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 

W_м= 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 ≈ µ_0*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 / R_L ,  (1.12)

где  R_L – 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: L_э=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.

2. 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.

 

1. Классификация и основные технические параметры катушек индуктивности

Лекция № 6 (2.3.) Катушки индуктивности

2. Основные элементы катушек индуктивности

3. Расчет индуктивности и собственной емкости катушек индуктивности

1. Классификация и основные технические параметры катушек индуктивности

Как магнитное, так и электрическое поля создаются тем или иным элементом цепи. В случае статических полей, магнитное и электрическое поля могут существовать независимо друг от друга. Переменное же электрическое поле всегда неразрывно связано с беременным магнитным полем. Однако, несмотря на эту связь, можно выделить детали, назначение которых состоит в создании или в преимущественном использовании одного из этих полей. Применительно к электрическому полю такими деталями являются конденсаторы, а применительно к магнитному — детали, называемые катушками индуктивности.

Любой проводник с током создает в окружающем его пространстве магнитное поле. Для концентрации поля в заданном локальном объеме проводник с током свертывается в цилиндрическую спираль, называемую в электротехнике соленоидом.

В радиоэлектронике вместо термина «соленоид» используется наименование «катушка индуктивности»(лат.inductio— наведение). Используя различное число вит­ков, изменяя их форму или помещая внутрь катушки сердечник с повышенным значением

, можно при одной и той же величине тока, протекающего через катушку, создавать магнитное поле различной интенсивности.

Классификация катушек индуктивности

Катушки индуктивности можно классифицировать по ряду при­знаков.

По конструкцииони подразделяются на:

• однослойные и многослойные,

• на каркасах и бескаркасные,

• с сердечниками и без сердечников,

• на экранированные и неэкранированные,

• высокочастотные (обладающие индуктивным характером полного сопротивления в диапазоне частот от 100 кГцдо400 МГц) и низкочастотные и т.д.

По назначениюкатушки индуктивности подразделяются на:

• контурные,

• катушки связи,

• дроссели высокой и низкой частоты и т.п.

Основные характеристики и параметры катушек индуктивности

Основными характеристиками катушек являются индуктивность, собственная емкость, активное сопротивление и добротность, температурная стабильность индуктивности. Рассмотрим эти параметры.

Индуктивность катушки L— основной параметр, определяющий реактивное сопротивление, которым обладает катушка в электрической цепи. При расчете индуктивности катушек различной конструкции пользуются полуэмпирическими формулами и вспомогательными графиками, приводимыми в справочной литературе. В отличие от конденсаторов и резисторов, номинальные значения индуктивности катушек (исключение составляют унифицированные ВЧ и НЧ дроссели) ГОСТами не нормируются, а определяются исходя из стандартов предприятий или технических условий на конкретную аппаратуру. В РЭА применяются катушки с индуктивностью от долей микрогенри (контурные высокочастотные) до десятков генри (дроссели фильтров выпрямителей). Контурные катушки по величине индуктивности изготовляются с точностью

0,2…0,5%,а для других катушек индуктивности допустима точность10…15%.

Собственная емкостькатушкиC_Lобусловлена существованием электрического поля между ее отдельными вит­ками, а также между отдельными витками и корпусом (и экраном, если он имеется)прибора. Обычно считают(кадр 1),что соб­ственная емкость катушки состоит из внутреннеймежвитковой емкостиC _ВН =  C _ВН  iимонтажной емкостиC_М =  C _М  i,т. е. C_L  = C _ВН  + C_М.

С увеличением диаметра намотки и уменьшением ее шага емкость C _ВН  возрастает. Существенное увеличение емкостиC _ВН происходит при использовании каркасов катушек из материалов с повышенным значением.

Монтажная емкость C_Мзависит от расположения катушки по отношению к шасси устройства, другим деталям, от размеров и формы экрана, если катушка экранирована. Из-за сложной конфигурации электрических полей точный расчет емкостиC_Lпрактически невозможен и ее величину обычно определяют экспериментально. У применяемых в РЭА катушек индук­тивности величинаC_L обычно составляет от единиц до десятков и (при многослойной намотке) пикофарад.

Сопротивление потерь. Добротность катушки индуктивности. На низких частотах активное сопротивление катушки индуктивности можно считать равным сопротивлению провода ее обмотки на постоянном токе. С переходом на более высокие частоты начинает проявлятьсяповерхностный эффекти активное сопротивление катушки возрастает. Кроме то­го, при сворачивании провода в спираль, т.е. при его намотке на катушку, магнитное поле проводника искажается вследствие появления магнитной связи между отдельными витками, и оно оказывается несимметричным относительно сечения провода. Это, в свою очередь, приводит к неравномерному распределению тока по периметру сечения проводника: внутри витка плотность тока будет выше. Смещение тока высокой частоты к оси обмотки катушки носит названиеэффекта близости. Его влияние также уве­личивает активное сопротивление катушки.

Таким образом, можно считать, что активное сопротивление провода обмотки на переменном токе R_~= R_ПЭ +R_Б, гдеR_ПЭ— составляющая сопротивления, зависящая от поверхностного эффекта,R_Б.- составляющая, показывающая дополнительное возрастание сопротивления провода обмотки вследствие эффекта близости.

При фиксированном значении частоты переменного тока величинаR _ПЭбудет тем меньше, чем больше диаметр проводаd.

Эф­фект близости, наоборот, проявляется более заметно с возрастанием диаметра провода d, т.е. с увеличением диаметра величинаR _Бвозрастает. Нарис.2.3.2показаны кривые этих зависимостей и зависимость полного сопротивления провода обмотки R_~ = R _ПЭ +R _Б  = f(d)от его диаметра. Для каждого значения частоты переменного тока существует оптимальный диаметр проводаd_ОПТ, при котором активное сопротивление катушкиR_~ = R _MIN, т.е. оно минимально.

Сопротивление провода R_~ на частотах до 1МГцможно уменьшить на30…40%,если вместо провода круглого сечения для намотки катушки применитьлитцендрат — многожильный провод, состоящий из отдельных перевитых друг с другом проводников малого сечения, изолированных друг от друга. Это объясняется тем, что поверхность литцендрата оказывается намного больше поверхности монолитного провода, имеющего ту же площадь поперечного сече­ния.

Величину R_~ как параметр катушки для сравнения между собой различных катушек обычно не используют. Ею пользуются лишь для теплового расчета катушек индуктивности в выходных каскадах мощных радиопередатчиков.

Для сравнения между собой отдельных катушек удобнее использовать параметр, определяющий активные потери как относительную величину, определяемую сравнением энергии W _R, которая затрачивается в сопротивленииR_~ за период гармонического колебания, с максимальной энергиейW _L,запасаемой в магнитном поле катушки. Отношение

W _L, / W _R =   L / 2R_~ 

и характеризует качество катушки. Однако для упрощения расчетов параметром катушки принято считать величину в 2раз большуюW _L, / W _R:

Q =  L / R_~  (2.3.1)

Эта величина называется добротностьюкатушки индуктивности.

Чем выше добротность, тем меньше величина потерь в катушке и выше ее качество. Значение Qопределяется выбором типа обмотки, материала каркаса, конструкцией катушки и влиянием окружающих катушку других деталей при ее монтаже в аппаратуре.

В зависимости от влияния перечисленных факторов добротность применяемых в РЭА катушек обычно лежит в пределах 50…600, а при наличии сердечников может быть и выше.

Температурный коэффициент индуктивности.Изменение температуры окружающей среды приводит к тому, что меняются длина и диаметр провода обмотки, размеры каркаса катушки, диэлектрическая проницаемость материала каркаса и изоляции и т.д. Это приводит к изменению индуктивности катушки и ее добротности. Мерой зависимости индуктивности катушки от температуры являетсятемпературный коэффициент индуктивности(ТКИ),определяемый аналогично другим температурным коэффициентам. Для катушек с многослойной обмоткойТКИ = (50…500)10 ^— 6 К, для катушек с однослойной обмоткой ТКИ существенно ниже.

Для повышения температурной стабильности катушек приме­няют пропитку их каркасов и изоляции, используют керамические каркасы с обмоткой, выполненной методом вжигания серебра, и герметизацию катушек. можно считать, что добротность катушек снижается в среднем на 1 %на каждые3°сприращения температуры по отношению к их добротности при20°с. воздействие влаги может привести к существенному изменению (до30 %) собственной емкости и добротности катушек. Обычно это изменение носит обратимый характер, и после сушки величиныq иc_lпринимают практически прежние значения.

LN-1-2,2 Катушка индуктивности силовой цепи эталонная 2,2 мГн

 Обращаем Ваше внимание, что указана ориентировочная стоимость эталонного оборудования Sonel. Цена может варьироваться в зависимости от изменения курсов валют, а также от комплектации и модификации оборудования.

Цену и сроки поставки приборов просим уточнять у наших менеджеров.

 

Тип оборудования: Катушка индуктивности силовой цепи.

Производитель: SONEL (Польша)

Серия: LN-1

Модель: LN-1-2,2

Описание: прибор для задания индуктивности.

 

Гарантия на катушку индуктивности силовой цепи LN-1-2,2 мГн: 36 мес.

 

Назначение:

Катушка индуктивности силовой цепи эталонная SONELLN-1-2,2 мГн, предназначена для использования в качестве меры реактивного сопротивления с целью имитации угла сдвига фаз между током и напряжением в петле короткого замыкания при напряжении 220/380 В переменного тока частотой 50 Гц. Применяется как эталонное оборудование для поверки измерителей типа MPI-510, MPI-511, MIE-500, MZC-300, MZC-303E, MZC-310S и других, по параметрам: реактивное и полное сопротивление цепей «фаза-нуль», «фаза-фаза», «фаза-защитный проводник»; с кратковременным (до 30 мс) пропусканием токов до 260 А. Задание индуктивности 1,1 мГн.

 

Особенности катушки индуктивности LN-1-2,2 мГн:

• задание индуктивности 2,2 мГн;
• применяется как эталонное оборудование.

 

Технические характеристики катушки индуктивности LN-1-2,2:

 

Индуктивность	2,2 мГн
Предел допускаемой основной погрешности	± 0,05%
Вес	6 кг
Размеры	диаметр 205×225 мм

 

Комплект поставки катушки индуктивности LN-1-2,2:

• Катушка LN-1-2,2
• Руководство пользователя

 

*Технические характеристики и комплект поставки приборов для электрического контроля могут быть изменены производителем без предварительного уведомления.

Дополнительную информацию по эталонному оборудованию Sonel можно получить, обратившись к нашим специалистам, по телефонам, указанным разделе «контакты».

Доставляем приборы для электрического контроля по всей России курьерскими службами и транспортными компаниями.

Катушка индуктивности. Параметры. Виды. Обозначение на схемах

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

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

Индуктивность

По своей сути индуктивность является электрической инерцией

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

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

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

Индуктивность измеряется в генри

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

Измерение сопротивлений

Часто при работе с электрическими установками или при наладке электронных схем необходимо производить измерение различных сопротивлений. Простейший способ измерения сопротивлений заключается в использовании двух измерительных приборов: амперметра и вольтметра. С их помощью измеряют напряжение и ток в сопротивлении R, подключенном к источнику питания, и по закону Ома находят величину искомого сопротивления:

R = U/I

Однако этот способ измерения сопротивлений не позволяет получить результаты измерения с высокой точностью, так как на результаты измерения оказывают влияние собственные внутренние сопротивления амперметра и вольтметра. Так, на изображенной на рис. 4, а схеме амперметр измеряет не только ток, проходящий через сопротивление, но и ток, проходящий через вольтметр, чем вносится методическая погрешность измерений.

Рис. 4. Схема для измерения сопротивлений методом амперметра и вольтметра (а) и схема омметра (б)

Этим способом производят измерение обычно в тех случаях, когда нет специальных приборов — омметров. Одна из возможных схем омметра (рис. 4, б) — последовательная. Она состоит из автономного источника питания Е, переменного резистора R и миллиамперметра магнитоэлектрического типа РА. В качестве источника питания обычно используют сухие элементы или батареи напряжением 1,4…4,5 В. Если к выводам прибора подключить сопротивление Rx, величину которого необходимо определить, то по цепи пойдет ток, величина которого будет зависеть от величины сопротивления. Так как миллиамперметр измеряет этот ток, то его шкала может быть непосредственно отградуирована в омах. Шкала у такого омметра обратная, т. е. нуль находится в правой части шкалы, так как при сопротивлении на входе, равном нулю (режим короткого замыкания), через амперметр будет протекать максимальный ток. Если внешняя цепь разорвана, что соответствует бесконечно большому сопротивлению на входе, то стрелка миллиамперметра будет находиться в самой левой части шкалы, где стоит знак х . Шкала такого омметра резко нелинейная, что в какой-то мере затрудняет считывание результатов. Переменный резистор омметра служит для установки прибора на нуль перед началом работы с ним. Для этого замыкают выводы омметра накоротко и, вращая ручку переменного резистора, добиваются нулевых показаний прибора. Так как ЭДС элемента питания с течением времени за счет разряда уменьшается, такую установку нуля необходимо периодически контролировать. С помощью подобных омметров можно измерять сопротивления от нескольких омов до сотен килоомов.

Рис. 5. Схемы мегометра (а) и электрического моста (б)

Измерение больших сопротивлений до 100 МОм обычно производят с помощью мегометров (рис. 5, а). В своем классическом виде он представляет собой комбинацию автономного источника питания и измерительного прибора — логометра. Логометр — разновидность магнитоэлектрического прибора, у которого вместо одной рамки имеются две, соединенные жестко между собой под некоторым утлом. Так же, как и в обычном магнитоэлектрическом приборе, с ними связана стрелка прибора и находятся они в магнитном поле постоянного магнита. При пропускании тока через обмотки рамок они создают вращающие моменты противоположных знаков, в результате чего положение стрелки будет зависеть от отношения токов в рамках. В цепь одной из рамок включен резистор R, а в цепь другой — сопротивление Rx, величина которого должна быть определена. Применение логометра объясняется тем, что его показания определяются только отношением токов в рамках и не зависят от изменения питающего напряжения Uпит. В качестве источника напряжения для мегометра используют либо индуктор, приводимый во вращение рукой оператора, либо аккумуляторную батарею с электронным преобразователем напряжения. Такая система питания определяется тем, что для работы прибора требуются большие напряжения — порядка 500 В, так как при меньших напряжениях токи в обмотках прибора были бы слишком малыми для его нормальной работы. Использование автономного источника питания диктуется тем, что мегометром часто измеряют сопротивление изоляции кабелей; при этом, естественно, напряжение в них бывает отключенным. Кроме того, с его помощью часто проводят измерения вне помещений, где нет электрической сети.

