Основные параметры катушек индуктивности?

Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Техника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ? Влияние общества на человека Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 4Следующая ⇒ 1.Номинальная индуктивность (L)à зависит от диапазона волн, в котором ее применяют. Для катушек УКВ она составляет десятые и сотые доли микрогенри, для катушек KB — единицы микрогенри, для катушек средних волн — сотни микрогенри, для катушек ДВ — единицы миллигенри. 2. Допуск на индуктивность катушки à зависит от ее назначения. Так, для контурных катушек индуктивности допуск составляет ±(0,2…0,5)%,для катушек связи и дросселей высокой частоты +(10… 15) % и т.д.   3. Добротность катушки индуктивности (Q) à отношение индуктивного сопротивления катушки к активному сопротивлению на данной частоте. Добротность катушек индуктивности при использовании их в контурах влияет на чувствительность и избирательность радиопри­емных устройств, к.п.д. радиопередающих устройств и др. Приме­няемые в радиоаппаратуре катушки индуктивности имеют диапа­зон добротности 30…300. Чем выше требуемая добротность ка­тушки, тем большие габариты она должна иметь. 4. Стабильность параметров катушки индуктивности à парамет­ры катушки не должны изменяться при воздействии внешних факторов, т. е. катушка должна обладать стабильностью. Температурная стабильность катушки индуктивности опреде­ляется изменением ее главных параметров L и Qпри воздействии температуры. Изменение температуры вызывает изменения длины и диаметра каркаса катушки, приводящие при повышении тем­пературы к увеличению индуктивности, а при уменьшении тем­пературы — к уменьшению индуктивности. Температурная ста­бильность количественно оценивается температурным коэффици­ентом индуктивности (ТКИ) и коэффициентом не цикличности (КТНИ). 5. Собственная (межвитковая) емкость катушки индуктивнос­ти àСобственная емкость катушки отрицательно влияет на ее доб­ротность и стабильность. Для уменьшения собственной емкости однослойной катушки ее витки наматывают не вплотную, а на некотором расстоянии друг от друга (намотка с принудительном шагом).   Конструкции постоянных резисторов? è a) Объемный (цилиндрический) с выводами. è б) Цилиндрический с пленочным поверхностным резистивным слоем. è в) Плоский с пленочным поверхностным резистивным слоем. è г) Цилиндрический со спиральным резистивным слоем на керамической базовой детали и с выводами Резистивный слой; 2- вывод; 3- несущий фрагмент конструкции. Маркировка резисторов? Резисторы маркируются по 2 составным à кодовая и цветовая маркировка резисторов. è Число-буквенная маркировка резисторов (кодовая) à при указании значения сопротивления резистора вместо десятичной запятой пишут букву, соответствующую единицам измерения (К — для килоомов, М — для мегаомов, E или R для единиц Ом). При этом, любой номинал отображается максимум — тремя символами. Например 5K6 обозначает резистор, сопротивлением 5,6 кОм, 1R0 — 1 Ом, М210 — 210кОм (0,21МОм) и т. д.   è Резисторы с цветовой маркировкой à В первую очередь, необходимо определить — с какого конца резистора вести отсчет полосок. В резисторах советского образца первая полоска смещена ближе к краю. В современных резисторах с четырехполосной маркировкой, серебряная или золотая полоска расположена в конце ряда, обозначая соответственно — точность,10% или 5%. Для резисторов с точностью 20 % используют маркировку с тремя полосками. Для очень точных резисторов применяется маркировка с пятью или шестью полосками. Первые две полоски означают первые два знака номинала. Если полосок 3 или 4, третья полоска означает множитель, на который умножается число, состоящее из двух цифр, указанное первыми двумя полосками. Если полосок 4, последняя указывает точность резистора. Если полосок 5, первые три полоски означают первые три знака номинала сопротивления, четвёртая — десятичный множитель, пятая — точность. Если есть шестая полоска, то она может указывать либо температурный коэффициент, либо — надежность резистора в процентах на тысячу часов работы. В последнем случае, она должна быть заметно шире остальных пяти полосок. Шестаяполоска, если она есть, указывает температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Если эта полоска в 1,5 раза шире остальных, то она указывает надёжность резистора (% отказов на 1000 часов работы)   ⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒ Читайте также:  Формы дистанционного обучения Передача мяча двумя руками снизу Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте 

Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 326; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь — 161.97.168.212 (0.007 с.)

Тест катушек индуктивности с сердечником | HiFiCompass

  Проблематика

Очень часто в сети поднимаются споры о том какие катушки индуктивности, с сердечником или без, лучше использовать в НЧ секции кроссовера АС. Безусловно, воздушные катушки имеют гораздо лучшие электрические характеристики, за исключением омического сопротивления, и одновременно просто неприличные массо-габаритные параметры. Омическое сопротивление можно значительно уменьшить, используя провод или ленту большего сечения, но, в итоге, получаем катушку громадных размеров и такой же стоимости, которая к тому же является приличной излучающей антенной и не всегда может поместиться внутри АС.

Вообще говоря, если басовый динамик имеет низкую полную добротность, Qts менее 0.3, то дополнительное сопртивление катушки в НЧ фильтре никогда не повредит и можно смело использовать воздушную катушку с вменяемым сечением провода и габаритными размерами. Получаем бескомпромиссный вариант, только необходимо на этапе проектирования корпуса АС учесть эффект влияния дополнительного сопротивления. Такой путь позволит вытянуть немного более низкую граничную частоту АС ценой небольшой уступки в чувствительности и габаритах корпуса.

Но, что делать, если добротность динамика достаточно высока и впритык стыкуется с объемом уже имеющегося корпуса? Как раз с таким случаем мне пришлось столкнуться при разработке АС. Динамик Lambda Acoustics TD15X с мотором повышенной линейности «Apollo» в закрытом ящике объемом 165 литров уже имеет добротность Qts=0.73 — на грани допустимого. Дизайн кроссовера требует две катушки с индуктивностью 5.6 мГн и 3.3 мГн. Естественно, хочется применить воздушные катушки, чтобы не вносить дополнительную нелинейность и не свести на нет труды разработчиков динамика. Расчеты показали, что катушки с воздушным сердечником будут иметь следующие параметры:

5.6 мГн — R=0.43 Ома, диаметр провода 2 мм, диаметр катушки 130 мм, высота 30 мм, масса 2,23 кг.
3.3 мГн — R=0.31 Ома, диаметр провода 2 мм, диаметр катушки 110 мм, высота 30мм, масса 1,62 кг.

Шутка ли, общий вес катушек 7.7 кг? А габариты и размещение их в корпусе АС?

Суммарное сопротивление двух последовательно включенных катушек дает R=0.74 Ома, что приводит к добротности динамика в корпусе Qts=0.81 и потере чувствительности 0.91 дБ.

Имеется альтернативный вариант — применить катушки с сердечником  «Sledgehammer» Steel Laminate 3.3 mH 15 AWG (сопротивление 0.185 Ома) и «Sledgehammer» Steel Laminate 5.0 mH 15 AWG (сопротивление 0.24 Ома). Катушку 5 мГн можно домотать до 5.6 мГн проводом 2 мм, и выйти на сопротивление 0.25 Ома. В итоге, получаем суммарное сопротивление двух катушек 0.435 Ома и полную добротность динамика 0.78 и потерю в чувствительности 0.5 дБ. Близким аналогом этих катушек являются катушки MCoil FERON (Mundorf) серии BS140. Сердечники обеих типов катушек набраны из пластин электротехнического железа толщиной 0.35 мм.

С точки зрения итоговой добротности, потери чувствительности, габаритов, массы и цены однозначное преимущество у катушек с сердечником. А как насчет качества? Не будут ли они насыщаться при больших токах? Насколько нелинейность сердечника скажется на общей линейности системы динамик + катушки? 

К сожалению, никто из производителей катушек с сердечниками не приводит никаких внятных данных о поведении их изделий при больших токах. С этой проблемой приходится сталкиваться разработчикам АС и принимать на веру заявления производителя типа «High current design», даже не предполагая, что скрывается за этими словами. Ну, что ж, остается самим провести лабораторную работу и закрыть для себя этот вопрос раз и навсегда. 

