мы могли бы просто нарисовать это прямо здесь, если бы мы суммировали индуктивность всех трех из них, мы бы обнаружили, что она была бы меньше 100.

Параллельное индуктивное сопротивление

При параллельном подключении индуктивных сопротивлений полное индуктивное сопротивление меньше наименьшего индивидуального реактивного сопротивления.Это то же самое, что мы только что рассматривали, когда рассматривали индуктивность, только теперь мы смотрим на индуктивное реактивное сопротивление. Параллельное индуктивное реактивное сопротивление рассчитывается по этой формуле. Опять же, это та же самая формула, которую мы использовали для сопротивления. Если бы мы просто изменили это на R, R, R и R, это была бы та же самая формула. Это очень, очень похоже в другом отношении, когда формула такая же, и на самом деле значения, на которые мы смотрим, очень тесно связаны. Поскольку помните, что мы смотрели на сопротивление, оно измерялось в Ом, а здесь индуктивность, помните, что эти реактивные сопротивления также измеряются в Ом.Просто реактивное сопротивление будет функцией частоты. Тогда в индуктивных условиях эта частота может изменяться в зависимости от частоты, но формула для расчета реактивного сопротивления, которое измеряется в омах, является точно такой же формулой.

Параллельная цепь индуктивности

Вот схема. Это схема, которую вы можете построить в Workbench. Фактически, я построил эту схему в Workbench. Я скопировал и вставил сюда. Я просто хотел бы сделать здесь несколько вычислений.Мы рассчитаем параллельную индуктивность, а затем рассчитаем реактивное сопротивление в этой цепи в целом. Приведем к нашему маленькому калькулятору. Прежде всего, рассчитаем параллельную индуктивность. Помните, что это та же формула, которую мы использовали для определения сопротивления, 100 милли, то есть то же самое, что и 0,1. Мы спустимся сюда и скажем 0,1, а затем мы сделаем функцию переопределения, и мы добавим это, и здесь у нас есть 0,2, 0,2 и снова, один лишний, а затем плюс 0,3, 0,3. и один больше, и тогда будет 18.33. Затем мы выполним здесь функцию «один поверх». Здесь у нас индуктивность. Это параллельная индуктивность, поэтому вы заметите, что параллельная индуктивность меньше самой маленькой составляющей.

У нас есть, давайте просто округлим это до 54,5, и мы отметим, что 54,5 мГн. Мы можем перерисовать эту схему. Мы могли бы сказать, что это наш источник сигнала, и у нас индуктивность 55,4, и это источник на один вольт на частоте 1 кГц. Если бы мы собирались рассчитать реактивное сопротивление этой цепи, то мы бы сказали, давайте посмотрим, мы бы начали с двух умноженных на 3.14, который равен пи, умноженному на частоту, равную 1000, один кГц, умноженную на индуктивность, равную 54,5 мГн. Давайте возьмем калькулятор и посмотрим, что у нас получится. Мы бы сказали, что дважды в 3,14 раза больше частоты, чем в 1000 раз 54,5 мГн, 54,5, давайте посмотрим показатель степени минус три равных, и мы получим 342,2 Ом, 342 Ом. Это будет наше значение, которое мы назовем X of L. Оно представляет собой полное реактивное сопротивление цепи.

Как мы можем это проверить, чтобы увидеть, действительно ли это правильный ответ? Когда я проводил моделирование с этой схемой, обратите внимание, что я вставил измеритель в схему и измерил ток.Я просто ввел значение, равное 2,917 миллиампера. Поскольку индуктор по своему сопротивлению действует подобно резистору, мы могли бы использовать закон Ома, чтобы убедиться, что это действительно правильный ответ. Мы можем использовать любую область, потому что мы знаем напряжение, мы знаем ток, мы знаем причину. Для этого мы могли бы использовать любой вариант закона Ома. Если мы говорим, что напряжение, разделенное на сопротивление, должно быть равно току. У нас напряжение единица, сопротивление 342, посмотрим, что у нас получится. Давайте возьмем наш калькулятор и скажем, что один вольт разделен на 342, и это должно быть равно 2.92. Это очень близко к нашей ценности здесь. Это подтверждает, что наш ответ на самом деле правильный.

Анализ индуктивных цепей

При вычислении напряжений и токов в индуктивной цепи используются те же принципы, что и для резистивных цепей, с использованием вариаций закона Ома. Я только что упомянул их на предыдущем слайде, но это формулы закона Ома. Единственное отличие состоит в том, что если X на L здесь будет R. Помните, что ток равен напряжению, деленному на X L.Это то же самое, что ток равен напряжению, разделенному на сопротивление, что мы делали раньше. Напряжение равно, в данном случае, току, деленному на X L или току, умноженному на X of L, часть шляпы будет умножать ток на сопротивление по закону Ома. Тогда здесь у нас X of L равно VL над IL, а в законе Ома сопротивление равно напряжению, деленному на ток.