Измерение малых сопротивлений (меньше 1 Ом), а также измерения других сопротивлений в широком диапазоне значений с высокой точностью могут проводиться с помощью электрических мостов.

Электрический мост (рис. 5, б) представляет собой четыре сопротивления (одно из них — Rx подлежит измерению), включенные по кольцевой схеме. Каждое из сопротивлений образует плечо моста. В одну диагональ моста подают постоянное напряжение питания Uпит , а к другой подключают измерительный прибор — гальванометр Р. Он представляет собой высокочувствительный магнитоэлектрический прибор с нулем посередине шкалы. Его назначение — фиксировать момент, когда ток будет отсутствовать. Приборы подобного типа часто называются нуль-индикаторами. Одно или два сопротивления в плечах моста делаются переменными, и именно ими добиваются нулевых показаний прибора. Мост при этом считается сбалансированным. Как показывает теория электрических мостов, условие баланса достигается при равенстве произведения сопротивлений противоположных плеч, т. е. при условии R1Rx = R2R3. Следовательно, после балансировки моста можно, зная величины всех сопротивлений, определить значение неизвестного сопротивления

где N = R2/R1 — множитель.

Точность измерения с помощью мостов постоянного тока может быть очень велика. Результирующие значения сопротивлений могут иметь более пяти значащих цифр. В то же время мост не позволяет оперативно производить измерения, так как процесс балансировки требует определенного времени и навыка оператора.

Общие свойства катушек индуктивности

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

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

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

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

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

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

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

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

Катушки с магнитопроводами из изолированных пластин можно разделить на дроссели

и
трансформаторы
.

Измерение емкостей

Определение емкости конденсатора или других устройств емкостного характера также может осуществляться различными способами. Простейший из них — метод амперметра-вольтметра (рис. 6, а).

Рис. 6. Схемы измерения емкости

Он во многом аналогичен такому же методу измерения сопротивлений, с той только разницей, что схема питается переменным синусоидальным напряжением от генератора низкой или высокой частоты (или от сети). Емкостное сопротивление конденсатора определяется по следующей формуле:

где f — частота переменного напряжения.

Емкостное сопротивление находится по закону Ома по показаниям приборов

Измерение малых по величине емкостей удобнее производить методом резонанса (рис. 6, б). Измеряемый конденсатор Сх подключается к известной индуктивности L, образуя колебательный контур. На контур подается синусоидальное напряжение от генератора. С помощью электронного вольтметра измеряют напряжение на контуре. При резонансе оно достигает максимума.

Известно, что резонансная частота контура может быть выражена следующей формулой:

Следовательно, при известной величине индуктивности в контуре и определенной по максимальным показаниям вольтметра частоте резонанса можно найти искомое значение емкости Сх.

Измерение больших емкостей (например, электролитических конденсаторов) проще всего производить путем разряда конденсатора на известное сопротивление R. Известно, что за время, равное постоянной времени цепи разряда конденсатора, его напряжение уменьшается в е раз, где е = 2,71… — основание натурального логарифма. Постоянная времени цепи разряда конденсатора на резистор определяется соотношением

Схема измерения емкости этим методом (рис. 6, в) состоит из источника постоянного напряжения питания, известного по величине сопротивления резистора R, электронного вольтметра PV, переключателя S и клемм для подключения конденсатора. С помощью переключателя S конденсатор Сх заряжается до напряжения источника питания, а после переключения конденсатора на разряд с помощью секундомера измеряют время t, по истечении которого конденсатор разрядится до напряжения Uпит/е. Емкость конденсатора определяется по формуле

Емкости конденсаторов можно измерять также с помощью мостов переменного тока.

Основные параметры катушек индуктивности

Свойства катушек могут быть охарактеризованы четырьмя основными параметрами: индуктивностью

,
добротностью
,
собственной емкостью
и
стабильностью
.

Индуктивность.

Индуктивность

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

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

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

Добротность.

Добротность

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

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

Чем меньше

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

Собственная емкость.

Катушки индуктивности обладают собственной емкостью

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

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

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

Стабильность.

Стабильность

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

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

Влажность

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

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

Измерение тока

Можно производить измерение тока непосредственно амперметром, включенным в разрыв измеряемой цепи (рис. 3, а).

Рис. 3. Схемы измерения силы тока

При необходимости расширить пределы измерения амперметра необходимо параллельно амперметру включить резистор (рис. 3, б), который чаще всего называют шунтом. Тогда через амперметр будет проходить только часть тока, а остальная — через шунт. Так как сопротивление амперметров обычно небольшое, то для существенного расширения пределов измерения сопротивление шунта должно быть очень небольшим. Существуют формулы для расчета сопротивления шунта, но обычно на практике приходится вручную подгонять его сопротивление, контролируя ток эталонным амперметром.

Для измерения больших переменных токов часто используют измерительные трансформаторы токов (рис. 3, в). У них первичная обмотка, включаемая в разрыв измеряемой цепи, имеет число витков W1 меньшее, чем число витков W2 вторичной обмотки, т. е. трансформатор является повышающим по напряжению, но по току он понижающий. Амперметр подключается к выходу вторичной обмотки трансформатора тока. Часто лабораторные трансформаторы тока вообще не имеют изготовленной заранее первичной обмотки, а в их корпусе имеется широкое сквозное отверстие, через которое сам экспериментатор наматывает необходимое число витков (рис. 3, г). Зная число витков вторичной обмотки (оно обычно указано на корпусе трансформатора тока), можно выбрать коэффициент трансформации n = W1/W2 и определить измеряемый ток Iх по показаниям амперметра Iпр по следующей формуле:

Iх = Iпр/n

Совершенно по-иному производят измерение токов в электронных схемах, которые обычно спаяны, изготовлены на печатных платах; произвести какой-либо разрыв в них практически невозможно. Для измерения токов в этих случаях используют вольтметры (обычно электронные с большим внутренним сопротивлением для устранения влияния прибора на работу электронной схемы), подключая их к резисторам схемы, величины которых либо известны, либо могут быть предварительно измерены. Воспользовавшись законом Ома, можно определить силу тока:

I = U/R

Катушки индуктивности с магнитопроводами

Для получения малогабаритных катушек различного назначения применяют магнитопроводы

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

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

Магнитодиэлектрики

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

Ферриты

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

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

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

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

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

, который вводится в ее условное обозначение.

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

Экранированные катушки индуктивности

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

.

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

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

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

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

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

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

Обозначение катушек с отводами и начала обмотки

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

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

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

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

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

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

их устройство, особенности конструкции и назначение

Катушка индуктивности — это часть техники в цепи, используемые для самых разных функциональных возможностей. Например, их используют:

1. Для накопления энергии;
2. Для колебания контуров;
3.  Для ограничения тока.

Из-за широкого применения данный элемент часто встречается как в устройствах малой, так и на устройствах большой мощности. Сегодня рассмотрим, где используют такие элементы и как они функционируют.

Принцип функционирования

Итак, данные элементы представляют собой устройства со спиральными обмотками из изолированных проводников. Такие устройства обладают повышенной индуктивностью, что является их преимуществом с учётом меньшей ёмкости.

Магнитное поле устройств способствует накоплению энергии. На картинке ниже можно увидеть, как такие элементы изображаются на схемах. Катушка индуктивности обозначена буквами «УГО».

Некоторые работают с сердечником, некоторые нет. Сердечник сильно повысит индуктивность элемента. Кроме того, степень индуктивности зависит от материалов, из которых создан сердечник в устройстве. Сердечники бывают сплошными и разомкнутые, во втором случае в них есть зазоры.

Подробнее рассмотрим принцип работы устройства. При повышении индукции ток всё меньше отстаёт от изменения напряжений. При этом в цепях переменного тока токовые фазы не отстают от фазы напряжения. На этом и основана работа элементы: энергия может накапливаться, а ток может задерживаться в цепях.

Это означает следующее: в случае разрыва цепей с повышенной индукцией напряжение станет повышенным, образуя электрическую дугу. Если конструкция включает в себя полупроводниковые ключи, их пробьёт.

Чтобы этого не произошло, необходимо задействовать снабберную цепь. Её создают из резисторов и конденсаторов, устанавливая параллельным способом с ключом.

Как различаются катушки индуктивности

Данные элементы цепей обладают большим количеством видов и типов, которые зависят от способа и целей их использования. Иногда их разделяют по частотам. Среди них можно выделить следующие виды:

1. Устройства низкой частоты. Используют как дроссели в люминесцентных лампочках, трансформаторы (при этом все обмотки можно считать индуктивными катушками), как фильтр от магнитных помех. Сердечник создаётся из электротехнических сталей, либо обычно делают шихтованные сердечники из листов (для цепей с переменным током).
2. Устройства высокой частоты. Используются в приёмниках радио, для усиления сигнала связи, в качестве накопления и сглаживания дросселей в блоках питания, работающих импульсно. Сердечник в этом варианте сделан из феррита.

От параметров устройства индуктивности зависит его особенности конструкции.

Намотки выполняют как в один, так и в несколько слоёв, приматывают к виткам или с расстоянием друг от друга. При этом различается даже расстояние: в зависимости от длины различают постоянные и прогрессивные шаги витков. От выбора вида наматывания и конструкции зависит конечный размер катушки.

Вариометр — это катушка, где индуктивность является переменной, она устроена немного иначе стандартных катушек.

Встречаются разные решения этого вида катушки:

1. Иногда сердечники в них являются подвижными;
2. Несколько обмоток располагают на едином сердечнике в последовательном соединении, индукция изменяется в зависимости от их размещения;
3. Виток можно раздвинуть или сузить, от плотности намотки зависит понижение и повышение индуктивности.

Ротор является движущейся частью катушек. Статор неподвижной частью. Способы намоток тоже могут являться классификацией для катушек. Например, намотки в две стороны могут устранять помехи в сетях. Намотки по одной стороне устраняют помехи дифференциала.

Зачем используют

Как мы уже отмечали в нашей статье, катушки имеют очень широкое применение в электрических приборах. Ниже более подробно расскажем, где и в каких устройствах их используют. Катушка как дроссель. Чаще всего ограничивают ток. Применяют в следующих цепях:

1. В устройстве для разжигания и обеспечения питанием газоразрядной лампы.
2. Как фильтры от различных помех. Может фильтровать как электромагнитные помехи, так и акустические помехи. Всё зависит от того, где именно и на каком устройстве задействована катушка. На рисунке ниже катушка задействована для входа блока питания компьютера.
3. Как фильтр для частоты. В звуковых системах динамиков и другой акустической аппаратуре.

Как ограничитель токов при коротких замыканиях на линиях электропередач тоже используют катушки в виде ограничивающих ток реакторов.  При этом дроссели должны обладать пониженным сопротивлением, чтобы уменьшать нагрев.

Встречаются катушки контурного типа. При этом их применяют в электрических цепях вместе с конденсаторами. Частоты резонансов подбираются по частотам приёма и передач.

Катушка индуктивности как вариометр. Такие устройства можно настраивать. Могут очень точно настроить частоту. Встречаются в контурах колебаний.

Катушки индуктивности как соленоиды. Это элементы, которые длиннее своих диаметров. Благодаря этому в них образуются равномерные магнитные поля. Используют в механизмах с поступательным движением. Иногда такую катушку называют «электромагнитом». Более подробно расскажем, где использует такой вид устройства.

Соленоиды имеют широкое распространение. Они активируют замок в автомобиле, где штоки втягиваются, когда на элемент подаётся напряжение.

Они бывают звонками, или устройствами клапанов, магнитами на грузоподъёмных машинах на промышленных предприятиях.

В качестве электромагнитов такие катушки задействованы:

1. В реле.
2. В контакторах.
3.  В пускателях.

Обычно в таких ситуациях их называют не соленоидами, а обычными катушками. Используются в качестве рамочной и кольцевой антенны. При этом они передают радиосигнал.

Применяют в машинах, в искателях металла и других устройствах, где передаются сигналы на дистанции.

В качестве нагревателя с индукцией. Данные устройства чаще называют просто «индуктором». В качестве сердечников используется нагревательный элемент, как правило, выполненный из металлических материалов.

Характеристика элементов

К исключительным параметрам данного устройства относят следующие:

• Обладают высокой индуктивностью;
• Подходят под разные силы тока, на что нужно обращать внимание при использовании в разных устройствах;
•  Потеря сопротивления в проводниках, сердечниках, иных элементах;
• Высокая эффективность в использовании;
• Ёмкость витков может быть паразитной;
•  Индуктивность и её изменения влияют на температурные коэффициенты устройства;
• Значения добротности могут зависеть от температуры.

Маркирование элемента

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

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

Маркирование цветом распознаётся как цвет на резисторах.

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

Индуктивность для чего нужна

Катушка индуктивности – элемент электрических цепей, способствующий накоплению энергии магнитного поля. С использованием изделий изготавливаются колебательные резонансные контуры. Катушка называется потому, что вокруг бобины-сердечника обматывается нить проволоки. Часто в радиотехнике элементы именуют индуктивностями. Подходит случаю, конструкции иной раз мало напоминают катушку.

История создания катушки индуктивности

Катушки индуктивности наматываются фиксированным числом проводов. Этот факт скрывают на уроках физики, избегая забивать ученикам мозги. Потом догадываются бедняги, пытаясь уловить смысл термина бифилярная обмотка двигателя. Нитей бывает больше, выделяют катушки индуктивности:

Обычные катушки индуктивности называют унифилярными – нить проволоки одна. Сразу возникает справедливый вопрос – зачем конструкции? Изобретатель катушку индуктивности неизвестен. Ответы дают, виноват Тесла… Далеко от истины.