С этой целью была собрана простая схема для проведения измерений. Синусоидальное напряжение подавалось от усилителя мощности с максимальным выходным током, ограниченным внутренней защитой, на последовательную цепочку из испытуемой катушки и измерительного добавочного резистора сопротивлением 0.1 Ом, в виде трех параллельно соединенных резисторов 0.3 Ома мощностью 5 Вт. Сигнал с добавочного резистора подавался на анализатор спектра. Измерения проводились на частотах 20, 50, 100, 200 и 500 Гц при токах от 1 до 8 Ампер. В качестве эталона для сравнения результатов использовались измерения ленточной катушки с воздушным сердечником Mundorf CFC14 6.8 мГн.

Ниже приводятся диаграммы результатов измерений. Анализируя диаграммы, имейте в виду, что при сопротивлении нагрузки-динамика 4 Ома (8 Ом), токи от 1 до 8 Ампер соответствуют следующим мощностям нагрузки:

1 А — 4 Вт (8 Вт для 8 Ом)
2 А — 16 Вт (32 Вт для 8 Ом)
3 А — 36 Вт (72 Вт для 8 Ом)
4 А — 64 Вт (128 Вт для 8 Ом)
5 А — 125 Вт (250 Вт для 8 Ом)
6 А — 144 Вт (288 Вт для 8 Ом)
7 А — 196 Вт (392 Вт для 8 Ом)
8 А — 256 Вт (512 Вт для 8 Ом)

  Измерения катушки Sledgehammer Steel Laminate 3.3 mH на частоте 50 Гц

  Измерения катушки Sledgehammer Steel Laminate 3.3 mH на частоте 100 Гц

  Измерения катушки Sledgehammer Steel Laminate 3.3 mH на частоте 200 Гц

  Измерения катушки Sledgehammer Steel Laminate 3. 3 mH на частоте 500 Гц

  Измерения катушки Sledgehammer Steel Laminate 5 mH на частоте 20 Гц

  Измерения катушки Sledgehammer Steel Laminate 5 mH на частоте 50 Гц

  Измерения катушки Sledgehammer Steel Laminate 5 mH на частоте 100 Гц

  Измерения катушки Sledgehammer Steel Laminate 5 mH на частоте 200 Гц

  Измерения катушки Sledgehammer Steel Laminate 5 mH на частоте 500 Гц

  Измерения катушки Mundorf CFC14 6.8 5 mH на частотах 50 Гц/8 Ампер и 200 Гц/4 Ампера

  Измерения АЧХ цепей с катушками Sledgehammer 3.3 mH, 5 mH и Mundorf CFC14 6.8 mH

  Итоги

Итак, какие же выводы можно сделать из анализа этого массива диаграмм?

1. Для катушек с сердечником стабильно обнаруживается зависимость между уровнем нелинейных искажений и величиной проходящего тока
2. Искажения катушек с воздушным сердечником не зависят от тока. В принципе, так и должно быть.
3. Амплитудно-частотные характеристики катушек с сердечником и без в диапазоне частот до 5 кГц практически не отличаются друг от друга.
4. С повышением частоты от 20 Гц до 500 Гц нелинейные искажения катушек с сердечником незначительно растут. К примеру, для катушки 5 мГн увеличение составляет в 2 раза.
5. Минимальный уровень нелинейных искажений для одного из самых лучших с этой точки зрения динамиков Lambda Acoustics TD15X при напряжении 11.2 Вольта, что соответствует току примерно 1.5 Ампера (порядка 18 Вт), составляет -50 ÷ -53 dB, в то время как собственный уровень искажений катушки 3.3 мГн составляет -80 дБ, а катушки 5 мГн -76 дБ. Даже при величине тока 8 А, что соответствует мощности приблизительно 512 Вт, искажения катушки 5 мГн не превышают -59 дБ.

Все это говорит о том, что катушки с сердечниками типа Sledgehammer Steel Laminate AWG15 и Mundorf MCoil FERON могут смело использоваться в цепях НЧ фильтров высококачественных акустических систем с самыми линейными НЧ динамиками без риска заметного снижения качества звучания.

Безынерционная катушка для спиннинга – критерии выбора

Катушка – основной элемент спиннинговой снасти, без которой ловля искусственными приманками будет невозможна. Рыболов не сможет забросить блесну и провести ее, не отреагирует на поклевку хищника и не выведет его. Поэтому, прежде чем купить катушку для спиннинга, надо запастись определенными знаниями и понять, что именно мы хотим приобрести, и в каких условиях будет вестись эксплуатация катушки. К этому вопросу нельзя подходить поверхностно и безответственно.

Еще каких-то 30 лет назад большинство рыболовов ловили инерционными катушками. Освоить такую снасть было непросто. Регулярно возникали бороды, которые приходилось распутывать. Это сильно удручало, потому многие отказывались от ужения спиннингом и уходили в поплавочную удочку либо донные снасти.

Потом ситуация существенно изменилась. Появились безынерционные катушки, которые оказались намного проще в освоении, ими стало комфортно рыбачить, к тому же стали доступны тонкие шнуры и мелкие приманки. Это позволило охотиться не только на щуку и судака, но и ловить окуня в больших количествах, многих мирных и полухищных представителей ихтиофауны. Выбор катушки для спиннинга стал шире.

В этом материале вкратце рассмотрим именно безынерционные катушки, как самые популярные и распространенные на рыболовном рынке. Мультипликаторы, ставшие модернизированным продолжением инерционок, требуют отдельного детального изучения, поскольку имеют определенные тонкости применения и нуждаются в особенном подходе при их выборе.

Безынерционные катушки – основные характеристики

Для каждого спиннингового направления к катушкам предъявляются особые требования, которые определяют их способность обеспечить стопроцентную пригодность снасти для конкретных приманок и оснасток, их правильную подачу, возможность вываживать рыбу в заданных условиях.

Основными параметрами любой безынерционной катушки являются:

– размер;
– вес;
– редукция;
– тип фрикционого тормоза;
–лесоемкость шпули.

Поэтому, прежде чем выбрать катушку для конкретного направления ужения, нужно оценить все рабочие характеристики в комплексе.

Размер безынерционки

Этот показатель, пожалуй, самый важный. Наиболее мелкая катушка маркируется цифрами «500», обозначение максимально крупной может достигать значения «20000». В наших условиях спиннингистами принято использовать безынерционки размером от 1000 до 6000:

1000 – 2000 – катушки для ультралайта;
1500 – 2500 – катушки для лайтовой рыбалки;
2500 – 4000 – безынерционки для «взрослого» спиннинга;
от 3500 – «хэви» и трофейная рыбалка.

Естественно, у разных производителей размерный ряд катушек расходится и не соответствует друг другу. Потому в качестве эталона принято брать изделия от японского концерна Shimano. Это – общепризнанный лидер  на рынке рыболовных товаров.

Безынерционная или мультипликаторная для ультралайта – какая катушка предпочтительнее?
Какой тип катушки – мультипликаторную или безынерцинную предпочесть при ультралайтовой ловле. Вопрос не такой однозначный, и ответ зависит, в том числе, от опыта рыбака и времени использования той или другой снасти.

Передаточное число катушки

Редукция безынерционки показывает, сколько оборотов совершает шпуля при одном полном обороте ручки.

По этому показателю все «мясорубки» делят на:

– силовые;
– универсальные;
– скоростные.

Силовые имеют редукцию от 3,2:1 до 4,6:1. Это мощные «лебедки», способные развивать высокое тяговое усилие. Применяются в тяжелом джиге, ужении крупными и упористыми приманками, трофейной охоте, озерно-речном троллинге.

Катушки для тяжелого джига >>

Безынерционки с передаточным числом от 4,8:1 до 5,5:1 считаются универсальными катушками. По тяговым показателям уступают силовым, зато намного вариативнее с точки зрения приемов ловли и скорости подачи приманки.