Мы собираемся завершить этот сеанс расчетом падения напряжения на катушке индуктивности. Есть несколько способов сделать это.Это еще одна схема из Electronics Workbench. У нас есть среднеквадратичное значение 500 мВ на частоте 200 кГц. У нас в цепи есть индукторы. Я уже вошел и рассчитал реактивные сопротивления. Эти 250 на этой конкретной частоте будут 314 Ом. Эта составляющая 100 мГн будет на уровне 125,6 с данной частотой. Учитывая это, мы можем применить основные правила делителя напряжения, которые мы сделали с резисторами. Мы могли бы сказать, как мы это сделали прямо здесь, 125,6, деленное на 125,6 плюс 314. Это даст нам отношение, умноженное на 0.5 вольт — это приложенное напряжение, которое даст нам 142,8 мВ.

По-другому, индуктивности тоже пропорциональны. Мы могли бы просто сказать 100 мГн больше 100 плюс 250 умножить на 0,5, и мы получили бы такое же значение, потому что это дало бы такое же соотношение, как это, и мы получили бы тот же ответ.

Это был взгляд на индуктивности в цепях. Это последовательная схема, а затем мы рассмотрели, как те же принципы, которые применяются к закону Ома, будут применяться к индуктивности, особенно к индуктивному реактивному сопротивлению.Затем мы выполнили некоторые расчеты с параллельной индуктивностью и рассчитали реактивное сопротивление в цепи. Мы рассмотрели параллельные реактивные сопротивления, параллельные индуктивности и последовательно включенные индуктивности. Мы говорили о ферритовых бусинах. В вашем тексте нет подробностей, о которых я упоминал здесь, но я хотел поднять это просто потому, что это обычное приложение, в котором вы увидите использование ферритовых шариков.

Видеолекции, созданные Тимом Фигенбаумом в Общественном колледже Северного Сиэтла.

Введение в типы индукторов с объяснением работы

Что такое индуктор и его история? Индуктор — это устройство, которое накапливает энергию в форме магнитного поля, и это свойство накапливать энергию называется электромагнетизмом.Это пассивный электрический компонент, обычно состоит из провода, который намотан на ферромагнитный материал в форме катушки, когда через эту катушку пропускается ток, создается магнитное поле, и сила этого магнитного поля зависит от количества витков катушки. . Означает, что если количество витков мало, тогда напряженность магнитного поля будет низкой, аналогично, если количество витков велико, тогда напряженность магнитного поля будет высокой. Поскольку он хранит энергию в виде магнитного поля, он не изменяет ток внезапно.Впервые индуктор был открыт Майклом Фарадеем в 1830 году простым, но странным способом. Он просто наматывает проволоку на цилиндрическую бумагу, затем прикрепляет оба конца этой проволоки с помощью гальванометра, который является устройством для измерения тока, затем он перемещает магнит внутри и снаружи этой цилиндрической бумаги, а затем ток, создаваемый в гальванометре, который видел Майкл Фарадей. движением стрелки гальванометра. После этого Николас Калланд обнаружил катушку индуктивности. Который в настоящее время используется в виде индуктора.На рисунке 1 показаны обозначения индукторов с сердечником, длиной провода и числом витков катушки

.

Рисунок 1 Символы, длина провода и количество витков катушки.

Типы индукторов

В настоящее время используются различные типы катушек, и здесь мы разделили их на основе их сердечников.

  • Индуктор с тороидальным сердечником : Этот тип имеет поверхность в форме кольца или пончика, и проволока намотана вокруг этой поверхности. Он состоит из различных материалов, таких как ленточная намотка, железо или феррит и т. Д.Это дает высокие результаты связи, но на высокой частоте происходит раннее насыщение, поэтому используется только для низкочастотных приложений. Он в основном используется в медицинских устройствах, регуляторах переключения телекоммуникационных устройств, кондиционерах, холодильниках, цифровых и аналоговых источниках питания. Простой тороидал показан на рисунке 2
  • .

Рисунок 2 Тороидальные типы

  • Индуктор с воздушным сердечником: Этот тип в основном состоит из керамического материала, поэтому керамические индукторы широко известны как индукторы с воздушным сердечником.Он имеет очень низкий коэффициент теплового расширения, но не имеет никаких магнитных свойств, поэтому, когда он используется в качестве сердечника, он не увеличивает магнитную проницаемость. Его основная цель использования в катушке индуктивности — просто придать катушке правильную форму. Основное преимущество этого сердечника — это высокая добротность и низкие потери в сердечнике. Он в основном используется в высокочастотных приложениях, где требуется низкая индуктивность. Простая катушка с воздушным сердечником показана на рисунке 3
  • .