Один знаток Майл.ру – не исключено, админ ресурса – ответил: отцом катушек индуктивности является Майкл Фарадей, якобы, открыл магнитную индукцию (согласно англоязычной страничке Википедии). Напрашивается вывод, историковед не владеет вопросом. Главная причина критики «Ответов» Майл — некомпетентность. Фарадей открыл индукцию, применив тороидальный трансформатор с двумя изолированными обмотками. Намного сложнее конструкция, нежели катушка, явление заключалось сопровождалось выходом скачка тока при изменении магнитного поля сердечника.

Произошло описанное в 1831 году, первый электромагнит сконструирован малоизвестным в России Уильямом Стердженом. Знаете, как выглядел прибор? Правильно – катушка индуктивности из 18 витков оголенной медной проволоки с хорошим лакированным ферромагнитным сердечником формы лошадиной подковы. При пропускании по обмотке тока железо в округе притягивалось устройством. Годом выхода первого электромагнита в свет историки считают 1824. Раньше, нежели Фарадей начал эксперименты.

Наставник Хампфри Дэви счел работу плагиатом. Ученик не решался продолжить, конфликтовать открыто. Получилось, в 1829 году безвременно Хампфри Дэви ушел из жизни, благодаря чему Майкл Фарадей возобновил работу. Не потому считаем неверными скудные сведения рунета по рассматриваемому вопросу. Вторая причина кроется в гальванометрах: первый сконструирован 16 сентября 1820 года Иоганном Швейггером. Годом позже великий Ампер усовершенствовал прибор, угадайте, что входило в состав новинки? Правильно – катушка индуктивности, составленная несколькими витками проволоки.

В 1826 году Феликс Савари разряжал лейденскую банку через несколько витков проволоки, обмотанной вокруг стальной иглы. Наблюдая остаточную намагниченность металла. Фактически Савари создал первый колебательный контур, правильно сделав выводы о происходящих процессах.

Майкл Фарадей бессилен стать изобретателем индуктивности. Скорее ученый работал в этом направлении, вел некоторые исследования, получил новый закон касательно электромагнетизма. В результате вопрос об изобретателе катушки индуктивности оставляем открытым. Рискнем предположить, у субъекта темы два отца:

Лаплас и Швейггер

1. Лаплас на основе доклада Эрстеда высказал предположение: действие тока на магнитную стрелку можно усилить, изогнув провод.
2. Швейггер реализовал услышанное на практике, создав первый в мире гальванометр, использовав доклады Ампера о зависимости угла отклонения стрелки от силы тока.

Конструкция катушки индуктивности

Вокруг прямолинейного проводника с постоянным током создается круговое магнитное поле. Линии напряженности напоминают спираль. Некто догадался свернуть провод кольцом, чтобы вклад элементарных сегментов сложился в центре. В результате внутри конструкции магнитное поле намного выше, нежели снаружи. Линии визуально наблюдаем на железных опилках. На Ютуб множество роликов, где через индуктивность пропускают ток, демонстрируя упорядоченную ориентацию металлической пыли в момент замыкания контактов. Конструкция способна запасать впрок магнитное поле подобно конденсатору, накапливающему заряд. Катушками называют только индуктивности, содержащие намотку лакированного провода. В микрополосковой технологии напыляемые для запасания магнитного поля элементы логично именовать индуктивностями.

Если в катушке, совсем как в той, что используют швеи, несколько витков провода расположить один за другим бок о бок так, чтобы ось была общей, линии напряженности магнитного поля суммируются. Простейшая индуктивность, способная накапливать энергию магнитного поля. При резком пропадании напряжения образуется явление обратной-ЭДС широко известное технике. Выступает причиной искрения коллекторных двигателей. Используется лакированный (с лаковой изоляцией) медный провод нужного сечения. Количество витков, форма сердечника определяются предварительно расчетами или по имеющемуся образцу.

Противо-ЭДС является паразитной, для гашения последовательно с катушкой включают емкость размером побольше, пытаясь занизить суммарное реактивное сопротивление. В импеданс индуктивности входят с положительным знаком, емкости – с отрицательным. Тесла изобрел катушку, взял патент. Но конструкция представляла собой плоскую спираль (лабиринт) с двойной намоткой. Ученый показал, индуктивность одновременно характеризуется значительным емкостным сопротивлением, при исчезновении напряжения явления обратной ЭДС никак не проявляет себя.

Бифилярные катушки сегодня широко используются. Что касается обратной ЭДС, служит причиной розжига разрядных ламп (дневного света). Вернемся к конструкции. В первом электромагните проволока оголенная, современные катушки индуктивности наматываются лакированным. Тонкая изоляция при необходимости может быть легко снята (например, токсичной муравьиной кислотой), в исходном состоянии надежно защищает конструкцию против короткого замыкания.

Внутри катушки находится сердечник из ферромагнитного материала. Форма не важна, сечение лучше брать круглым. На высоких частотах магнитный поток (см. Преобразователь напряжения) выходит на поверхность сердечника, смысл применения ферромагнитных сплавов пропадает, иногда используется латунь (даже композитные материалы, диэлектрики). Снижает индуктивность, на высоких частотах запасаемая за период мощность невелика. Трюк проходит. У многих возникает вопрос – зачем нужен сердечник?

Сердечник катушки индуктивности выступает опорой, долговечным каркасом, усиливая магнитное поле. Индукция связана с напряженностью поля через постоянную магнитной проницаемости среды. У ферромагнитных материалов параметр поистине велик. В тысячи раз больше, нежели воздуха, большинства металлов. С ростом частоты необходимость в сердечнике снижается, возникают некоторые негативные эффекты, два из которых особенно важны:

Линии магнитного поля, сформированные опилками

1. Переменное магнитное поле наводит вихревые токи, посредством которых функционируют индукционные плитки. Результат представите сами: какой нагрев сердечника вызовет. Сердечники силовых трансформаторов собираются из специальной электротехнической стали с высоким сопротивлением, разбиваются тонкими листами, изолированными взаимно слоем лака. Шихтование позволит сильно снизить влияние вихревых токов.
2. Второй эффект называется перемагничиванием. Отнимает энергию поля, вызывает нагрев материала. Явление характерно для ферромагнитных материалов, устраняется использованием латуни.

В микрополосковой технологии предусмотрено исполнение индуктивностей в виде плоских спиралей: проводящий материал через трафарет напыляется на подложку (возможный метод). Напоминает конструкцию Николы Тесла. Номинал катушка индуктивности имеет весьма малый, иного не надо на частотах СВЧ. Расчет ведется по специальным справочникам, хотя пользуются преимущественно инженеры-конструкторы.

Для намотки индуктивности изготавливают специальные приспособления, напоминающие катушку спиннинга. На ось одевается сердечник с ограничителем по бокам, вращая ручку, мастер внимательно считает количество оборотов, отмеряет нужную длину. Медленно, по способу челнока рука двигается влево-вправо, витки ровно ложатся последовательно.

Зачем нужны бифилярные катушки индуктивности

Иногда катушка наматывается в две и более проволочных нитей. Тесла конструкцию применял для увеличения емкостных качеств. В результате становилось возможным экономить материалы – говорили выше. Что касается состояния на современном этапе развития технологий, причиной создания бифилярных катушек может быть следующее:

Бифилярные катушки индуктивности

1. Одна обмотка заземляется. Устраняет паразитную противо-ЭДС, вызывающую искрение, некоторые другие негативные эффекты. Когда резко пропадает напряжение, магнитное поле по большей части наводит тока в заземленной обмотке, поскольку активное сопротивление цепи наименьшее. Эффект противо-ЭДС гасится. В импульсных реле вспомогательная обмотка закорачивается. Энергия поля невелика, рассеивается активным сопротивлении меди в виде тепла.
2. Идеи Тесла не забыты. Часто в виде бифилярных катушек изготавливаются резисторы малого номинала. Сопротивления часто имеют схожее строение. Например, известные МЛТ, лента навивается на керамическое основание. Суть затеи повысить емкостное сопротивление, компенсируя индуктивность. Импеданс резистора обращается в чисто активный. Смысл мероприятия велик при работе на переменном токе. В цепях постоянного мнимая часть импеданса (реактивное сопротивление) роли не играет.
3. В импульсных блоках питания напряжение одной полярности, меняется по амплитуде. Позволит бифилярный трансформатор защитить от явления паразитной противо-ЭДС, спасает ключевой транзистор от пробоя. Дополнительная обмотка заземляется через диод, в обычном режиме не влияет на работу устройства. Противо-ЭДС имеет обратное направление. В результате p-n-переход открывается, разница потенциалов ограничивается прямым падением напряжения. Для кремниевых полупроводниковых диодов значение составляет 0,5 В. Понятно, напряжение не может пробить ключевой транзистор практически любого типа.
4. Идеи Тесла используются при создании вечных двигателей (в литературе: СЕ – сверхъединичных устройств, с КПД выше 1). Используется возможность устранения реактивного сопротивления для идеализации процесса работы.

Параметры катушек индуктивности

Главной характеристикой катушек называют индуктивность. Физическая величина, в СИ измеряемая Гн (генри), характеризующая величину мнимой составляющей сопротивления конструкции. Параметр показывает, как много магнитного поля запасет катушка. Для простоты энергию за период считают пропорциональной произведению LI2, где L — индуктивность, I – протекающий в системе ток.

Формула расчета индуктивности

Теоретический расчет главного параметра катушек сильно определен конструкцией. Выпускаются специальные методические пособия, формула (см. рисунок: S – площадь сечения намотки, l – длина катушки, N – количество витков проволоки, в формуле — магнитная постоянная и магнитная проницаемость сердечника), приведенная на картинке, частный вариант. Когда индуктивность напоминает катушку. Имеются специальные программы для персонального компьютера, упрощающие процесс.

К вторичным параметрам катушек индуктивности относят:

• Добротность. Характеризует потери на активном сопротивлении.
• Собственная индуктивность (см. выше).
• Температурная стабильность параметров.

Если хорошо подумать, то всевозможных применений для такой простой на первый взгляд вещи как катушка индуктивности просто не счесть. В рамках одной статьи мы вспомним лишь некоторые из них. А между тем, человеческие изобретательность и талант не устают творчески проявлять себя, придумывая и разрабатывая все новые и новые устройства и механизмы на базе катушки индуктивности.

Казалось бы, что тут можно соорудить? Бесхитростный моток проволоки, может быть сердечник определенной формы, и ток, проходящий по проводу в постоянной, переменной или импульсной форме. А между тем, без катушек индуктивности вся современная электротехника просто не могла бы существовать. Давайте внимательно приглядимся.

Грузоподъемный электромагнит

Грузоподъемники в форме шайб-элекромагнитов применяют по всему миру на протяжении многих лет для погрузки ферромагнитных отходов. Подав в рабочую обмотку электрическую мощность в 18кВт, можно удержать и погрузить за раз более 2 тонн железа, тогда как развиваемое при данной мощности отрывное усилие превышает 25 тонн.

Электромагнит диаметром примерно 1,5 метра просто цепляется крюком подъемного крана, запитывается, как правило, трехфазным переменным напряжением, и можно оперативно вести погрузку ферромагнитных материалов или каких-нибудь железных изделий. Секционированные обмотки нескольких катушек индуктивности получают ток, намагничивая сердечник из специального сплава, а он в свою очередь притягивает, допустим, металлолом, который требуется погрузить в вагоны.

Электромагнитное реле

Что если вам понадобилось периодически включать и выключать питание какой-нибудь электрической цепи, как-будто вы нажимаете на кнопку механического выключателя, при этом ставить полупроводниковый ключ не целесообразно, а механический выключатель или тумблер – не удобно и не эстетично?

Допустим, вам необходимо просто прикоснуться пальцем к сенсору, а результатом должен стать процесс подключения к (или отключения от) сети мощной нагрузки, например лампы или двигателя. На помощь приходят электромагнитные реле. Благодаря реле вы можете отказаться от огромных кнопок выключателей, вместо этого теперь можно просто дотрагиваться до микрокнопок, на которые будет реагировать электронная схема, функция которой — подавать питание на обмотку реле или снимать с нее питание. Обмотка реле — это обмотка электромагнита (опять же катушка индуктивности), который притягивает подпружиненный контакт, выполняющий роль механического выключателя.

Трансформатор

Для преобразования переменного напряжения и тока одной величины в переменное напряжение и ток другой величины, используют трансформаторы. Первичная и вторичная обмотки трансформатора, установленные на ферромагнитном сердечнике, – это катушки индуктивности.

Первичная обмотка при прохождении по ее проводу переменного тока, создает в объеме сердечника переменный магнитный поток, который пронизывает витки вторичной обмотки, и наводит в ней ЭДС, создает напряжение вторичной обмотки. Трансформаторы повышают напряжение электростанций и подают их на ЛЭП, а затем понижают напряжение от ЛЭП, и подают его в наши дома.

Не было бы трансформаторов (катушек индуктивности в роли первичной и вторичной обмоток) — не было бы ни передачи, ни распределения электроэнергии. Не говоря уже о лабораторных автотрансформаторах, сварочных трансформаторах, трансформаторах на феррите в импульсных блоках питания, и конечно ни о каких катушках зажигания в автомобилях речи бы не шло, а ведь катушки зажигания — это тоже особые, но трансформаторы, то есть снова катушки индуктивности.

Дроссель

Для преобразования электроэнергии в импульсных источниках питания используются специальные катушки индуктивности — дроссели. Функция такой катушки — сначала накопить энергию в форме магнитного поля в сердечнике, запасти ее там, потом — отдать нагрузке. Если трансформатор в одно и то же время преобразует электроэнергию, то дроссель — сначала энергию принимает, потом — отдает.

Процесс преобразования электроэнергии у дросселя разделен во времени. Тем не менее, вот вам снова применение катушки индуктивности, главного ее свойства. Импульс тока подается на обмотку дросселя, дроссель запасает энергию в магнитном поле. Затем импульс тока уже не действует, но к дросселю подключена нагрузка, и ток дросселя устремляется через нагрузку, но уже при другом напряжении, зависящем от временных характеристик схемы управления преобразователем. Так катушка индуктивности сплошь и рядом, например в энергосберегающих лампах, работает совместно с полупроводниковыми ключами.