Востребованы всюду – от ультралайта до всех направлений «взрослого» спиннинга.

«Мясорубки» с редукцией от 5,5:1 называют скоростными.  Они применяются в легком спиннинге с мелкими приманками и при охоте на некрупную рыбу, которая не оказывает достойное сопротивление. Подходят для ловли форели, хариуса, окуня, голавля, красноперки и прочих белых представителей ихтиофауны. 

Масса безынерционной катушки

Вес безынерционнной катушки является не менее значимым показателем, чем описанные выше. Правильно подобранная масса катушки обеспечит общую гармонию снасти. Дисбаланс, наоборот, приведет к тому, что удочка будет либо «клевать» вершинкой, либо опрокидываться. В результате рыболов не сможет полноценно выполнять проводку и контролировать поведение приманки, ему будет сложно отловить целый день, не устав от постоянной необходимости уравновешивать спиннинг кистью руки.

Катушки для ультралайта весят около 200 граммов.

Во «взрослом» спиннинге применяются модели, масса которых достигает 250–400 граммов.

При ужении увесистыми приманками и охоте на трофейных подводных обитателей эта характеристика может достигать 500–600 и даже 700 граммов.

Фрикционный тормоз

Фрикцион – важная часть любой безынерционки. Именно он не позволяет леске порваться, когда нагрузки становятся критическими. Хороший, чувствительный тормозной механизм будет стравливать нитку со шпули при резких рывках хищника либо внезапном зацепе об подводное препятствие.

Фрикционный механизм бывает двух типов:  передний и задний.

Основная масса спиннинговых катушек имеют передний фрикцион. Он расположен на шпуле, что позволяет уменьшить габариты и вес безынерционки. Для большинства такое расположение тормоза удобнее.

Задний фрикцион чаще встречается на фидерных и матчевых катушках. Принято полагать, что он более тонкий в настройке, но не настолько удобный, как передний.

Советы по выбору катушки

Опытные рыболовы рекомендуют подбирать катушку под уже имеющееся удилище. Перед покупкой обязательно нужно соблюдать следующие правила:

• катушка должна балансировать с удилищем;
• ход должен быть плавным и легким;
• не допускаются биения, чрезмерные люфты, посторонний шум, треск, скрежет и прочие подозрительные звуки;
• не должно быть сколов и видимых дефектов, особенно на шпуле;
• стоит непременно проверить стопор обратного хода и фрикционный механизм;
• надо несколько раз открыть-закрыть скобу лесоукладывателя, проверив ее исправность.

Желательно купить дополнительную шпулю, если таковая не идет в комплекте изначально. Это позволит намотать на нее монофильную леску или шнур другого диаметра, чтобы получить более вариативную снасть под разноплановые условия рыбалки.

Мнение экспертов по теме:

 На что влияет передаточное число катушки.

Катушки индуктивности. Природа индуктивности. Конструкция. Параметры. Разновидности катушек.