Рисунок 3 Воздушный сердечник

  • Индуктор с железным сердечником: Это тип, сердечник которого сделан из железного материала, и этот тип лучше всего подходит для тех мест, где требуются маломерные индукторы.Они используются в приложениях с высокой мощностью, высокой индуктивностью, но низкочастотными, например, в звуковом оборудовании. Его применение ограничено по сравнению с другими типами индукторов. Простая катушка с железным сердечником показана на рисунке 4
  • .

Рисунок 4 Железный сердечник

  • Индуктор с ферритовым сердечником: Это тип, сердечник которого изготовлен из ферромагнитного материала, называемого ферритовым сердечником. Ферромагнитный материал представляет собой соединение оксида металла с железом, и другие элементы смешиваются с ним, чтобы сформировать кристаллическую структуру. В настоящее время используются два типа ферритовых сердечников, первый — это мягкий ферритовый сердечник, а второй — твердый ферритовый сердечник.Мягкий ферритовый сердечник может изменять полярность своего магнетизма без использования какого-либо количества энергии. Точно так же твердый ферритовый сердечник похож на постоянный магнит, где его также называют постоянным, и его полярность всегда остается одинаковой, даже когда он перемещается из одного направления в другое. Этот тип ферритового сердечника также помогает индуктору повысить его производительность за счет увеличения проницаемости катушки, что приводит к увеличению индуктивности индуктора. Диапазон увеличения проницаемости составляет от 20 до 15000, но также зависит от ферритового материала.Если сравнить его индуктивность с воздухом, то она очень высока. Тип простого ферритового сердечника показан на рисунке 5
  • .

Рисунок 5 Ферритовый сердечник

  • Индуктор с сердечником из порошкового железа: Этот тип сердечника индуктора на 100% состоит из чистого железа, но его внешняя поверхность покрыта изолирующим порошковым материалом, поэтому он называется индуктором из порошкового железа. Поскольку этот сердечник на 100% состоит из железа, он дает твердую структуру, но для изготовления этого порошкового железа его сжимают под высоким давлением, затем с ним смешивают связующее, такое как эпоксидная или фенольная смола, с образованием порошкового железа.Когда оба материала смешиваются, образуется распределенный воздушный зазор, и этот воздушный зазор сохраняет высокий магнитный поток. Этот воздушный зазор также предотвращает насыщение сердечника, а также пропускает большой постоянный ток без насыщения сердечника. Он имеет высокий температурный коэффициент, поэтому в основном используется в импульсных источниках питания. Простое порошковое железо показано на рисунке 6
  • .

Рисунок 6 Сердечник из порошкового железа

  • Катушка индуктивности с ламинированным сердечником: Сердечник индуктора этого типа состоит из ламинированных листов, которые изготовлены из стали.Эти листы располагаются друг с другом сверху вниз, чтобы получилась надлежащая многослойная сердцевина. Поскольку эти листы имеют разную длину и толщину, они соединяются друг с другом с помощью изоляционного материала, который делает сердечник гибким. В этом сердечнике индуктора, поскольку каждый лист отделен от других листов изоляционным материалом, эта структура защищает сердечник от потерь на вихревые токи. Эти типы сердечников используются для приложений с высокой мощностью, поэтому они имеют низкую частоту и в основном используются в фильтрующих устройствах, где частоты возбуждения обычно высоки в кГц.На рисунке 7 показан простой индуктор с многослойным сердечником.

Рисунок 7 Ламинированный сердечник

  • Переменный индуктор: Это тип индуктора, в котором магнитный сердечник перемещается вокруг обмотки индуктора, и, регулируя магнитный сердечник, пользователь может легко регулировать значение индуктора. Эти типы индукторов в основном используются для высокочастотных приложений, где требуется настройка, например, в радио и т. Д. Они легко доступны на рынке в диапазоне от 10 мкГн до 100 мкГн и от 10 нГн до 10 мГн.Простая регулируемая катушка индуктивности показана на рисунке 8,
  • .

Рисунок 8 Тип переменной

Спаренный индуктор: Это тип, в котором два индуктора соединены вместе посредством электромагнитной индукции. Как мы знаем, явления взаимной индукции, при которых, когда напряжение течет в одном, то напряжение генерируется в другом, что связано с этим посредством взаимной индукции. Точно так же связанный индуктор работает с этим явлением.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.