Индукционные печи и индукционные плиты

Катушка индуктивности — это катушка с сердечником. А что если в качестве сердечника внутрь катушки, в ее поле действия, ввести какую-нибудь заготовку из ферромагнитного материала, который требуется нагреть вихревыми токами? Именно так работают индукционные печи и индукционные плиты. Катушка индукционного нагревателя выступает для ферромагнитной заготовки индуктором, наводя в ней вихревые токи высокой частоты, приводящие к разогреву заготовки вплоть до плавления.

Похожим образом действует и индукционная плита. Дно посуды разогревается вихревым током, словно сердечник катушки индуктивности, обмотка которой скрыта внутри панели индукционной плиты. Кстати, в схемах питания индукционных плит тоже используются катушки индуктивности – в роли импульсных трансформаторов и дросселей.

Фильтр ВЧ-помех

Катушка индуктивности обладает свойством препятствовать изменению тока, она проявляет своего рода электромагнитную инерционность, заставляя ток как-бы просачиваться сквозь себя, потому что пока ток нарастает через катушку, создаваемое им магнитное поле не может изменяться мгновенно, изменение требует времени, катушка индуктивности словно тормозит своим магнитным полем изменение тока в собственном проводе.

Данное свойство – препятствовать изменению тока — используется в индуктивных фильтрах ВЧ-помех. Для постоянного тока катушка не является сопротивлением, разве что сопротивление ее провода выступает активным сопротивлением, а вот для тока переменного, да высокочастотного (коим являются например коммутационные помехи) — катушка станет препятствием. Так фильтры на базе катушек индуктивности защищают сети и схемы от помех.

В составе колебательного контура

Колебательный контур — это катушка, в частности – катушка индуктивности (с сердечником), соединенная с конденсатором. Колебательный контур как таковой служит обычно осциллирующей системой. Он имеет собственную резонансную частоту, и может поэтому выступать задающим звеном для получения или приема колебаний определенной частоты, например в радиосвязи.

Кстати, индукционные нагреватели зачастую имеют индуктор, соединенный параллельно с конденсатором, в таких условиях катушка индуктора тоже является составной частью колебательного контура. Кроме того, сам резонансный контур может выступать в качестве фильтра — пропускать и усиливать токи частот близких к собственной резонансной частоте, и подавлять частоты далекие от нее. В радиоприемниках антенны на феррите — тоже являются частью перестраиваемого колебательного контура.

Роторы и статоры двигателей и генераторов

В двигателях и генераторах статор и ротор — это модифицированные катушки индуктивности. Ротор автомобильного генератора с обмоткой возбуждения и полюсными наконечниками – чем не катушка индуктивности?

Статор этого же генератора имеет трехфазную обмотку — это своего рода модификация катушки индуктивности. Даже асинхронный двигатель — и тот имеет обмотку статора, которую можно тоже назвать катушкой индуктивности. Мало того, индуктивности этих статорных катушек учитываются как таковые при подборе рабочих конденсаторов, например когда трехфазный двигатель необходимо адаптировать к питанию от однофазной цепи.

Датчики перемещения и положения

Индуктивные датчики перемещения и положения — это катушки индуктивности с модифицированными сердечниками. Часть сердечника катушки в форме пластины, перемещаясь изменяет индуктивность катушки, и частотные параметры схемы изменяются из-за изменения индуктивности. Так фиксируется наличие объекта в поле действия датчика. Или цилиндрический сердечник в форме штока может смещаться по мере движения связанного с ним объекта, и по частотным параметрам, связанным с изменяемой индуктивностью катушки, сердечник которой двигается, считывается информация о положении объекта.

Направление луча в ЭЛТ

В некоторых мониторах с электронно-лучевыми трубками поток заряженных частиц фокусируется и отклоняется специальными катушками отклоняющей системы. Катушки индуктивности отклоняющей системы установлены на ферритовом сердечнике особой формы, в который вставляется электронно-лучевая трубка. Регулируя ток в обмотках, схема изменяет параметры суммарного магнитного поля всех катушек системы, в результате лучу создается определенный путь для попадания в точно рассчитанное место на экране.

Электроклапан, электрозамок, втягивающее реле

Подобно магниту, который притягивает железные предметы, катушка способна втянуть в себя ферромагнитный сердечник той или иной формы. Приблизительно по такому принципу работают некоторые электрические замки, электромагнитные клапана и, как пример, втягивающее реле автомобильного стартера, перемещающее бендикс, и удерживающее его некоторое время в рабочем положении, пока двигатель не будет пущен. Мощная катушка сначала втягивает якорь, затем удерживает его. По выключении тока, бендикс возвращается на место пружиной.

Катушки магнитного удержания плазмы

Токамаки — установки термоядерного синтеза, в которых удержание плазмы осуществляется путем создания вокруг нее магнитного поля, чтобы плазма двигалась бы только вдоль силовых линий, но не могла бы вырваться поперек них и нарушить процесс. Внутри определенной конфигурации сверхпроводящих катушек, в самом простом случае – нанизанных по кругу на тор, плазма могла бы гипотетически кружить практически вечно. Как видно, катушки индуктивности нашли себя и в токамаках – тороидальных камерах с магнитными катушками. Название установки говорит само за себя.

Катушка Тесла

Говоря о катушках индуктивности, нельзя не вспомнить о легендарной катушке (или резонансном трансформаторе) Тесла. В данном случае катушка индуктивности работает одновременно и как трансформатор, и как колебательный контур, и как приемная антенна с открытой емкостью. Здесь нет конденсатора параллельно резонирующей катушке, как в индукционном нагревателе, но есть уединенная емкость в виде тороида.

Каждая катушка кроме параметра «индуктивность», обладает еще и емкостью, и собственным волновым сопротивлением. Все эти параметры учитываются при настройке трансформатора Тесла. Казалось бы, просто заземленная катушка индуктивности с тороидом наверху, введенная в собственный резонанс. Но как эффектно смотрится!

Чем больше количество витков и чем больше сила тока через катушку, тем больше величина магнитного поля.
Параметры катушки характеризуются величиной L которая называется: «индуктивность». Индуктивность зависит от геометрических размеров катушки и количества витков намотки. Следовательно, чем больше ток через катушку и больше индуктивность, тем сильнее магнитное поле.
Если в катушку ввести сердечник из магнитного материала (например сталь), то индуктивность катушки возрастет во много раз. Сам сердечник введенный в катушку, при подаче на катушку постоянного напряжения, намагнитится.

Из сказанного следует, что мы можем рассматривать катушку с сердечником как электрический магнит.
Электромагниты широко используются как в промышленности, так и в быту. Свойства электромагнита используются в электродвигателях постоянного тока. Более всего электромагниты распространены в таких приборах, как электромагнитные реле. Реле, это такие приборы, при подаче напряжения на которые включается электромагнит и происходит замыкание или размыкание мощных контактов.

Реле, следовательно могут коммутировать большие токи и напряжения. Реле, так же, широко используют в системах автоматики. При определенном включении реле могут выполнять логические функции.
Несмотря на простоту конструкции, расчёт индуктивности катушки весьма сложен. Приходится учитывать геометрические размеры, форму, количество витков, тип сердечника и т.д.
Для примера приведём формулу расчета индуктивности L простой однослойной цилиндрической катушки диаметром D, длиной намотки l, числом витков W, без сердечника:
L(мкГн) = W 2 * D * 10 -3 *l / (D + 0,45).
Индуктивность катушки измеряется в единицах – генри (Гн). Величина в 1 генри очень большая единица, поэтому на практике часто применяют кратные единицы:
миллигенри (мГн), 1мГн = 1*10 -3 Гн;
микрогенри (мкГн), 1мкГн = 1*10 -6 Гн.

Вернемся к катушке в цепи постоянного тока. Если катушку из нескольких витков, с сердечником, использовать в качестве электромагнита, т.е. подключить ее к источнику тока, то она перегорит (если мощность источника достаточно велика).

Произойдет это потому, что сопротивление катушки постоянному току очень мало, и соответственно ток через катушку и мощность будут максимальны. В связи с этим, для катушек в цепи постоянного тока, важна не индуктивность, а сопротивление катушки постоянному току. У электромагнитных реле, например, в справочниках указывается сопротивление обмотки и рабочее напряжение.
Как получить высокое сопротивление обмотки катушки, если провод которым они наматываются имеет низкое удельное сопротивление? Для этого используют провод с малой площадью поперечного сечения и наматывают большое количество витков в несколько слоев, например распространенное реле РЭС-9 имеет обмотку проводом диаметром 0,1мм и числом витков порядка 2000.
Иначе обстоит дело, когда катушка включена в цепь переменного тока. Так как ток переменный, то и магнитное поле создаваемое катушкой, тоже будет переменным. Переменное магнитное поле будет создавать сопротивление прохождению тока через катушку. Причем, чем больше частота переменного тока, при неизменной индуктивности катушки, тем больше получается сопротивление.

Это сопротивление называется – индуктивным (или реактивным) сопротивлением Rl. Рассчитывается Rl по формуле Rl = 2 * pi * f *L, где частота f в герцах, индуктивность L в генри и сопротивление Rl в омах.
Свойство катушки, когда с увеличением частоты увеличивается ее сопротивление, широко используется на практике.
Например, если подключить радиоприемник (РП) к бортовой сети автомобиля, то прием радиостанций будет затруднен из за сильных помех от приборов автомобиля. Помехи, это паразитные сигналы переменного тока (не синусоидального) распространяющиеся по цепям питания автомобиля.

Избавиться от помех можно если в цепи питания поставить фильтр состоящий из катушки и конденсаторов. Так как катушка имеет низкое сопротивление постоянному току, то постоянное напряжение питания проходит через катушку без затухания, а для помехи сопротивление катушки велико и сигнал помехи ослабляется. Сопротивление конденсатора для помехи наоборот мало и помеха заземляется.
Назначение индуктивно-емкостного фильтра не только защита от помех. Фильтры широко используют для частотной селекции (разделения, выделения) сигналов. Например частота звукового сигнала (частота которую в состоянии услышать человеческое ухо) лежит в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц. Для качественного воспроизведения звуковых сигналов в акустических системах применяют 3 динамика – для воспроизведения низких (НЧ), средних (СЧ) и высоких (ВЧ) частот звукового диапазона.

Динамики включаются через фильтры которые выделяют именно тот диапазон частот, какой должен воспроизводить конкретный динамик.

В связи с тем, что конструктивный расчет катушек индуктивности очень сложен, на практике, в основном, применяют готовые (стандартные) катушки индуктивности. Для фильтров применяют катушки которые называют «дроссель». В радиоаппаратуре применяют катушки с изменяемой индуктивностью – сердечник такой катушки делается подвижным и может перемещаться внутри катушки.

В зависимости от применяемого сердечника индуктивность может возрастать или наоборот уменьшаться. Если применен сердечник из магнитного материала – сталь, феррит. то индуктивность катушки увеличивается; если сердечник из диамагнитного материала – латунь, алюминий. то индуктивность катушки уменьшается.
Катушки индуктивности, так же, как резисторы и конденсаторы, для получения заданной индуктивности, можно включать как последовательно, так и параллельно. Формулы расчета результирующей индуктивности Lr аналогичны формулам расчета результирующего сопротивления, а именно: для параллельного включения катушек: 1/Lr = 1/L1 + 1/L2 + . + 1/Ln; для последовательного включения – Lr = L1 + L2 + . + Ln.

Трансформаторы Мы знаем, что вокруг катушки, через которую протекает переменный электрический ток, образуется переменное магнитное поле. Если рядом с такой катушкой установить еще одну катушку, то магнитное поле первой катушки создаст в второй катушке электродвижущую силу (ЭДС), то есть на выводах второй катушки появится переменное напряжение.

Такое электромагнитное устройство, состоящее из двух (а иногда и более) катушек, одна из которых подключается и источнику переменного тока называется трансформатор. Трансформаторы широко используются в радио и электронике для преобразования одного напряжения в другое той же частоты.

Для усиления индуктивной связи катушки (в трансформаторах они называются «обмотки») размещаются на одном общем сердечнике. Обмотка подключенная к источнику питания называется первичной, а обмотка к которой подключена нагрузка называется вторичной.
Трансформаторы предназначенные для питания радио и электронной аппаратуры называются силовыми. Силовые трансформаторы, обычно, используют для понижения высокого (220V) напряжения осветительной сети в низкое напряжение порядка 9 . 80V. В радиоаппаратуре применяют, обычно, стандартные трансформаторы. Кроме вторичного напряжения, для силовых трансформаторов обязательно указывается мощность которую трансформатор может отдавать в нагрузку. Показанный на рисунке трансформатор типа ТП-200 имеет мощность 200 Ватт.

Отношение (k) числа витков первичной обмотки (W1) к числу витков (W2) вторичной обмотки трансформатора называется коэффициентом трансформации k = W1 / W2. Если k больше 1 то трансформатор является понижающим, т.е. напряжение на вторичной обмотке будет меньше напряжения на первичной обмотке в k раз.

Если k меньше 1 то трансформатор является повышающим и напряжение на вторичной обмотке будет больше напряжения на первичной обмотке в k раз. В общем случае напряжение на вторичной обмотке (U2) будет: U2 = U1/k, где U1 – напряжение на первичной обмотке.

Колебательный контур. Рассмотрим схему показанную на Рис.1. Здесь конденсатор С подключен к источнику питания GB через переключатель SA.

Через определенный промежуток времени конденсатор зарядится. Как только конденсатор зарядится переключим переключатель SA на катушку L (Рис.2). Конденсатор С разрядится через низкое сопротивление катушки L, но на этом процесс в цепи параллельно включенных катушки и конденсатора не закончится.
Вспомним, что при прохождении тока через катушку индуктивности вокруг нее образуется магнитное поле. Как только конденсатор разрядился магнитное поле катушки создает в катушке ЭДС, которая создает ток заряда конденсатора (В данном случае I2. Смотрите рисунок.).