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 8Следующая ⇒   План: 1. Природа индуктивности. 2. Конструкции катушек индуктивности. 3. Параметры катушек индуктивности. 4. Разновидности катушек индуктивности Ключевые слова: Катушки индуктивности, индуктивность, диэлектрический каркас, магнитные сердечники, магнитопровод, обмоточный провод, собственная емкость, контурные катушки индуктивности, катушки связи, вариометры, дроссели, катушки индуктивности для ГИС. 6.1 Природа индуктивности. Катушки индуктивности обладают свойством оказывать реактивное сопротивление переменному току при незначительном сопротивлении постоянному току. Совместно с конденсаторами они используются для создания фильтров, осуществляющих частотную селекцию электрических сигналов, а так же для создания элементов задержки сигналов и запоминающих элементов, осуществления связи между цепями через магнитный поток и т. д. В отличие от резисторов и конденсаторов они не являются стандартизованными изделиями, а изготавливаются для конкретных целей и имеют такие параметры, которые необходимы для осуществления тех или иных преобразований электрических сигналов, токов и напряжений. Функционирование катушек индуктивности основано на взаимодействии тока и магнитного потока. Известно, что при изменении магнитного потока Ф в проводнике, находящемся в магнитном поле, возникает ЭДС, определяемая скоростью изменения магнитного потока   (6.1) Поэтому при подключении к проводнику источника постоянного напряжения ток в нем устанавливается не сразу, так как в момент включения изменяется магнитный поток и в проводе индуцируется ЭДС, препятствующая нарастанию тока, а спустя некоторое время, когда магнитный поток перестает изменяться. Если же к проводнику подключен источник переменного напряжения, то ток и магнитный поток будут изменяться непрерывно, и наводимая в проводнике ЭДС будет препятствовать протеканию переменного тока, что эквивалентно увеличению сопротивления проводника. Чем выше частота изменения напряжения, приложенного к проводнику, тем больше величина ЭДС, наводимая в нем, следовательно, тем больше сопротивление, оказываемое проводником протекающему току. Это сопротивление XL не связано с потерями энергии, поэтому является реактивным. При изменении тока по синусоидальному закону наводимая ЭДС будет равна   (6.2) Она пропорциональна частоте w, а коэффициентом пропорциональности является индуктивность L.Следовательно, индуктивность характеризует способность проводника оказывать сопротивление переменному току. Величина этого сопротивления ХL=wL Индуктивность короткого проводника (мкГн) определяется его размерами:   (6.3) где l -длина провода в см, d — диаметр провода в см. Если провод намотан на каркас, то образуется катушка индуктивности. В этом случае магнитный поток концентрируется, и величина индуктивности возрастает. 6.2. Конструкции катушек индуктивности. Конструкционной основой катушки индуктивности является диэлектрический каркас, на который наматывается провод в виде спирали. Обмотка может быть как однослойной (рис.6.1,а), так и многослойной (рис.6.1,6). В некоторых случаях многослойная обмотка делается секционированной (рис.6.1,в). В интегральных схемах применяются плоские спиральные катушки индуктивности (рис.6.1,г) . Рисунок 6.1 Типы обмоток катушек индуктивности. Для увеличения индуктивности применяют магнитные сердечники. Помещенный внутрь катушки сердечник концентрирует магнитное поле и тем самым увеличивает ее индуктивность. Перемещением сердечника внутри каркаса можно изменять, индуктивность. На рис.6.2 представлены три разновидности цилиндрических сердечников: С — стержневой, Т — трубчатый и ПР — подстроечный резьбовой и две разновидности броневых. Броневые сердечники состоят из двух чашек 2, изготовленных из карбонильного железа или ферритов. Рисунок 6.2. Разновидности цилиндрических сердечников Они могут иметь либо замкнутый магнитопровод (тип СБ — а), либо разомкнутый (тип С Б — б). Для изменения индуктивности служит подстроечный цилиндрический сердечник 1. Помимо цилиндрических и броневых сердечников применяют торроидальные (кольцевые) сердечники. На высоких частотах (десятки-сотни МГц) применяют подстроечные цилиндрические сердечники из диамагнетиков (латунь, медь). При введении этих сердечников внутрь катушки индуктивность уменьшается. В катушках индуктивности, работающих на низких частотах, в качестве сердечников используют пермаллои. При этом рается из тонких пластин толщиной 0,002-0,1мм. Для уменьшения влияния электромагнитного поля катушки на другие элементы схемы, а также для уменьшения влияния внешних полей на катушку индуктивности, ее располагают внутри металлического экрана, как это показано на рис. 6.3 (1 – заглушка, 2 – экран, 3 – корпус, 4 – обмотка, 5 – каркас, 6 –подстроечный стержень, 7 – чашка сердечника, 8 – основание, 9 – заливка). Рисунок 6.3. Конструкция катушки индуктивности с металлическим экраном. 6.3. Параметры катушек индуктивности. Индуктивность является основным параметром катушки индуктивности. Ее величина (мкГн) определяется соотношением   L=L0W2 D.10-3 (6.4) где W — число витков, D — диаметр катушки в см, L0 — коэффициент, зависящий от отношения длины катушки / к ее диаметру О. Для однослойных катушек величина L0 определяется соотношением   (6.5) Оптимальными в этом случае являются отношение а диаметр катушки в пределах от 1 до 2 см. При расчете диаметр катушки D принимается равным диаметру каркаса D0. Для многослойных катушек величина L0 зависит не только от величины 1/D , но и от отношения толщины намотки t к диаметру катушки D. Она определяется по графикам (рис.2.24). В этом случае внешний диаметр катушки D=D0 + 2t Рисунок 6.4. Зависимость индуктивности L от отношения При расчете катушки индуктивности предварительно задаются геометрическими размерами катушки и определяют коэффициент L0, а затем по заданной величине индуктивности L находят число витков:   (6.6) где I, — в мкГн , D — в см. Для намотки катушки обычно применяют провод оптимального диаметра, который рассчитывается с помощью эмпирических формул и графиков. Для этого по графику S=f(t/D;l/D) (рис.6. 5) находят вспомогательный коэффициент S. Затем рассчитывают коэффициент   (6.7) где f -в мкГц , D — в см. Затем рассчитывают коэффициент a1 где f — частота в Гц. После чего по графику  (рис. 6.6) находят вспомогательный коэффициент и рассчитывают оптимальный диаметр провода (мм)   (6.8) Рисунок 6.5. График для нахождения вспомогательного коэффициента S. Рисунок 6.6 График для нахождения вспомогательного коэффициента   Полученное значение округляется до ближайшего стандартного значения (табл.2.6) и выбирается марка провода с диаметром dиз   Таблица 6.1. Основные параметры обмоточных проводов d, мм Sn, мм~ Максимальный диаметр в изоляции , мм ПЭВТЛК ПЭМ-1 ПЭВ-1 ПЭВ-2,ПЭТВ ПЭМ-2 0,063 0,0028 0. 11 0,09 0,085 0,09 0,071 0,0038 0,12 0,09 0,095 0,1 0,08 0,005 0,13 0,1 0,105 0,11 0,09 0,0064 0,14 0,11 0,115 0,12 0,1 0,0079 0,15 0,12 0,125 0,13 0,112 0,0095 0,16 0,14 0,135 0,14 0,125 0,0113 0,17 0,15 0,15 0,155 0,14 0,0154 0,185 0,16 0,165 0,17 0,16 0,02 0,2 0,19 0,19 0,2 0,18 0,0254 0,23 0,21 0,21 0,22 0,2 0,0314 0,25 0,23 0,23 0,24 0,224 0,0415 0,27 0,25 0,26 0,27 0,25 0,0491 0,3 0,29 0,29 0,3 0,28 0,0615 0,34 0,32 0,32 0,33 0,315 0,0755 0,37 0,35 0,355 0,365 0,355 0,0962 0,405 0,39 0,395 0,415 0,4 0,126 0,47 0,44 0,44 0,46 0,45 0,158 - 0,49 0,49 0,51 0,5 0,193 - 0,55 0,55 0,57 0,56 0,246 - 0,61 0,61 0,63 0,63 0,311 - 0,68 0,68 0,7 0,71 0,39 - 0,76 0,76 0,79 0,75 0. 435 - 0,81 0,81 0,84 0,8 0,503 - 0,86 0,86 0,89 0,85 0,567 - 0,91 0,91 0,94 0,9 0,636 - 0,96 0,96 0,99 0,95 0,71 - 1,01 1,01 1,04 1 0,785 - 1,08 1,07 1, 11   После выбора оптимального диаметра провода проверяют возможность размещения обмотки в заданных размерах l и t. Для однослойных катушек рассчитывают шаг намотки   (6. 9) Если t>dиз то обмотка размещается. В противном случае задаются большей величиной l и повторяют расчет. Для многослойных катушек рассчитывают толщину обмотки   (6.10) где а — коэффициент неплотности обмотки ( a = 1,05…1,3), и находят фактическое значение наружного диаметра катушки D=D0+2t. Если эта величина отличается от выбранной в начале расчета более чем на 10%, то задаю тся новыми значениями l и t и расчет повторяют. При помещении катушки в экран индуктивность катушки уменьшается   (6.11) где h — коэффициент, зависящий от отношения l/D (рис.6.7), D — диаметр катушки, Dэк-диаметр экрана. Рисунок 6.7. График зависимости коэффициента h от отношения l/D Индуктивность уменьшается тем больше, чем меньше диаметр экрана. В большинстве случаев Dэк/D »1,6¸1,8.При этом индуктивность уменьшается не более чем на 20%. Многослойные катушки обычно выполняют с сердечниками броневого типа, при использовании которых большая часть силовых линий магнитного поля катушки замыкается через сердечник, а меньшая — через воздух, вследствие чего влияние экрана на индуктивность катушки значительно ослабляется. Применение сердечников из магнитных материалов позволяет уменьшить число витков катушки индуктивности и соответственно ее габариты. Основным параметром сердечника является магнитная проницаемость mс. При его наличии индуктивность катушки становится равной   Lc = mс L (6.12) Поскольку в расчетные формулы входят эмпирические коэффициенты, то индуктивность изготовленной катушки отличается от расчетной. Применение подстроечных магнитных сердечников позволяет получить требуемое значение индуктивности. Собственная емкость является паразитным параметром катушки индуктивности, ограничивающим возможности ее применения. Ее возникновение обусловлено конструкцией катушки индуктивности: емкость существует между отдельными витками катушки, между витками и сердечником, витками и экраном, витками и другими элементами конструкции. Все эти распределенные емкости можно объединить в одну, называемую собственной емкостью катушки CL Наименьшей собственной емкостью обладают однослойные катушки индуктивности Приближенно она рассчитывается по формуле (пФ)   СL»(0,5¸1.0)D, (6.13) где D — диаметр катушки в см. Обычно она не превышает 1-2пФ. Собственная емкость многослойных катушек значительно больше. При многослойной рядовой намотке она достигает ЗО пФ; при намотке „внавал» она несколько меньше. Существенное уменьшение емкости многослойных катушек достигается при использовании универсальной обмотки, при выполнении которой провод укладывается под некоторым углом к образующей цилиндрического каркаса. Схема такой намотки показана на рис.6.8. Как только провод доходит до края катушки, направление укладки меняется. Цикл универсальной обмотки выбирается таким, что, совершив один оборот вокруг каркаса, провод возвращается к положение, отличающееся от исходного на угол b. Этот угол выбирается таким, чтобы каждый последующий виток находился рядом с предыдущим. Рисунок 6.8. Универсальная обмотка для уменьшения собственной ёмкости катушки Очевидно, что   (6.14) Угол j , под которым осуществляется укладка провода, находится из соотношения   (6.15) где l-осевая длина катушки, D — диаметр витка. Наименьшее значение угла j получается для витков, имеющих наименьший диаметр, равный диаметру каркаса D0. Обычно при использовании универсальной обмотки длину катушки принимают в пределах от 2 до 10мм. Количество циклов намотки связано с расчетным числом витков W соотношением   (6.16) Величина собственной емкости катушек с универсальной обмоткой составляет от 3 до 8пФ. Дополнительное снижение емкости достигается секционированием обмотки, как показано на рис.6.1,в. Совместное действие индуктивности и емкости можно учесть введением понятия об эквивалентной индуктивности катушки, определяемой из уравнения откуда   (6.17) где -собственная резонансная частота катушки индуктивности. Если рабочая частота много ниже собственной резонансной частоты wL, то приближенно можно считать Lэ=L. В процессе работы на катушку действуют различные внешние факторы: температура, влага и другие, влияющие на ее индуктивность. Наиболее существенным является влияние температуры, которое оценивают температурным коэффициентом . Температурная нестабильность индуктивности обусловлена целым рядом факторов: при нагреве увеличивается длина и диаметр провода обмотки, увеличивается длина и диаметр каркаса, в результате чего изменяются шаг и диаметр витков; кроме того при изменении температуры изменяются диэлектрическая проницаемость материала каркаса, что ведет к изменению собственной емкости катушки. Для повышения температурной стабильности применяют каркасы из материала с малым значением коэффициента линейного расширения. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяет керамика. Повышению температурной стабильности катушек способствует прочное сцепление обмотки с каркасом. С этой целью обмотку выполняют методом вжигания серебра в керамический каркас. В этом случае изменение размеров токопроводящего слоя определяется только линейным расширением каркаса. Такие катушки индуктивности имеют TKL »(5-100).10—6 Стабильность многослойных катушек существенно хуже, так как в них невозможно избежать изменения линейных размеров провода обмотки. Многослойные катушки имеют TKL» (50-100).10-6 6.4 Разновидности катушек индуктивности. Контурные катушки индуктивности. Эти катушки используются совместно с конденсаторами для получения резонансных контуров. Они должны иметь высокую стабильность, точность и добротность. В диапазоне длинных и средних волн эти катушки многослойные, как правило, с намоткой типа «универсаль». Для повышения добротности применяют многожильные провода типа «литцендрат». Для изменения индуктивности применяют цилиндрические сердечники из альсифера или карбонильного железа. В диапазоне коротких и ультракоротких волн используются однослойные катушки с индуктивностью порядка единиц микрогенри и добротностью порядка 50 — 100. Число витков таких катушек не превышает одного — двух десятков, диаметр каркаса 10 — 20 мм. В качестве каркасов используют керамику, полиэтилен и полистирол. Для уменьшения собственной емкости применяют ребристые каркасы. Обмотка выполняется одножильным медным проводом диаметром около 1 мм. На УКВ применяют бескаркасные катушки из неизолированного провода. Катушки связи. Эти катушки применяются для обеспечения индуктивной связи между отдельными цепями и каскадами. Такая связь позволяет разделить по постоянному току цепи базы и коллектора и т.д. К таким катушкам не предъявляются жесткие требования на добротность и точность, поэтому они выполняются из тонкого провода в виде двух обмоток небольших габаритов. Основными параметрами этих катушек являются индуктивность и коэффициент связи где L1 и L2 — индуктивность связанных катушек, М — взаимная индуктивность между ними. Величина коэффициента связи зависит от расстояния между катушками, чем оно меньше, тем больше k. Вариометры. Это такие катушки, в которых предусмотрена возможность изменения индуктивности в процессе эксплуатации для перестройки колебательных контуров. Они состоят из двух катушек, соединенных последовательно. Одна из катушек неподвижная (статор), другая располагается внутри первой и вращается (ротор). При изменении положения ротора относительно статора изменяется величина взаимоиндукции, а следовательно, индуктивность вариометра   L = L1 + L2 ± 2М (6.18) Такая система позволяет изменять индуктивность в 4 — 5 раз. Дроссели. Это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Обычно включаются в цепях питания усилительных устройств. Предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов. На низких частотах они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические сердечники. Катушки индуктивности для ГИС. На частотах порядка 10 — 100 МГц находят применение тонкопленочные спиральные катушки. На площади в 1 кв.см, располагается не более 10 витков. Добротность таких катушек не превышает 20-30. Поэтому они находят ограниченное применение. В ГИС предпочтительны миниатюрные торроидальные катушки на ферритовых сердечниках, индуктивность которых достигает десятков тысяч микрогенри. В последнее время наметилась тенденция замены катушек специальными схемами на транзисторах (гираторы) и электромеханическими, пьезоэлектрическими и акустоэлектронными фильтрами, основанными на принципе механических упругих колебаний и механического резонанса. Скорость распространения упругих колебаний в твердом теле примерно в 100 тысяч раз меньше скорости распространения электромагнитных волн, что позволяет создавать очень компактные механические резонаторы с распределенными параметрами, обладающие добротностью порядка 103. Развитие микроэлектроники привело к появлению фильтров на приборах с зарядовой связью и фильтров на поверхностных акустических волнах. Кроме того, в ИМС широкое применение находят активные RC — фильтры, в которых используются операционные усилители с глубокой частотно-зависимой обратной связью. Контрольные вопросы 1. Что такое индуктивность? 2. Что такое катушка индуктивности? 3. Конструкции катушек индуктивности? 4. Типы обмоток? 5. Разновидности катушек индуктивности? 6. Как индуктивность зависит от диаметра обмоточного провода? 7. Что такое вариометр? 8. Что такое дроссель? 9. Что такое катушка связи? 10. Для чего служит контурная катушка индуктивности? Лекция №7. ⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