Как видно из рисунка направление тока I2 противоположно току I1. За счет ЭДС катушки конденсатор заряжается. Как только конденсатор зарядился он тут же начинает разряжаться через низкое сопротивление катушки и процесс повторяется. В связи с потерями энергии в катушке и конденсаторе ток заряда – разряда постепенно уменьшается и процесс затухает. На графике этот процесс выглядит так, как показано но рисунке.
Параллельное включение катушки и конденсатора называется: «параллельный колебательный контур» или просто «колебательный контур». Колебательный контур обладает замечательными свойствами. Одно из свойств колебательного контура, это равенство периодов (Т) колебательного процесса, то есть частота колебаний (f) является постоянной величиной (смотрите график на рисунке).

Частота колебаний зависит от емкости конденсатора и индуктивности катушки. Частота колебательного контура называется «резонансной частотой» (fр). На рисунке показана математическая запись расчета резонансной частоты колебательного контура. Компьютернаязапись той же формулы выглядит так:
fp = 1 / (2 * pi * sqrt(L * C)), где sqrt означает – корень квадратный.
Рассмотрим схему показанную на рисунке.

Здесь к генератору (G) переменного тока подключен колебательный контур (LC). Ток I проходящий через контур измеряет амперметр переменного тока (А). Мы можем плавно изменять частоту генератора от f1 (см. график) которая меньше резонансной частоты колебательного контура до f2 которая больше резонансной частоты. На этих частотах величина тока максимальна. На частоте резонанса контура fp ток через контур резко падает. Это еще одно замечательное свойство колебательного контура. Мы знаем, что чем больше сопротивление цепи, тем меньше ток в этой цепи. Тогда резонансное сопротивление колебательного контура Rp, будет максимальным именно на частоте резонанса.
Свойство колебательного контура, когда резонансное сопротивление контура на частоте резонанса стремится к бесконечности, широко используется на практике. Например, рассмотрим как работает простой радиоприемник. Радиостанции передают радиосигнал в эфир на определенной частоте. За каждой радиостанцией закреплены определенные частоты.

В нашем примере (см. рисунок) радиостанция имеет частоту передающего сигнала 1200 KHz (килогерц). Приемник принимает через антенну радиосигналы. Радиосигналов в эфире очень много и все они имеют разные частоты. Как нам выделить сигнал нужной радиостанции (в нашем примере с частотой 1200 KHz)?
Для настройки радиоприемника на нужную частоту воспользуемся свойствами колебательного контура. Рассмотрим схему показанную на рисунке. Антенна (А) принимает радиосигналы различных частот. Предположим, что колебательный контур (LC) имеет частоту резонанса равную 1200 KHz, именно ту частоту которая нам нужна.

Тогда радиосигналы у которых частоты не равны 1200 KHz практически без помех пройдут через колебательный контур на землю. Для сигнала с частотой 1200 KHz сопротивление колебательного контура велико, поэтому сигнал пойдет не на землю, а на преобразователь радиосигнала высокой частоты в сигнал звуковой частоты (называется «детектор») и далее на усилитель и динамик.
Для настройки на другую частоту, обычно, в колебательном контуре применяют конденсатор переменной ёмкости (рис.1) С изменением емкости конденсатора изменяется и резонансная частота контура fp, то есть изменяется настройка на другую частоту.

В простых приёмниках (например рассмотренного нами) возникает такое явление, как наравне с основной радиостанцией, на частоту которой настроен колебательный контур, прослушивается и другая радиостанция (с меньшей громкостью) имеющая частоту близкую к частоте основной радиостанции. Это явление возникает потому, что частота (fp1) мешающей радиостанции близка к частоте основной радиостанции и резонансное (Rp1) сопротивление колебательного контура велико (Рис. 2).
Относительно высокое сопротивление колебательного контура, не на частоте резонанса, позволяет мешающему сигналу проходить на детектор и соответственно на усилитель и динамик. Поэтому для колебательного контура существует такое понятие как добротность контура.

КАТУШКИ СВЯЗИ — это… Что такое КАТУШКИ СВЯЗИ?

КАТУШКИ СВЯЗИ

КАТУШКИ СВЯЗИ

(Coupling coil) — две катушки самоиндукции, применяемые для осуществления индуктивной связи между цепями.

Самойлов К. И. Морской словарь. — М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941

.

• КАТУШКА САМОИНДУКЦИИ
• КАУС

Смотреть что такое «КАТУШКИ СВЯЗИ» в других словарях:

• ГОСТ 20718-75: Катушки индуктивности аппаратуры связи. Термины и определения — Терминология ГОСТ 20718 75: Катушки индуктивности аппаратуры связи. Термины и определения оригинал документа: 71. Базовая конструкция катушки индуктивности Базовая конструкция Е. Unified construction of coil F. Construction normalisée de bobine… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Температурный коэффициент добротности катушки индуктивности — 4. Температурный коэффициент добротности катушки индуктивности где Q1 добротность катушки индуктивности при температуре Т1; Q2 добротность катушки индуктивности при температуре Т2; DT = T2 T1 Т1 и T2 температуры с учетом знака Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Температурный коэффициент катушки индуктивности — 2. Температурный коэффициент катушки индуктивности где   эффективная индуктивность катушки при температуре Т1;   эффективная индуктивность катушки при температуре Т2; DT = T2 T1 с учетом знака Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• ГОСТ 19472-88: Система автоматизированной телефонной связи общегосударственная. Термины и определения — Терминология ГОСТ 19472 88: Система автоматизированной телефонной связи общегосударственная. Термины и определения оригинал документа: Circuit group telephone network traffic capacity 68 Определения термина из разных документов: Circuit group… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Влагозащищенная конструкция катушки индуктивности — 73. Влагозащищенная конструкция катушки индуктивности Ндп. Герметизированная конструкция катушки индуктивности Е. Rumiditi proofed construction of coil Источник: ГОСТ 20718 75: Катушки индуктивности аппаратуры связи. Термины и определения …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Добротность катушки индуктивности — 46. Добротность катушки индуктивности Добротность катушки Е. Quality factor of соil F. Qualité de bobine Источник: ГОСТ 20718 75: Катушки индуктивности аппаратуры связи. Термины и определения …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Магнитный сердечник катушки индуктивности — 5. Магнитный сердечник катушки индуктивности Сердечник катушки Ндп. Магнитопровод Е. Magnetic core of inductance coil F. Noyau magnétique de bobine ďinductance Источник: ГОСТ 20718 75: Катушки индуктивности аппаратуры связи. Термины и определения …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Базовая конструкция катушки индуктивности — 71. Базовая конструкция катушки индуктивности Базовая конструкция Е. Unified construction of coil F. Construction normalisée de bobine Источник: ГОСТ 20718 75: Катушки индуктивности аппаратуры связи. Термины и определения …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Вариант катушки индуктивности — 72. Вариант катушки индуктивности E. Midification of inductance coil F. Modification de bobine Источник: ГОСТ 20718 75: Катушки индуктивности аппаратуры связи. Термины и определения оригинал до …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Временная нестабильность индуктивности катушки — 7. Временная нестабильность индуктивности катушки где L индуктивность в начале периода времени при нормальных климатических условиях; L1 индуктивность в конце периода времени при нормальных климатических условиях Источник: ГОСТ 20718 75: Кат …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Книги

• Основы радиотехники, Асеев Б. П.. В книге в первую очередь рассматриваются вопросы, связанные с колебательными контурами, являющимися основными элементами подавляющего большинства радиотехнических схем. Далее излагается… Подробнее  Купить за 1100 руб

Что такое индуктор? Использование и функции

Как один из основных пассивных компонентов, индукторы играют важную роль в электронике, от запуска двигателей до подачи энергии в ваш дом. Если вы плохо разбираетесь в индукторах, мы предоставим вам полную информацию, а также ответим на вопрос «что такое индуктор?». Прочтите этот новый блог в Linquip, чтобы узнать больше.

Что такое индуктор?

Индуктор — это электрический компонент пассивного типа, состоящий из катушки с проволокой, предназначенный для использования преимущества взаимосвязи между магнетизмом и электричеством путем создания магнитного поля в самом себе или внутри его сердечника в результате тока, протекающего через катушку с проволокой.Другими словами, индуктор — это электрическое устройство, обладающее индуктивностью.

Принцип работы индуктора

Катушка индуктивности — это электрическое устройство, используемое для хранения электрической энергии в виде магнитного поля. Он состоит из намотки провода на сердечник. Сердечники изготовлены 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 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 напряжением. Таким образом, ЭДС противодействует изменению тока, изменяющему магнитное поле. Ток, который уменьшается из-за индуктивности, известен как индуктивное реактивное сопротивление.Индуктивное сопротивление увеличивается с увеличением числа витков катушек.

Конструкция индуктора

Катушка индуктивности обычно состоит из катушки из проводящего материала, обычно изолированной медной проволоки, обернутой вокруг сердечника либо из пластика (для создания катушки индуктивности с воздушным сердечником), либо из ферромагнитного материала; последний называется индуктором с «железным сердечником». Высокая магнитная проницаемость ферромагнитного сердечника увеличивает магнитное поле и ограничивает его плотностью к индуктору, тем самым увеличивая индуктивность.

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

Символ индуктора

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

Электрический ток, протекающий через катушку, создает вокруг нее магнитное поле. Связь магнитного потока Φ, создаваемая заданным током I, зависит от геометрической формы цепи. Их соотношение определяет индуктивность L:

.

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

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

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

Схема индуктивности

Одна общая стандартная конструкция индуктора и рабочая схема могут быть продемонстрированы как медный провод, плотно намотанный на материал сердечника.На изображении ниже медный провод плотно намотан на материал сердечника, что делает его пассивным индуктором с двумя выводами.

Почему индуктор блокирует переменный ток, а не постоянный?

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

Итак, есть два типа приложений.Первый — подать постоянный ток через катушку индуктивности, а второй — подать переменный ток через катушку индуктивности.

Когда через катушку индуктивности подается переменный ток, переменный ток изменяет ток, которому противодействует катушка индуктивности, за счет увеличения реактивного сопротивления. Чем выше частота переменного тока, тем выше скорость изменения тока и выше блокирующий эффект катушки индуктивности.

Но в то время, когда через катушку индуктивности подается постоянный ток, она действует как близкое к короткому замыканию с очень низким сопротивлением.В установившемся потоке постоянного тока скорость изменения тока равна нулю, что дополнительно делает di / dt равным нулю. Таким образом, не было индуцированного напряжения, и индуктор не препятствовал прохождению постоянного тока.

Применение индуктора

Катушки индуктивности используются в следующих областях:

Тюнинг-схемы

С помощью дросселей цепи настройки могут выбирать желаемую частоту. Конденсаторы такого типа вместе с катушкой индуктивности используются в различных электронных устройствах, таких как схемы радионастройки, телевидение для изменения частоты и помощи в выборе нескольких частотных каналов.

Индуктивные датчики

Индуктивные датчики приближения очень надежны в эксплуатации и являются бесконтактными датчиками. Индуктивность — это главный принцип, по которому магнитное поле в катушке будет противодействовать прохождению электрического тока. Механизм датчиков приближения используется в светофорах для определения плотности движения.

Устройства накопления энергии

Катушки индуктивности могут накапливать энергию в течение небольшого периода времени, потому что энергия, которая сохраняется в виде магнитного поля, исчезнет при отключении источника питания.Использование индукторов можно увидеть в компьютерных схемах, где можно переключать источники питания.

Асинхронные двигатели

В асинхронных двигателях вал двигателя вращается из-за наличия магнитного поля, создаваемого переменным током. Скорость двигателя может быть зафиксирована в зависимости от частоты подачи энергии от источника. Использование индукторов в скорости двигателя можно контролировать.

Трансформаторы

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

Индуктивные фильтры

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

Дроссели

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

Ферритовые бусины

Мы видели ферритовые бусины, используемые в деталях компьютеров и зарядных кабелях мобильных устройств. Индукторы, используемые в ферритовых шариках, помогают снизить частоту радиоинтерфейса, создаваемого кабелем.

Реле

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

Итак, теперь вы знаете ответ на вопрос «что такое индуктор?». Если вам понравилась эта статья в Linquip, поделитесь с нами своим мнением, оставив ответ в разделе комментариев. Будем более чем рады узнать ваше мнение о статье. Есть ли вопросы, в которых мы можем вам помочь? Не стесняйтесь зарегистрироваться на нашем веб-сайте, где наши специалисты готовы предоставить вам самый профессиональный совет.

Применение индуктивности

— функции, применение и часто задаваемые вопросы

Индуктивность — это особый случай токоведущей замкнутой цепи, которая индуцирует ЭДС, чтобы противодействовать любому изменению тока, протекающего через нее.

Катушка индуктивности — это электрический компонент, обладающий индуктивностью. Он также известен как дроссель, змеевик или реактор. Это пассивное двухконтактное устройство, которое похоже на резистор, имеющий простую петлю длины провода. Катушки индуктивности используются для замедления тока, тем самым сохраняя его в электромагнитном поле и передавая его в цепь.

На этой странице вы найдете различные варианты использования индукторов с применением индукторов.

Какая польза от индуктора?

В приведенном выше тексте мы увидели, что индуктор временно накапливает энергию в электромагнитном поле только тогда, когда через него течет ток.Он также поддерживает индуктивность.

Мы можем понять этот контекст с помощью сценария из реальной жизни:

Представьте, что ученик делает обратное тому, что инструктирует его учитель. Итак, здесь, когда ему предоставляется свобода делать что-либо со стороны родителей, он продолжает повышать уровень своей ошибки (которым является электрический ток). Теперь приходит время, когда последствия его ошибок превращаются в привычку (магнитное поле).

Итак, пошаговые ошибки (ток) приводят к формированию привычки (магнитное поле), или пошаговые ошибки + привычка → электромагнитное поле.

Теперь вы, как учитель (психолог / индуктор), поддерживаете свойство индуктивности и пытаетесь противодействовать изменяющемуся поведению ребенка, то есть увеличению числа ошибок. Итак, изменение в привычке ученика исправляется, но как?

Здесь вы временно храните секреты ученика при себе (так как проблемы ученика носят временный характер). Здесь секрет заключается в хранении энергии в электромагнитном поле.

Вот как мы можем понять использование индукторов в цепях.Кроме того, из приведенного выше сценария мы понимаем преимущества индуктора, давайте разберемся, как:

Вы можете хранить энергию в соответствии с вашими требованиями. Кроме того, вы можете обучать своего ученика (настраивать схемы) в удобное для вас время.

Функция индуктивности

[Изображение будет скоро загружено]

Здесь мы видим, что на индуктор намотан изолированный провод.

Функция индуктора зависит от частот сигнала, это потому, что чем больше частота, тем меньше поток сигналов.Теперь давайте разберемся:

1. Pass

На нулевых частотах сигналы могут проходить через катушку.

2. Торможение

Напряжение проходящих сигналов уменьшается с увеличением их частоты.

3. Сигнал остановлен

Когда напряжение падает до нуля, частота сигналов возрастает, и, следовательно, катушка индуктивности останавливает прохождение электрических сигналов.

Применение индуктора

Мы можем найти различные области применения и применения индукторов, дело в том, что все зависит от наших требований.Итак, давайте обсудим некоторые применения индуктора:

Теперь мы разберемся с использованием индуктора и примерами индуктора подробно:

Использование индуктора

1. Схемы настройки

С помощью индукторов можно настроить схемы настройки желаемая частота. Различные электронные устройства, такие как схемы радионастройки, используют конденсаторы вместе с катушками индуктивности для изменения частоты и выбора желаемых нескольких частотных каналов.

2. Датчики

Индуктивные датчики приближения работают надежно и являются бесконтактными датчиками.Индуктивность — это фундаментальный принцип, лежащий в основе этого принципа, согласно которому магнитное поле в катушке противодействует потоку электрического тока. Механизм датчиков приближения можно найти в светофорах для определения плотности движения.

3. Сохранение энергии в устройстве

Катушки индуктивности могут накапливать энергию в течение небольшого периода времени или временно, потому что энергия накапливается в виде магнитного поля при отключении источника питания (функционирует так же, как электромагниты). Индукторы используются в компьютерных схемах, где можно переключать источники питания.

4. Асинхронные двигатели

В асинхронных двигателях вал двигателя вращается под действием магнитного поля, создаваемого переменным током. Скорость двигателя можно регулировать в зависимости от частоты источника питания. Индукторы также могут управлять скоростью двигателя.

5. Трансформаторы

Мы можем спроектировать трансформатор с комбинацией нескольких индукторов и общего магнитного поля. Одно из важных применений трансформатора можно найти в системах передачи электроэнергии.Они используются для уменьшения / увеличения передачи энергии в качестве понижающих / повышающих трансформаторов соответственно.

6. В качестве фильтров

Катушки индуктивности в сочетании с конденсаторами могут использоваться в качестве фильтров. При попадании входных сигналов в схему их частота ограничивается применением фильтров. С увеличением частоты источника питания сопротивление катушки индуктивности увеличивается.

7. Дроссели

Когда переменный ток течет через катушки индуктивности, ток протекает в противоположном направлении.Это заставляет катушку индуктивности перекрывать прохождение переменного тока и пропускать постоянный ток. Мы находим этот механизм в источнике питания, где переменный ток преобразуется в постоянный.

8. Ферритовые шарики

Мы находим ферритовые шарики, которые используются в деталях компьютеров и в кабелях для зарядки мобильных телефонов. Индукторы, используемые в ферритовых шариках, помогают уменьшить радиочастотный интерфейс, создаваемый кабелем.

9. Как реле

Реле работает как электрический выключатель. Катушка индуктивности используется в переключателе, магнитное поле создается всякий раз, когда переключатель входит в контакт с потоком переменного тока.

Как работают индукторы? — Utmel

Катушки индуктивности — это элементы накопления энергии, которые преобразуют электрическую энергию в магнитную энергию для хранения. Он похож на трансформатор, но индуктор имеет только одну обмотку. Конструкция индуктора обычно состоит из каркаса, обмотки, экрана, упаковочного материала, железного сердечника и магнитопровода.

Каталог

Ⅰ Введение

Индукторы — это элементы накопления энергии, которые преобразуют электрическую энергию в магнитную для хранения.Он похож на трансформатор, но индуктор имеет только одну обмотку. Конструкция индуктора обычно состоит из каркаса, обмотки, экрана, упаковочного материала, железного сердечника и магнитопровода. Индуктор — это пассивный электронный компонент, который может накапливать электрическую энергию в виде магнитного потока. Когда ток течет, справа от направления тока создается магнитное поле. В своей основной форме индуктор может быть такой же простой, как проволочная катушка.Сделав провода вокруг сердечника, можно увеличить индуктивность вдвое. Характеристики материала магнитопровода имеют большое влияние на значение индуктивности, и характеристики индуктивности также могут быть оптимизированы за счет формы.

Катушки индуктивности обладают важными характеристиками, которые инженеры могут использовать для управления энергией и управляющими сигналами. Основные характеристики индуктора:

1. В отличие от резистора , электрическая энергия, связанная с индуцированным током, не будет рассеиваться в виде тепла, а будет накапливаться в соответствующем магнитном поле;

2.Когда ток индуктора прерывается, он вернется в цепь;

3. Поведение индуктора зависит от частоты;

4. Когда магнитное поле накапливает энергию, которую оно может принять, индуктор «насыщается». После этого, если произойдет увеличение тока, сила магнитного поля не будет увеличиваться, а избыточная электрическая энергия будет рассеиваться в виде тепла.

Используя эти характеристики, катушки индуктивности обычно используются для моделирования цепей фильтров и для управления потоком энергии в приложениях для импульсного преобразования энергии.6 мкГн.

Когда на катушку индуктивности подается напряжение, скорость нарастания тока зависит от напряжения и значения индуктивности. Потенциал 1 В на катушке индуктивности 1H увеличивает ток со скоростью 1 А в секунду. Применимая здесь формула: V = L * di / dt. Ток в 1 А через катушку может создать магнитный поток 1 Вт, поэтому эта катушка имеет индуктивность 1 Гн.

Кроме того, существуют индукторы общего назначения и прецизионные индукторы, как показано ниже:

	Прецизионный индуктор			Индуктор общего назначения
Symbol	F	G	J	K		M
Допуск	1%	2%	5%	10%	15%	20%

Ⅲ Что делает индуктор?

1.Роль индукторов в переменном токе

Когда переменный ток течет в индуктор, и индуктор будет препятствовать его изменению. Он не сразу становится большим, а увеличивается медленно. Когда питание переменного тока отключено, индуктор переменного тока не потеряет сразу, а постепенно станет меньше.

Этот процесс хорошо видно по изменению яркости лампы накаливания. В цепи переменного тока последовательно в цепь включены индукторы, лампы накаливания, переключатели и т. Д.При замкнутом выключателе лампа накаливания включается не мгновенно, а из темного в яркое. Когда выключатель выключен, лампа накаливания не выключается внезапно. Он меняется от светлого к темному. Весь процесс ясно показывает, что рабочая функция индуктора заключается в стабилизации тока. Электрическая энергия преобразуется в магнитную энергию, а затем магнитная энергия преобразуется в электрическую. В обоих процессах первый представляет собой лампу накаливания от темного к яркому, а второй — от яркого к темному.

2. Роль катушек индуктивности в фильтрации индуктивности

В цепи постоянного тока, когда через индуктор протекает ток, в катушке мгновенно создается индуцированное магнитное поле, и магнитное поле индуцирует ток. . Направление индуцированного тока и тока, протекающего через катушку индуктивности, противоположны, что будет препятствовать прохождению внешнего тока. Текущий ток стабилизируется, и индуцированное магнитное поле больше не будет меняться, так что постоянный ток может течь плавно.

Из этого процесса мы можем видеть, что индуктивность фактически препятствует изменению тока. При прохождении через переменный ток, поскольку переменный ток изменяется в любое время, индуктивность всегда сопротивляется этому изменению и препятствует прохождению переменного тока.

Рисунок 1. Схема фильтра π-типа

Препятствующее влияние катушки индуктивности на переменный ток называется индуктивным реактивным сопротивлением, и оно связано с частотой переменного тока и индуктивностью.Чем выше частота переменного тока, тем больше индуктивность и индуктивное сопротивление. Воспользовавшись этой функцией, мы часто используем ее при фильтрации источников питания. На приведенном выше рисунке показана схема фильтра π-типа, состоящая из конденсатора и катушки индуктивности. После фильтрации конденсатора в сигнале постоянного тока будут небольшие колебания. Однако катушка индуктивности может препятствовать изменению тока, поэтому она может подавлять эти небольшие колебания, тем самым выводя более чистую мощность постоянного тока.

За исключением описанных выше эффектов блокировки и фильтрации, индуктор также выполняет функции подавления помех электромагнитных волн, фильтрации сигналов, стабилизации тока и фильтрации шума.

Ⅳ Как работают индукторы?

Рисунок 2. Простая конструкция индуктора

На принципиальной схеме индуктор выглядит следующим образом:

Рисунок 3. Обозначение индуктора

Когда через провод течет ток, вокруг него создается концентрическое магнитное поле. В это время, если провод сгибается в «форму пружины», как показано на рисунке, магнитный поток внутри индуктора будет указывать в том же направлении, тем самым усиливая магнитное поле.Регулируя количество витков, можно создать магнитное поле, пропорциональное количеству витков. Это принцип работы индуктора.

Рисунок 4. Принцип индуктора

Магнитное поле создается, когда ток проходит через индуктор, и наоборот, изменения магнитного поля вызывают ток. (Закон электромагнитной индукции)

E = L ・ (di / dt)

L: Самоиндукция катушки индуктивности E: Обратная ЭДС

Противоэлектродвижущая сила E, генерируемая в катушке индуктивности, пропорциональна скорости изменения тока на единицу времени (di / dt), поэтому этого не происходит, когда определенный ток продолжает течь в том же направлении, что и постоянный ток.Другими словами, катушка индуктивности не влияет на постоянный ток, а только на переменный ток, чтобы блокировать ток. Используя это свойство индуктора, его можно использовать в качестве сопротивления (импеданса) в цепи переменного тока. Полное сопротивление Z (единица Ом) индуктора составляет:

Z = ωL = 2πfL

f — частота переменного тока, а L — самоиндуктивность индуктора.

Катушка индуктивности — это пассивный электронный компонент, который может накапливать электрическую энергию в виде магнитного потока. Обычно провод наматывают, при прохождении тока магнитное поле создается с правой стороны от направления тока.

Рисунок 5. Магнитное поле индуктора

Формула расчета значения индуктивности приведена ниже. Чем больше количество валков, тем сильнее магнитное поле. В то же время увеличение площади поперечного сечения или изменение магнитопровода может усилить магнитное поле.

Рисунок 6. Формула расчета значения индуктивности

Итак, давайте посмотрим, что происходит с индуктором, когда через него протекает переменный ток.Переменный ток относится к току, величина и направление которого периодически меняются со временем. Когда через индуктор проходит переменный ток, создаваемое током магнитное поле отключает другие обмотки, создавая обратное напряжение, которое препятствует изменению тока. В частности, когда ток внезапно увеличивается, электродвижущая сила в направлении, противоположном току, то есть в направлении уменьшения тока, будет генерироваться, чтобы препятствовать увеличению тока.И наоборот, когда ток уменьшается, он генерируется в направлении увеличения тока.

Рисунок 7. Переменный ток течет через катушку индуктивности

Если направление тока меняется на противоположное, также будет генерироваться обратное напряжение. Прежде чем ток будет заблокирован обратным напряжением, ток будет обратным, так что ток не сможет течь. С другой стороны, постоянный ток не изменяется из-за тока, поэтому нет обратного напряжения и нет опасности короткого замыкания.Другими словами, индуктор — это компонент, который пропускает постоянный ток, но не переменный.

Рисунок 8. Обратный ток течет через индуктор

Следующий рисунок поможет вам понять, как индуктор работает в цепи:

Рисунок 9. индуктор работает в цепи

Здесь вы видите батарею, лампочку, катушку вокруг (желтого) железного блока и выключатель. Катушка — это индуктор.Если вы прочитали принцип работы электромагнита, вы будете знать, что индуктор — это электромагнит.

Если убрать дроссель из схемы, то получится обычная вспышка. Закройте выключатель, и лампочка загорится. Если катушка индуктивности установлена ​​в схеме, как показано, ее роль будет совершенно иной.

Лампочка представляет собой резистор (сопротивление выделяет тепло и заставляет нить накаливания в лампочке светиться). Сопротивление провода в катушке намного меньше (это просто провод), поэтому, когда вы включите переключатель, вы увидите, что лампочка тускло светится.Большая часть тока будет проходить через контур через цепь с низким сопротивлением. На самом деле происходит следующее: когда вы замыкаете выключатель, лампочка сначала горит ярким светом, а затем гаснет. Когда вы включаете выключатель, лампочка становится очень яркой, а затем быстро гаснет.

Это дроссель вызывает это странное явление. Когда ток начинает течь в катушке впервые, катушка образует магнитное поле. Во время формирования магнитного поля катушка препятствует протеканию тока.Как только магнитное поле сформировано, ток обычно может проходить через провод. Когда переключатель разомкнут, магнитное поле вокруг катушки заставляет ток течь в катушке до тех пор, пока магнитное поле не исчезнет. Благодаря этому току лампа может гореть некоторое время, даже если выключатель разомкнут. Другими словами, индуктор может накапливать энергию в своем магнитном поле и обычно предотвращает любое изменение количества тока, протекающего через него.

Представьте себе поток воды …

Интуитивный способ понять принцип работы индуктора — представить узкую водопроводную трубу с протекающей по ней водой и тяжелое водяное колесо с лопастью, погруженной в водопроводную трубу.Представьте, что вода в водопроводе изначально не течет. Теперь вы пытаетесь заставить воду течь. Водяное колесо будет останавливать поток воды, пока оно не начнет вращаться со скоростью воды. Если вы попытаетесь остановить поток воды в водопроводной трубе, вращающееся водяное колесо будет продолжать перемещать воду до тех пор, пока скорость водяного колеса не уменьшится до скорости потока воды. Принцип работы индуктора такой же, то есть поток электронов в проводе — индуктор препятствует изменению потока электронов.