для чего она нужна и как работает, параметры

Содержание

• Расчет
• Катушка индуктивности в цепи переменного тока
• Устройство катушки
• Индуктивность и емкость в цепи переменного тока
• Катушки индуктивности с магнитопроводами
• Терминология
• Пример расчёта индуктивности катушки на разомкнутом сердечнике

Расчет

Точный расчет значения индуктивности проводников довольно сложен и выполняется средствами и методами высшей математики

Важно учесть, что индуктивность проводника зависит от его расположения в пространстве по отношению к иным проводникам и диэлектрикам. Это связано с тем, что любое вещество имеет определенное влияние на магнитное поле, усиливая или ослабляя его действие, искажая форму магнитных линий

Магнитное поле обмотки

Практические расчеты сводятся к принятию упрощенных моделей, с рядом допусков. К примеру, магнитный поток в многовитковой катушке в центре и на краях сильно отличается, поэтому для упрощения расчетов длинной катушки (соленоида) принимают, что ее длина во много раз больше диаметра, толщина обмотки, соответственно, меньше диаметра. Но даже в этом случае получается лишь приблизительный результат.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока

Подробности

Просмотров: 352

«Физика — 11 класс»

Индуктивность в цепи влияет на силу переменного тока.
Есть цепь из катушки с большой индуктивностью и электрической лампы накаливания.

При подключении с помощью переключателя цепи к источнику постоянного напряжения или к источнику переменного напряжения постоянное напряжение и действующее значение переменного напряжения будут равны.
Однако лампа светится ярче при постоянном напряжении.
Значит действующее значение силы переменного тока в цепи меньше силы постоянного тока.

Это объясняется явлением самоиндукции.
При подключении катушки к источнику постоянного напряжения сила тока в цепи нарастает постепенно.
Возникающее при этом вихревое электрическое поле тормозит движение электронов.
По прошествии некоторого времени сила тока достигает наибольшего (установившегося) значения, соответствующего данному постоянному напряжению.
Если напряжение быстро меняется, то сила тока не будет успевать достигнуть тех значений, которые она приобрела бы с течением времени при постоянном напряжении.

Максимальное значение силы переменного тока (его амплитуда) ограничивается индуктивностью цепи и будет тем меньше, чем больше индуктивность и чем больше частота приложенного напряжения.

Если сопротивление катушки равно нулю, то и напряженность электрического поля внутри проводника в любой момент времени должна быть равна нулю.
Иначе сила тока, согласно закону Ома, была бы бесконечно большой.
Равенство нулю напряженности поля оказывается возможным потому, что напряженность вихревого электрического поля _i, порождаемого переменным магнитным полем, в каждой точке равна по модулю и противоположна по направлению напряженности кулоновского поля _к, создаваемого в проводнике зарядами, расположенными на зажимах источника и в проводах цепи.

Из равенства _i = —_к следует, что удельная работа вихревого поля (т. е. ЭДС самоиндукции) равна по модулю и противоположна по знаку удельной работе кулоновского поля.

Так как удельная работа кулоновского поля равна напряжению на концах катушки, можно записать:

e_i = —u

При изменении силы тока по гармоническому закону

i = Im sin ωt

ЭДС самоиндукции равна:

е_i = —Li’ = —LωI_m cos ωt

Так как u = —e_i напряжение на концах катушки оказывается равным

гдеU_m = LωI_m — амплитуда напряжения.

Колебания напряжения на катушке опережают по фазе колебания силы тока на , или, что то же самое, колебания силы тока отстают по фазе от колебаний напряжения на .