Рекомендуемый артикул:

Основы индуктивности: структура, параметры и измерения

Коммутационные цепи индуктора | Диоды и выпрямители

Диоды широко используются для уменьшения индуктивной отдачи: импульсов высокого напряжения, возникающих при прерывании постоянного тока через катушку индуктивности.

Индуктивная отдача без защиты

Возьмем, к примеру, эту простую схему на рисунке ниже без защиты от индуктивной отдачи.

Индуктивная отдача: (a) Выключатель разомкнут. (b) Переключатель замкнут, ток течет от батареи через катушку, полярность которой соответствует батарее. Магнитное поле хранит энергию. (c) Переключатель разомкнут, ток все еще течет в катушке из-за коллапса магнитного поля. Обратите внимание на изменение полярности катушки. (d) Напряжение на катушке в зависимости от времени.

Когда кнопочный переключатель приводится в действие, ток проходит через индуктор, создавая вокруг него магнитное поле. Когда переключатель деактивирован, его контакты размыкаются, прерывая ток через индуктор и вызывая быстрое схлопывание магнитного поля.Поскольку напряжение, индуцированное в катушке с проволокой, прямо пропорционально скорости изменения магнитного потока во времени (закон Фарадея: e = NdΦ / dt), этот быстрый коллапс магнетизма вокруг катушки вызывает «всплеск» высокого напряжения. .

Если рассматриваемая катушка индуктивности представляет собой катушку электромагнита, например, в соленоиде или реле (сконструированном с целью создания физической силы через его магнитное поле при включении питания), эффект индуктивной «отдачи» не имеет никакой полезной цели.Фактически, это очень вредно для переключателя, поскольку вызывает чрезмерное искрение на контактах, что значительно сокращает их срок службы.

Индуктивная отдача с защитой

Из практических методов уменьшения переходных процессов высокого напряжения, возникающих при размыкании переключателя, нет такого простого, как так называемый коммутирующий диод , показанный на рисунке ниже.

Индуктивная отдача с защитой: (a) Выключатель разомкнут. (b) Переключатель замкнут, энергия накапливается в магнитном поле.(c) Выключатель разомкнут, индуктивная отдача закорочена диодом.

В этой схеме диод размещен параллельно катушке, так что он будет смещен в обратном направлении, когда на катушку через переключатель будет подаваться постоянное напряжение. Таким образом, когда катушка находится под напряжением, диод не проводит ток на рисунке выше (b).

Однако, когда переключатель разомкнут, индуктивность катушки реагирует на уменьшение тока, индуцируя напряжение обратной полярности, чтобы поддерживать ток той же величины и в том же направлении.Это внезапное изменение полярности напряжения на катушке смещает диод в прямом направлении, и диод обеспечивает путь для тока катушки индуктивности, так что его запасенная энергия рассеивается медленно, а не внезапно, как показано на рисунке выше (c).

В результате напряжение, индуцированное в катушке коллапсирующим магнитным полем, довольно низкое: просто прямое падение напряжения на диоде, а не сотни вольт, как раньше. Таким образом, на контактах переключателя наблюдается падение напряжения, равное напряжению батареи плюс примерно 0.7 вольт (если диод кремниевый) за это время разряда.

Коммутирующий диод

На языке электроники коммутация относится к изменению полярности напряжения или направления тока. Таким образом, назначение коммутирующего диода состоит в том, чтобы действовать всякий раз, когда напряжение меняет полярность, например, на катушку индуктивности, когда ток через нее прерывается. Менее формальным термином для коммутирующего диода является демпфер , потому что он «подавляет» или «подавляет» индуктивную отдачу.

Недостатки коммутирующего диода

Заслуживающий внимания недостаток этого метода — дополнительное время, которое он дает разряду катушки. Поскольку индуцированное напряжение ограничено очень низким значением, скорость изменения магнитного потока во времени сравнительно мала. Помните, что закон Фарадея описывает скорость изменения магнитного потока (dΦ / dt) как пропорциональную индуцированному мгновенному напряжению ( e или v ). Если мгновенное напряжение ограничено некоторым низким значением, то скорость изменения магнитного потока с течением времени также будет ограничена низким (медленным) значением.

Если катушка электромагнита «ограничена» коммутирующим диодом, магнитное поле будет рассеиваться с относительно медленной скоростью по сравнению с исходным сценарием (без диода), где поле исчезало почти мгновенно после отпускания переключателя. Рассматриваемое время, скорее всего, будет меньше одной секунды, но оно будет значительно медленнее, чем без коммутирующего диода. Это может быть недопустимым последствием, если катушка используется для приведения в действие электромеханического реле, потому что реле будет обладать естественной «временной задержкой» при обесточивании катушки, а нежелательная задержка даже в доли секунды может нанести ущерб некоторым схемы.

Идеальная работа с коммутирующим диодом

К сожалению, невозможно устранить высоковольтный переходный процесс индуктивной отдачи и поддерживают быстрое размагничивание катушки: закон Фарадея не будет нарушен. Однако, если медленное размагничивание неприемлемо, можно найти компромисс между переходным напряжением и временем, позволив напряжению катушки подняться до некоторого более высокого уровня (но не такого высокого, как без коммутирующего диода). Схема на рисунке ниже показывает, как это можно сделать.

(а) Коммутирующий диод с последовательным резистором. (б) Форма волны напряжения. (c) Уровень без диода. (d) Уровень с диодом, без резистора. (e) Компромиссный уровень с диодом и резистором.

Резистор, включенный последовательно с коммутирующим диодом, позволяет индуцированному напряжению катушки повышаться до уровня, превышающего прямое падение напряжения на диоде, тем самым ускоряя процесс размагничивания. Это, конечно, приведет к большему напряжению контактов переключателя, и поэтому резистор должен быть такого размера, чтобы ограничить это переходное напряжение на приемлемом максимальном уровне

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Дроссели, катушки, дроссели | Катушки постоянной индуктивности

$ 1,13% 250 мА

—

Немедленно 7

9050S

9050S

9050S Tape & Reel (TR)

Cut Tape (CT)

Digi-Reel®

Непосредственно

,4488 —

Непосредственно

WE-T

WE-T Tape & Reel (TR)

Cut Tape (CT)

Digi-Reel®

9055 905% 1 .19 A Экранированный 9053 6 —

—

Непосредственно 1

3 WE- Lape Elektron

2 A — Немедленно

6 9020 906. 906

FIXED IND 2.2UH 1.6A 135MOHM SMD

$ 1.08000

12,138 — Немедленное

Würth Elektronik

Würth Elektronik

162 932262 9322 9023 732 732-9716-6-ND

WE-PMCI

Лента и катушка (TR) Обрезанная лента (CT) Digi-Reel®

Активный

Формованный

— 2,290 мкГн

± 20%

1.6 A

2.5A

Экранированный

135 мОм Макс

—

40 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

1 МГц

—

Поверхностный монтаж

(2016) Металлический монтаж

—

0,079 дюйма Д x 0,063 дюйма (2,00 мм x 1,60 мм)

0,039 дюйма (1,00 мм)

ФИКСИРОВАННЫЙ IND 2.2UH 1.8A 80 MOHM SMD

4649 — Немедленно

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-5436-2-ND 732-5436-1-ND -50003 9023-60002 WE-LQS

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Wirewound

Ferrite

2.2 мкГн

± 20%

1,8 A

1.95A

Полуэкранированный

80 мОм

—

83 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

Поверхностный монтаж

Нестандартный

2520

0,098 дюйма x 0,079 дюйма (2,50 мм x 2,00 мм)

0,047 дюйма (1,20 мм)

FIXED IND 4,7UH 3A 30 MOHM6D

1,16000 долл. США

12,309 — Немедленно

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-5517-2-ND

02 932-557-2-ND

02 932-557-2-ND

02 -ND

WE-LQS

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Wirewound

Ferrite

4.7 мкГн

± 30%

3 A

3.8A

Полуэкранированный

30 мОм

—

43 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

Поверхностный монтаж

Нестандартный

5040

0,197 дюйма x 0,197 дюйма (5,00 мм x 5,00 мм)

0,157 дюйма (4,00 мм)

ФИКСИРОВАННЫЙ ИНД. 1,28000 долл. США

7,770 — Немедленно

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-7257-2-ND -70003 7327-32 7327257 -70007-327 732-72-000 ND

WE-LQS

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Wirewound

—

1 mH 20236

365 мА

Полуэкранированный

4.783 Ом

—

1,86 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

100 кГц

—

Поверхностный монтаж

Нестандартный

6045

0,236 дюйма Ш x 6,00 мм)

0,177 дюйма (4,50 мм)

ФИКСИРОВАННЫЙ IND 22UH 510MA 450MOHM SMD

$ 1,48000

10,540 — Немедленно

WR Elektron

732-1012-2-ND 732-1012-1-ND 732-1012-6-ND

WE-TPC

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT ) Digi-Reel®

Активный

С проволочной обмоткой

Феррит

22 мкГн

± 30%

510 мА

360 мА

Экранированный

450 мОм

-40 ° С ~ 125 ° C

100 кГц

—

Поверхностный монтаж

Нестандартный

3816

0.150 дюймов x 0,150 дюйма (3,80 мм x 3,80 мм)

0,071 дюйма (1,80 мм)

FIXED IND 10UH 2,1A 64 MOHM SMD

1,16000 долл. США

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-5519-2-ND 732-5519-1-ND 732-5519-6-ND

Active

Wirewound

Ferrite

10 µH

± 20%

2.1 A

2.5A

Полуэкранированный

64 мОм

—

26 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

100 кГц

—

6 Поверхностный монтаж

6 Поверхностное крепление

6

0,197 дюйма Д x 0,197 дюйма Ш (5,00 мм x 5,00 мм)

0,157 дюйма (4,00 мм)

ФИКСИРОВАННЫЙ IND 3,3UH 1,25A 264MOHM SM

$ 1,16000

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-4847-2-ND 732-4847-1-ND 732-4847-6-ND 90-ND 9500008

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Литой

Металлический композит

3.3 мкГн

± 20%

1,25 A

2,1 A

Экранированный

264 мОм макс. Поверхностный монтаж

1008 (2520 метрических)

1008 (2520 метрических)

0,098 дюйма x 0,079 дюйма (2,50 мм x 2,00 мм)

0,039 дюйма (1,00 мм)

FIXED IND 4,7 UH 1.72A 82MOHM SMD

$ 1.48000

3,122 — Немедленно

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-1021-2-ND 732-1021-1-ND 70002 732-1021-1-ND 9-ND 9-ND 9-ND 9

WE-TPC

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Wirewound

Ferrite

4.7 µH 30236 905% A

1,65 A

Экранированный

82 мОм Макс

—

70 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

100 кГц

—

Монтаж на поверхности 19236

Метрический монтаж

—

0.189 дюймов x 0,189 дюйма (4,80 мм x 4,80 мм)

0,079 дюйма (2,00 мм)

ФИКСИРОВАННЫЙ ИНД 4,7UH 940MA 388MOHM SM

$ 1,16000

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-4848-2-ND 732-4848-1-ND 732-4848-6-ND

WE-Mape

WE-Mape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Литой

Металлический композит

4.7 мкГн

± 20%

940 мА

1.75A

Экранированный

388 мОм макс. Поверхностный монтаж

1008 (2520 метрических)

1008 (2520 метрических)

0,098 дюйма x 0,079 дюйма (2,50 мм x 2,00 мм)

0,039 дюйма (1,00 мм)

FIXED IND 4,7 UH 1.2A 105MOHM SMD

$ 1.48000

8,269 — Немедленно

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-1008-2-ND 732-1008-1-ND 732-1008-1-ND

WE-TPC

Лента и катушка (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Wirewound

Ferrite

4.7 µH 30236 905% 1,2 A

900 мА

Экранированный

105 мОм Макс

—

75 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

100 кГц

—

Поверхностный монтаж

.150 дюймов x 0,150 дюйма (3,80 мм x 3,80 мм)

0,071 дюйма (1,80 мм)

ФИКСИРОВАННЫЙ IND 1UH 2.2A 55 MOHM SMD

$ 1,48000

Немедленно 34

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-1086-2-ND 732-1086-1-ND 732-1086-6-ND 0

Active

Wirewound

Ferrite

1 µH

± 30%

2.2 A

1,6 A

экранированный

55 мОм Макс

—

150 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

100 кГц

—

Поверхностный монтаж

0,110 дюйма x 0,110 дюйма (2,80 мм x 2,80 мм)

0,059 дюйма (1,50 мм)

ФИКСИРОВАННЫЙ IND 10UH 1A 190 MOHM SMD

$ 1,59000

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-2617-2-ND 732-2617-1-ND 732-2617-6-ND

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Wirewound

Ferrite

10 µH

± 20%

1 A

1.1A

Экранированный

190 мОм Макс

—

41 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

100 кГц

—

Поверхностный монтаж

Нестандартный 0,110 дюйма (2,80 мм x 2,80 мм)

0,118 дюйма (3,00 мм)

FIXED IND 4,7UH 1A 200 MOHM SMD

1,48000 долл. США

8,40003

Würth Elektronik

1

732-1089-2-ND 732-1089-1-ND 732-1089-6-ND

WE-TPC

Лента и катушка TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Wirewound

Ferrite

4.7 мкГн

± 30%

1 A

800 мА

Экранированный

200 мОм макс. Крепление

Нестандартное

2828

0,110 дюйма (длина) x 0,110 дюйма (ширина) (2,80 мм x 2,80 мм)

0,059 дюйма (1,50 мм)

ФИКСИРОВАННЫЙ IND 2.2UH 1.8A 66 MOHM SMD6

1,59000 долл. США

5,933 — Немедленно

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-2613-2-ND -20006 9 -326-32 ND -20002 7326-2000 7326-27 ND

WE-TPC

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Wirewound

Ferrite

2.2 мкГн

± 20%

1,8 A

2,4 A

экранированный

66 мОм Макс

—

130 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

905 кГц Поверхностный монтаж

Нестандартный

2828

0,110 дюйма (длина) x 0,110 дюйма (ширина) (2,80 мм x 2,80 мм)

0,118 дюйма (3,00 мм)

ФИКСИРОВАННЫЙ IND 10UH 1,19A 110MOHM SM6D $ 1,48000

8,835 — Немедленно

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-1103-2-ND -ND- 732-132-10003- ND-9103-10003-ND- -ND-9103-1000

WE-TPC

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Wirewound

Ferrite

10 µH 305

1A

Экранированный

110 мОм макс.

—

40 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

100 кГц

—

Металлический монтаж

—

0,189 дюйма (длина) x 0,189 дюйма (ширина) (4,80 мм x 4,80 мм)

0,118 дюйма (3,00 мм)

ФИКСИРОВАННЫЙ IND 10UH 850MA 300MOHM SMD

$ 1,24000 Немедленное

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-4516-2-ND 732-4516-1-ND 732-4516-6-ND 9500008-P6 9500008

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Multilayer

—

10 мкГн

± 20% 9023mA6

85030 мА

300 МОм

27 при 1 МОм Гц

20 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

1 МГц

—

Поверхностный монтаж

1008 (2520 метрических)

1008 (2520 метрических)

0.098 дюймов x 0,079 дюйма (2,50 мм x 2,00 мм)

0,039 дюйма (1,00 мм)

FIXED IND 10UH 1,5A 70 MOHM SMD

$ 1,51000

Немедленно

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-1043-2-ND 732-1043-1-ND 732-1043-6-ND 0 732-1043-6-ND 0 WE-

WE-T Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Wirewound

Ferrite

10 µH

± 30%

1.5 A

1.4A

Экранированный

70 мОм Макс

—

35 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

100 кГц

—

Металлический монтаж

—

0,228 дюйма (длина) x 0,228 дюйма (ширина) (5,80 мм x 5,80 мм)

0,118 дюйма (3,00 мм)

FIXED IND 22UH 500MA 575MOHM SMD

2 $ 1,59 — Немедленно

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-2619-2-ND 732-2619-1-ND 732-2619-6-ND 90-TPC 732-2619-6-ND 732-2619-6-ND 732-2619-6-ND

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Wirewound

Феррит

22 µH

± 20%

9032 500 мА

50030 мА Экранированный

575мОм макс

23 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

100 кГц

—

Поверхностный монтаж

Нестандартный

2828

0.110 дюймов x 0,110 дюйма (2,80 мм x 2,80 мм)

0,118 дюйма (3,00 мм)

ФИКСИРОВАННЫЙ IND 1MH 360MA 2,87 Ом SMD

1,37000

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-7263-2-ND 732-7263-1-ND 732-7263-6-ND

WE-90 & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Wirewound

—

1 mH

± 20%

360 mA

450mA

Seielded

2.87 Ом

—

2 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

100 кГц

—

Поверхностный монтаж

Нестандартный

8040

0,315 дюйма (длина 8,00 мм x 0,315 дюйма) 8,00 мм)

0,165 дюйма (4,20 мм)

ФИКСИРОВАННЫЙ IND 470NH 4A 26,4 MOHM SMD

$ 1,16000

4,365 — Непосредственно

732-4951-2-ND 732-4951-1-ND 732-4951-6-ND

WE-MAPI

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT ) Digi-Reel®

Active

Литой

Металлический композит

470 нГн

± 30%

4 A

9.4A

Экранированный

26,4 мОм Макс

—

110 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

100 кГц

—

Поверхностный монтаж

1212 (30630) 3030, метрическая)

0,118 дюйма (длина) x 0,118 дюйма (ширина) (3,00 мм x 3,00 мм)

0,047 дюйма (1,20 мм)

FIXED IND 10UH 1,2A 322 MOHM SMD

901,560000

3,814 — Немедленно

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-5700-2-ND 732-5700-1-ND -ND -ND -ND -623 -MAPI

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Формованный

Металлический композит

10 µH

± 20% 1

2.35A

Экранированный

322 мОм Макс

—

18 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

100 кГц

—

9023 Поверхностный монтаж 3020

0,118 дюйма x 0,118 дюйма (3,00 мм x 3,00 мм)

0,079 дюйма (2,00 мм)

ФИКСИРОВАННЫЙ IND 1UH 2,8A 60 MOHM SMD

$ 1,46,16000

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-5680-2-ND 732-5680-1-ND 732-5680-6-ND 732-5680-6-ND 732-5680-6-ND 732-5680-6-ND

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Литой

Металлический композит

1 мкГн

± 20%

2.8 A

4.9A

Экранированный

60 мОм Макс

—

85 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

100 кГц

—

Метрический монтаж

2512

0,098 дюйма x 0,079 дюйма (2,50 мм x 2,00 мм)

0,047 дюйма (1,20 мм)

FIXED IND 22UH 1A 370 MOHM SMD

$

$

12747 — Немедленно

Würth Elektronik

Würth Elektronik

1

732-1258-2-ND 732-1258-1-ND 732-1258-6-ND

008 732-1258-6-ND 732-1258-6-ND 732-1258-6-ND PD2

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Wirewound

Ferrite

22 µH

± 20%

122A

Неэкранированный

370 мОм Макс

—

20 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

10 кГц

—

Поверхностный монтаж

9023 — нестандартный 0,157 дюйма (4,50 мм x 4,00 мм)

0,138 дюйма (3,50 мм)

FIXED IND 6,8UH 3A 74 MOHM SMD

$ 1,64000

7,502 — Emediate

Würth Elektronik

1

732-11204-2-ND 732-11204-1-ND 732-11204-6-ND

WE-MAPI

TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Литой

Металлический композит

6.8 мкГн

± 20%

3 A

5.5A

Экранированный

74 мОм Макс

—

19,5 МГц

—

-40 ° C ~ 125 ° C

100 кГц

Поверхностный монтаж

Нестандартный

SMD

0,161 дюйма x 0,161 дюйма (4,10 мм x 4,10 мм)

0,122 дюйма (3,10 мм)

FIXED IND000 4,7UH 5A 41 MOHM6 SMD

2,30000 долл. США

1,998 — Немедленно

KEMET

KEMET

1

399-10992-2-ND 399-10992-1-ND 9000-ND -6999-10992

MPLC

Tape & Reel (TR) Cut Tape (CT) Digi-Reel®

Active

Wirewound

—

4.7 мкГн

± 20%

5 A

5.6A

Экранированный

41 мОм макс. Поверхностный монтаж

2-SMD, J-образный вывод

—

0,303 дюйма x 0,264 дюйма (7,70 мм x 6,70 мм)

0,118 дюйма (3,00 мм)

Рекомендации по установке индуктора на переключатель Печатная плата источника питания Mode

ВОПРОС:

Куда должна идти катушка?

Ответ:

Импульсные регуляторы для преобразования напряжения используют индукторы для временного хранения энергии.Эти катушки индуктивности часто представляют собой очень большие компоненты, и их необходимо размещать на печатной плате импульсного стабилизатора. Эта задача не такая сложная, потому что ток через катушку индуктивности может изменяться, но не мгновенно. Могут быть только непрерывные, обычно относительно медленные изменения.

Импульсные регуляторы переключают ток между двумя разными путями. Это переключение происходит очень быстро, и скорость зависит от длительности фронта переключения.Результирующие дорожки, которые проводят ток в одном состоянии переключения и не проводят ток в другом состоянии переключения, называются контурами нагрева или путями переменного тока. Они должны быть особенно маленькими и короткими в разводке печатной платы, чтобы паразитная индуктивность на этих дорожках была минимальной. Паразитные следовые индуктивности создают нежелательное смещение напряжения и приводят к электромагнитным помехам (EMI).

Рис. 1. Импульсный регулятор для понижающего преобразования с критическим горячим контуром, показанным пунктирной линией.

На рисунке 1 показан понижающий регулятор, в котором критический горячий контур показан пунктирной линией. Видно, что катушка L1 не является частью горячего контура. Таким образом, можно предположить, что размещение этого индуктора не критично. Допускается размещение индуктора вне горячего контура, поэтому его размещение в первую очередь является второстепенным. Тем не менее, следует соблюдать несколько правил.

Не следует прокладывать чувствительные контрольные дорожки под индуктором, ни прямо на поверхности печатной платы, ни под ней, ни во внутренних слоях, ни на обратной стороне печатной платы.Из-за протекания тока катушка создает магнитное поле, которое может влиять на слабые сигналы на пути прохождения сигнала. В импульсном стабилизаторе одним из критических путей сигнала является трасса обратной связи, которая связывает выходное напряжение с ИС импульсного стабилизатора или с делителем напряжения.

Рисунок 2. Пример схемы с понижающим преобразователем ADP2360 с размещением катушек.

Следует также отметить, что настоящая катушка имеет как емкостное, так и индуктивное действие. Обмотки первой катушки напрямую подключены к коммутационному узлу понижающего импульсного регулятора, как показано на рисунке 1.В результате напряжение изменяется так же сильно и быстро, как и напряжение в коммутационном узле. Из-за очень короткого времени переключения и высоких входных напряжений в цепи возникает значительный эффект связи на других путях на печатной плате. Таким образом, и по этой причине следует держать чувствительные следы вдали от места расположения катушки.

На рис. 2 показан пример схемы ADP2360. Здесь зеленый контур отмечен важным горячим контуром из Рисунка 1. Желтый тракт обратной связи можно увидеть на расстоянии от катушки L1.Он находится на внутреннем слое печатной платы.

Некоторые разработчики схем заходят так далеко, что не хотят, чтобы на печатной плате под катушкой находились слои меди. Например, они могли бы предусмотреть вырез под индуктором даже в слое заземления. Цель состоит в том, чтобы предотвратить вихревые токи в плоскости заземления под катушкой, возникающие из-за магнитного поля катушки. Этот подход не является неправильным, но есть аргументы в пользу твердой заземляющей поверхности без прерываний:

• Плоскость заземления для экранирования лучше всего работает, когда она не прерывается.
• Чем больше меди в печатной плате, тем лучше отвод тепла.
• Даже если возникают вихревые токи, эти токи протекают локально, вызывают лишь небольшие потери и практически не влияют на работу заземляющего слоя.

Таким образом, я сторонник сплошного заземляющего слоя даже под катушкой.

Таким образом, можно сделать вывод, что катушка импульсного регулятора не является частью критического горячего контура, но имеет смысл не прокладывать дорожки управления под катушкой или очень близко к ней.Различные плоскости на печатной плате — например, для заземления или также для V _DD (напряжение питания) — могут создаваться непрерывно, без вырезов.

Индуктор | Физика завтра Катушка, дроссель или реактор — это пассивный двухконтактный электрический компонент, который накапливает энергию в магнитном поле, когда через него протекает электрический ток.[1] Индуктор обычно состоит из изолированного провода, намотанного в катушку вокруг сердечника.

Когда ток, протекающий через индуктор, изменяется, изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) (напряжение) в проводнике, описываемую законом индукции Фарадея. Согласно закону Ленца, индуцированное напряжение имеет полярность (направление), которая противодействует изменению тока, который его создал. В результате катушки индуктивности препятствуют любым изменениям протекающего через них тока.

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

Свойства

Электрический ток, протекающий через проводник, создает окружающее его магнитное поле.Магнитопровод

, генерируемый заданным током I, зависит от геометрической формы цепи. Их соотношение определяет индуктивность L. [2] [3] [4] [5] Таким образом,

Индуктивность цепи зависит от геометрии пути тока, а также от магнитной проницаемости соседних материалов. Индуктор — это компонент, состоящий из провода или другого проводника, форма которого увеличивает магнитный поток через цепь, обычно в форме катушки или спирали.Намотка провода в катушку увеличивает количество раз, когда линии магнитного потока соединяют цепь, увеличивая поле и, следовательно, индуктивность. Чем больше витков, тем выше индуктивность. Индуктивность также зависит от формы катушки, расстояния между витками и многих других факторов. При добавлении «магнитного сердечника», сделанного из ферромагнитного материала, такого как железо, внутрь катушки, намагничивающее поле катушки будет индуцировать намагничивание в материале, увеличивая магнитный поток. Высокая магнитная проницаемость ферромагнитного сердечника может увеличить индуктивность катушки в несколько тысяч раз по сравнению с тем, что было бы без нее.

Материальное уравнение

Любое изменение тока через катушку индуктивности создает изменяющийся магнитный поток, вызывая напряжение на катушке индуктивности. Согласно закону индукции Фарадея, напряжение, вызванное любым изменением магнитного потока в цепи, равно:

Переформулируя приведенное выше определение L, мы получаем,

Отсюда следует, что,

Таким образом, индуктивность также является мерой величины электродвижущей силы (напряжения), генерируемой для данной скорости изменения Текущий.Например, катушка индуктивности с индуктивностью 1 Генри создает ЭДС 1 вольт, когда ток через катушку индуктивности изменяется со скоростью 1 ампер в секунду. Обычно это считается определяющим соотношением (определяющим уравнением) индуктора.

Закон Ленца

Полярность (направление) индуцированного напряжения задается законом Ленца, который гласит, что индуцированное напряжение будет таким, чтобы препятствовать изменению тока. [1] Например, если ток через катушку индуктивности увеличивается, индуцированное напряжение будет положительным на выводе, через который ток входит, и отрицательным на выводе, через который он выходит, стремясь противодействовать дополнительному току.[2] [3] [4] Энергия внешней цепи, необходимая для преодоления этого потенциального «холма», сохраняется в магнитном поле индуктора. Если ток уменьшается, индуцированное напряжение будет отрицательным на выводе, через который ток входит, и положительным на выводе, через который он выходит, стремясь поддерживать ток. В этом случае энергия магнитного поля возвращается в цепь.

Энергия, запасенная в катушке индуктивности

Одно интуитивное объяснение того, почему возникает разность потенциалов при изменении тока в катушке индуктивности, выглядит следующим образом:

, и чем они сильнее, тем больше энергии они накапливают.Чтобы компенсировать увеличение потенциальной магнитной энергии в индуцированном магнитном поле, мы должны взять некоторую энергию из индуктора в виде электрической энергии. Здесь мы испытываем падение электрического потенциала на катушке индуктивности, то есть отрицательное напряжение. Как только мы прекращаем увеличивать магнитные поля, запасаемую энергию, когда происходит изменение тока, происходит изменение силы индуцированного магнитного поля.