Амплитуда силы тока в катушке равна:

Если ввести обозначение

ωL = Х_L

и действующие значения силы тока и напряжения, то получим:

Величину X_L, равную произведению циклической частоты на индуктивность, называют индуктивным сопротивлением.

Действующее значение силы тока связано с действующим значением напряжения и индуктивным сопротивлением соотношением, подобным закону Ома для цепи постоянного тока.

Индуктивное сопротивление зависит от частоты ω.
Постоянный ток вообще «не замечает» индуктивности катушки.
При ω = 0 индуктивное сопротивление равно нулю (X_L = 0).
Чем быстрее меняется напряжение, тем больше ЭДС самоиндукции и тем меньше амплитуда силы тока.

Итак,
Катушка индуктивности оказывает сопротивление переменному току.
Это сопротивление, называемое индуктивным, равно произведению циклической частоты на индуктивность.
Колебания силы тока в цепи с индуктивностью отстают по фазе от колебаний напряжения на .

Следующая страница «Резонанс в электрической цепи»

Назад в раздел «Физика — 11 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин»

Электромагнитные колебания. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур. Превращение энергии при электромагнитных колебаниях —
Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями —
Уравнение, описывающее процессы в колебательном контуре. Период свободных электрических колебаний —
Переменный электрический ток —
Активное сопротивление. Действующие значения силы тока и напряжения —
Конденсатор в цепи переменного тока —
Катушка индуктивности в цепи переменного тока —
Резонанс в электрической цепи —
Генератор на транзисторе. Автоколебания —
Краткие итоги главы

Устройство катушки

Более близким к идеализированному элементу — индуктивности — является реальный элемент электронной цепи — индуктивная катушка.  В отличие от индуктивности в индуктивной катушке имеют место также запасание энергии электронного поля и преобразование электронной энергии в другие виды энергии, а именно в термическую. Количественно способность реального и идеализированного частей электронной цепи припасать энергию магнитного поля характеризуется параметром, именуемым индуктивностью.

Таким макаром термин «индуктивность» применяется как заглавие идеализированного элемента электронной цепи, как заглавие параметра, количественно характеризующего характеристики этого элемента, и как заглавие основного параметра индуктивной катушки.

Связь меж напряжением и током в индуктивной катушке определяется законом электрической индукции, из которого следует, что при изменении магнитного потока, пронизывающего индуктивную катушку, в ней наводится электродвижущая сила е, пропорциональная скорости конфигурации потокосцепления катушки ψ и направленная таким макаром, чтоб вызываемый ею ток стремился воспрепятствовать изменению магнитного потока:

e = — dψ / dt

В системе единиц СИ магнитный поток и потокосцепление выражают в веберах (Вб).

Интересно почитать: инструкция как прозвонить транзистор.

Магнитный поток Ф, пронизывающий любой из витков катушки, в общем случае может содержать две составляющие: магнитный поток самоиндукции Фси и магнитный поток наружных полей Фвп: Ф — Фси + Фвп.

1-ая составляющая представляет собой магнитный поток, вызванный протекающим по катушке током, 2-ая — определяется магнитными полями, существование которых не связано с током катушки — магнитным полем Земли, магнитными полями других катушек и неизменных магнитов. Если 2-ая составляющая магнитного потока вызвана магнитным полем другой катушки, то ее именуют магнитным потоком взаимоиндукции.

Потокосцепление катушки ψ, так же как и магнитный поток Ф, может быть представлено в виде суммы 2-ух составляющих: потокосцепления самоиндукции ψси, и потокосцепления наружных полей ψвп

ψ= ψси + ψвп

Наведенная в индуктивной катушке ЭДС е, в свою очередь, может быть представлена в виде суммы ЭДС самоиндукции, которая вызвана конфигурацией магнитного потока самоиндукции, и ЭДС, вызванной конфигурацией магнитного потока наружных по отношению к катушке полей:

e = eси + eвп,

тут еси — ЭДС самоиндукции, евп — ЭДС наружных полей.

Если магнитные потоки наружных по отношению к индуктивной катушке полей равны нулю и катушку пронизывает только поток самоиндукции, то в катушке наводится только ЭДС самоиндукции.

Индуктивность и емкость в цепи переменного тока

Изменения силы тока, напряжения и э. д. с. в цепи переменного тока происходят с одинаковой частотой, но фазы этих изменений, вообще говоря, различны. Поэтому если начальную фазу силы тока условно принять за нуль, то начальные фазы напряжения и э. д. с. соответственно будут иметь некоторые значения ϕ и ψ. При таком условии мгновенные значения силы тока, напряжения и э. д. с. будут выражаться следующими формулами:

i = Iм sin ωt

u = Uм sin (ϕ + ωt),

e = Ɛm sin (ψ + ωt).

Сопротивление цепи, которое обусловливает безвозвратные потери электрической энергии на тепловое действие тока, называют активным. Это сопротивление для тока низкой частоты можно считать равным сопротивлению R этого же проводника постоянному току и находить по формуле:

R=(pl/S)(1 + at).

В цепи переменного тока, имеющей только активное сопротивление, например в лампах накаливания, нагревательных приборах и т. п., сдвиг фаз между напряжением и током равен нулю, т. е. ϕ=0. Это означает, что ток и напряжение в такой цепи изменяются в одинаковых фазах, а электрическая энергия полностью расходуется на тепловое действие тока.

График и схема подключения

Включение в цепь переменного тока катушки с индуктивностью L проявляется как увеличение сопротивления цепи. Объясняется это тем, что при переменном токе в катушке все время действует э. д. с. самоиндукции, ослабляющая ток. Сопротивление X_L, которое обусловливается явлением самоиндукции, называют индуктивным сопротивлением. Так как э. д. с. самоиндукции тем больше, чем больше индуктивность цепи и чем быстрее изменяется ток, то индуктивное сопротивление прямо пропорционально индуктивности цепи L и круговой частоте переменного тока ω:

Х_L = ωL.

Влияние индуктивного сопротивления на силу тока в цепи наглядно иллюстрируется опытом, изображенным на рис. 26.6. При опускании ферромагнитного сердечника в катушку лампа гаснет, а при его удалении вновь загорается. Это объясняется тем, что индуктивность катушки сильно возрастает при введении в нее сердечника. Следует отметить, что напряжение на индуктивном сопротивлении опережает по фазе ток.

Постоянный ток не проходит через конденсатор, так как между его обкладками находится диэлектрик. Если конденсатор включить в цепь постоянного тока, то после зарядки конденсатора ток в цепи прекратится.

Катушки индуктивности

Пусть конденсатор включен в цепь переменного тока. Заряд конденсатора (q=CU) вследствие изменения напряжения непрерывно изменяется, поэтому в цепи течет переменный ток. Сила тока будет тем больше, чем больше емкость конденсатора и чем чаще происходит его перезарядка, т. е. чем больше частота переменного тока. Сопротивление, обусловленное наличием электроемкости в цепи переменного тока, называют емкостным сопротивлением Хс. Оно обратно пропорционально емкости С и круговой частоте ω;

Хс = 1/ωС

Из сравнения формул (26. 11) и (26.12) видно, что катушки индуктивности представляют собой очень большое сопротивление для тока высокой частоты и небольшое для тока низкой частоты, а конденсаторы — наоборот. Напряжение на емкостном сопротивлении Ха отстает по фазе от тока. Индуктивное X_L и емкостное Хс сопротивления называют реактивными. В теории переменного тока доказывается, что при последовательном включении индуктивного и емкостного сопротивлений общее реактивное сопротивление равно их разности:

X = X_L—X_C

и имеет индуктивный характер при X_L > Хс и емкостный характер при X_L < Xc.

В заключение заметим, что средняя активная мощность переменного тока, показывающая, сколько энергии за единицу времени передается электрическим током данному участку цепи, определяется формулой:

P = IU cos ϕ.

Мощность, затрачиваемая только на тепловое действие тока, выражается формулой:

Р = I2R

Для увеличения активной мощности переменного тока нужно повышать cos ϕ. (Объясните, почему наибольшее значение cos ϕ имеет при X_L=X_C.)

Индуктивность

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).

Терминология

Стандартизированные термины:

Индуктивная катушка — элемент электрической цепи, предназначенный для использования его индуктивности (ГОСТ 19880-74, см. термин 106).

Катушка индуктивности — индуктивная катушка, являющаяся элементом колебательного контура и предназначенная для использования её добротности (ГОСТ 20718-75, см. термин 1).

Электрический реактор — индуктивная катушка, предназначенная для использования её в силовой электрической цепи (ГОСТ 18624-73, см. термин 1). Одним из видов реактора является токоограничивающий реактор, например, для ограничения тока короткого замыкания ЛЭП.

При использовании для подавления помех, сглаживания пульсаций электрического тока, изоляции (развязки) по высокой частоте разных частей схемы и накопления энергии в магнитном поле сердечника часто называют дросселем, а иногда реактором. Стоит отметить, что такое толкование нестандартизированного термина «дроссель» (являющегося калькой с нем. Drossel) пересекается со стандартизированными терминами. В случае если работа данного элемента цепи основана на добротности катушки, то такой элемент следует называть «катушкой индуктивности», в противном случае «индуктивной катушкой».

Цилиндрическую катушку индуктивности, длина которой намного превышает диаметр, называют соленоидом, магнитное поле внутри длинного соленоида однородно. Кроме того, зачастую соленоидом называют устройство, выполняющее механическую работу за счёт магнитного поля при втягивании ферромагнитного сердечника, или электромагнитом. В электромагнитных реле называют обмоткой реле, реже — электромагнитом.

Нагревательный индуктор — специальная катушка индуктивности, рабочий орган установок индукционного нагрева.

При использовании для накопления энергии (например, в схеме импульсного стабилизатора напряжения) называют индукционным накопителем или накопительным дросселем.

Пример расчёта индуктивности катушки на разомкнутом сердечнике

В качестве примера рассчитаем катушку индуктивности на разомкнутом сердечнике круглого сечения со следующими параметрами: диаметр сердечника d_c = 6 мм, длина сердечника l_c = 30 мм, катушка состоит из 30 витков провода диаметром d_p = 1 мм, намотанных плотно виток к витку в один ряд, магнитная проницаемость материала сердечника μ_r = 600.

1.Рассчитаем индуктивность катушки без сердечника. Так как катушка намотана в один ряд, то для упрощения вычислений мы будем рассчитывать её как соленоид. Длина катушки составит l_k = 30*1 = 30 мм, а диаметр катушки d_k = d_cp = 30,5 мм.

2.Вычислим эффективную магнитную проницаемость сердечника

3.Рассчитаем поправочные коэффициенты на длину катушки и на расположении на сердечнике. Так как длина катушки совпадает с длинной сердечника и смещение катушки относительно сердечника отсутствует, то поправочные коэффициенты будут равны 1, тогда индуктивность данной катушки составит

В качестве второго примера рассчитаем индуктивность магнитной антенны выполненной на сердечнике из феррита марки 600НН, размерами l_c = 160 мм, d_с = 8 мм, количество витков провода w = 60, диаметр провода d_р = 0,15 мм. Катушка смещена на 30 мм относительно середины сердечника.

1.Рассчитаем индуктивность катушки без сердечника. Так как катушка намотана в один ряд, то для упрощения вычислений мы будем рассчитывать её как соленоид. Длина катушки составит l_k = 60*0,15 = 9 мм, а диаметр катушки d_k = d_cp = 8,075 мм.

2.Вычислим эффективную магнитную проницаемость сердечника

3.Рассчитаем поправочные коэффициенты на длину катушки и на расположении на сердечнике. Коэффициент, учитывающий расположение катушки на сердечнике составит

Коэффициент, учитывающий отношение длины катушки по отношению к длине сердечника составит

4.Рассчитаем индуктивность катушки индуктивности на разомкнутом сердечнике

Данная статья заканчивает цикл расчётов индуктивности катушек с различными конструктивными параметрами.

Tags: lk, амплитуда, бра, вид, дом, е, емкость, зажим, зарядка, знак, как, конденсатор, контур, кт, лс, магнит, магнитный, мощность, напряжение, переменный, принцип, провод, пуск, р, работа, размер, расчет, реле, ряд, свет, сопротивление, стабилизатор, схема, тен, ток, транзистор, трансформатор, ук, фаза, эффект

кратко о напряжении и других параметрах

В электросхемах часто применяют элемент, именуемый дросселем, реактором и много как еще, а по сути являющийся катушкой индуктивности.

Устроена она предельно просто, но при этом «умеет» очень многое. Ниже рассмотрим, как работает катушка индуктивности в цепи переменного тока.

Устройство катушки

Катушку изготавливают путем наматывания на цилиндрический или тороидальный каркас провода в изоляции. Изоляция — обязательный атрибут, без нее из-за межвиткового замыкания, катушка превратится в обычный проводник.

На концах намотанного провода устанавливают контакты. С их помощью катушка индукции подключается в цепь последовательно с нагрузкой. Внутрь каркаса может помещаться металлический сердечник.

 При изготовлении катушки провод наматывают двумя способами:

1. в один слой: такую обмотку называют «рядовой с шагом»;
2. в несколько слоев: способ обозначают терминами «внавал» или «универсал».

Расстояние, на которое витки провода отстоят друг от друга, называется шагом. При намотке некоторых катушек шаг постепенно увеличивают (прогрессивный шаг), чем добиваются снижения паразитной емкости.

Принцип работы

Чтобы понять принцип действия катушки индукции, следует знать:

• вокруг движущихся электрически заряженных частиц (электрический ток) возникает электромагнитное поле. Если проводник с протекающим током смотан в катушку, поле многократно усиливается. Еще большим оно становится при использовании металлического сердечника, что объясняется высокой магнитопроницаемостью металлов по сравнению с воздухом;
• переменное магнитное поле наводит в проводнике ЭДС (закон электромагнитной индукции, открытый М. Фарадеем).

Способность катушки превращать электрическую энергию в магнитное поле, называется индуктивностью. Она измеряется в генри (Гн), в формулах обозначается литерой L. Катушка индуктивностью в 1 Гн при изменении силы тока со скоростью dI = 1 А/с (ампер в секунду) создает ЭДС в 1 В. Индуктивность катушки зависит от ее длины, потому шаг витков стремятся делать как можно меньшим.

Сердечник в катушке может быть регулируемым, тогда элемент имеет переменную индуктивность. Также применяют катушки вовсе без сердечника. Если катушка включена в цепь постоянного тока, то весь эффект от нее состоит в создании электромагнитного поля. Так устроены, например, электрические магниты для захвата металлолома, устанавливаемые на погрузочных кранах.

При проведении эксперимента надо ограничить ток в цепи, посредством включенной последовательно с катушкой нагрузки, иначе возникнет короткое замыкание.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока

В цепи переменного тока в катушке индуктивности происходит следующий процесс:

1. ток возбуждает в катушке электромагнитное поле. Поскольку он переменный, то и параметры электромагнитного поля во времени меняются, то есть оно тоже переменное;
2. переменное магнитное поле в соответствии с законом электромагнитной индукции возбуждает в самой катушке ЭДС. Ее так и называют — ЭДС самоиндукции. Она всегда идет против направления изменения силы тока. Следовательно, в первой половине полупериода, когда сила тока возрастает, катушка это нарастание сдерживает. При этом часть энергии электричества накапливается в формируемом катушкой магнитном поле;
3. во второй половине полупериода, катушка, наоборот, противостоит снижению силы тока, возвращая в цепь накопленную в виде магнитного поля энергию.

Таким образом, катушка индукции оказывает сопротивление источнику переменного тока. Это сопротивление имеет иную природу, нежели активное, преобразующее электрическую энергию в тепло.

Сопротивление катушки энергию не потребляет, а лишь аккумулирует ее и затем снова возвращает в цепь, меняя характер протекания в ней тока. Его называют индуктивным. В противоположность активному, оно, как и емкостное сопротивление конденсатора, является реактивным.

Эффект проявляется тем сильнее, чем выше частота переменного тока, то подтверждается формулой расчета индуктивного сопротивления: XL = w*L = 2 π * f * L, где:

• XL — индуктивное сопротивление, Ом;
• W — круговая частота переменного тока, рад/с;
• F — частота переменного тока, Гц;
• L — индуктивность катушки, Гн.

Индуктивное сопротивление, несмотря на иной принцип действия, измеряется в тех же единицах, что и активное — Омах. Таким образом, в цепях переменного тока катушка индуктивности выступает ограничителем силы тока и нагрузку, в отличие от цепи постоянного, вводить не требуется.

Зависимость индуктивного сопротивления катушки от частоты тока позволяет использовать данный элемент помимо прочего, для фильтрации высокочастотных помех или сигналов. Например, при установке его в схеме динамика, последний воспроизводит только низкие частоты, то есть играет роль сабвуфера.

На преодоление индуктивного сопротивления источник расходует часть мощности — это реактивная мощность (Wр). Остальное называют активной или полезной мощностью (Wа) — она производит полезную работу. Вместе реактивная и активная мощности образуют полную: Wр + Wа = Wпол.

График происходящих процессов в катушке индуктивности

Доля активной мощности характеризуется параметром cosϕ: cosϕ = Wа / W пол.  Полную мощность принято измерять в вольт-амперах (ВА). Именно эти единицы указываются в характеристике источников бесперебойного питания (ИБП) и дизельных электрогенераторов. Активная мощность измеряется в привычных ваттах (Вт).

Все сказанное имеет отношение к потребителям с электродвигателями и трансформаторами, поскольку обмотки этих элементов по сути, являются катушками индуктивности. То есть если на шильдике импульсного блока питания компьютера указано, что его мощность составляет 400 Вт и cosϕ = 0,7, то от «бесперебойника» данное устройство потянет мощность Wпол = Wа / cosϕ = 400 0,7 = 571,4 ВА.

При большом количестве подобных потребителей, затраты на реактивную мощность существенно перегружают генераторы электростанций, ввиду чего в энергосетях применяют установки компенсации реактивной мощности (УКРМ).

При включении катушки индуктивности в цепь постоянного тока процесс, описанный в пунктах 1-3, также имеет место, только не все время, а в момент включения/отключения.

Если собрать простейшую цепь из последовательно установленных выключателя, катушки и лампы, можно видеть, что лампочка загорается при замыкании цепи с запаздыванием и также с запаздыванием гаснет после размыкания.

Объясняется это тем, что ток в момент включения меняется от нулевого значения до максимума, также в момент отключения его значение меняется, хоть и очень быстро, от максимума до нуля. В первом случае катушка накапливает в себе часть энергии в виде магнитного поля, во втором — отдает ее лампе, отчего та и горит после размыкания цепи.

График зависимости тока и ЭДС самоиндукции от времени

Графически характер изменения тока в цепи и ЭДС самоиндукции с течением времени выглядит так:

Зависимость тока и ЭДС самоиндукции в катушке в цепи переменного тока

Из графика видно, что ЭДС самоиндукции тем больше, чем выше скорость изменения силы тока. В начале периода (участок вблизи т.1 на графике) сила тока возрастает быстро, потому и ЭДС самоиндукции здесь максимальна. К концу первой четверти периода (т. 2) скорость изменения снижается почти до нуля (синусоида принимает горизонтальное положение), после чего сила тока все стремительнее уменьшается (участок между т. 2 и т. 3).

Соответственно, ЭДС самоиндукции снижается в т. 2 до нуля, а затем снова возрастает, но при этом меняет знак на противоположный: теперь она противодействует падению силы тока, то есть ток и ЭДС по знаку совпадают. В следующем полупериоде картина повторяется.

График зависимости тока и напряжения в цепи от времени

Графически зависимость тока в цепи и напряжения с течением времени выглядит так:

График зависимости тока и напряжения в цепи от времени

Как видно, синусоиды тока и напряжения не совпадают: первая смещена относительно второй на угол в 90⁰ или ¼ периода вправо, то есть, отстает от нее. Данное явление называют сдвигом фаз.

Сдвиг фаз между напряжением и током

Данное явление обусловлено противодействием катушки индуктивности изменению силы тока.

Изучить явление поможет простой опыт, для которого понадобятся следующие устройства и элементы:

• источник постоянного тока;
• осциллограф;
• генератор частоты;
• резистор на 100 Ом;
• катушка индуктивности.

Все элементы последовательно подключаются к источнику постоянного тока. На осциллографе видно две синусоиды, отображающие напряжение на генераторе частоты (красная) и на резисторе (желтая).

Вторую синусоиду можно считать отображением колебаний тока на резисторе, так как он по амплитуде, фазе и частоте всегда соответствует напряжению на данном участке.

Ход опыта:

1. генератор настраивается на частоту в 1 кГц. По осциллографу видно, что фазы обеих синусоид совпадают. Амплитуда на второй синусоиде составляет почти 2 В;
2. увеличивают частоту тока до 100 кГц. Осциллограф отражает два изменения: амплитуда колебаний напряжения на резисторе уменьшилась, а синусоида резистора сдвинулась относительно синусоиды генератора: это и есть сдвиг фаз;
3. при дальнейшем увеличении частоты, наблюдается следующее: амплитуда напряжения на резисторе падает до 480 мВ, а сдвиг фаз увеличивается;
4. при установке максимально возможной частоты, амплитуда напряжения на резисторе падает до 120 мВ. Сдвиг фаз приближается к 90⁰ (четверть периода).

Опыт подтвердил, что индуктивное сопротивление катушки при увеличении частоты возрастает. Попутно наблюдается сдвиг фаз между напряжением источника и током нагрузки, стремящийся к 90⁰.

Видео по теме

Кратко о катушке индуктивности в цепи переменного тока в видео:

Катушка индуктивности при всей своей простоте, применяется довольно широко. Это и индукционные нагреватели, и обмотки трансформаторов, двигателей и генераторов, и дроссели (сглаживание пульсаций и подавление помех), и реактор (ограничение силы тока при замыкании на ЛЭП), и многое другое. Правильно применяя данный элемент, радиолюбитель повысит качество работы электросхемы.

Влияние параметров катушки на деформацию заклепки при низковольтной электромагнитной клепке

Заголовки статей

Оптимизация конструкции ковочного штампа для опорного стержня на основе DEFORM-3D
стр. 1869

Моделирование фазового поля затвердевших множественных зерен
стр. 1874

Имитационное исследование и оптимизация параметров процесса прецизионного формования гайки
стр. 1878

Исследование процесса производства цельноволокнистой полой оси прицепа
стр. 1883

Влияние параметров катушки на деформацию заклепки при низковольтной электромагнитной клепке
стр. 1887

Исследования по моделированию процесса ковки толстостенных полых деталей
стр. 1891

Исследование алгоритма формирования предельной высоты в полусферическом днище цилиндрической глубокой вытяжки
стр. 1895

Численное моделирование штамповки автомобильного армированного листа на основе ортогонального теста
стр. 1899

Численное моделирование остаточных напряжений при штамповочно-ковочном формовании листового металла из алюминиевого сплава 2024
стр. 1903

Главная Advanced Materials Research Advanced Materials Research Vols. 602-604 Влияние параметров катушки на деформацию заклепки в…

Предварительный просмотр статьи

Аннотация:

Электромагнитная клепка является своего рода технологией преобразования энергии, а формирующая катушка является ключевым компонентом преобразования энергии. К параметрам катушки относятся витки и размер сечения провода. Экспериментальным методом при низковольтной электромагнитной клепке исследовано влияние параметров катушки на разрядный ток, усилие клепки, степень деформации заклепки и скорость преобразования энергии. Результаты показывают, что с увеличением витков катушки увеличивается индуктивность катушки, уменьшается амплитуда разрядного тока, увеличивается цикл, увеличивается степень деформации заклепки и улучшается скорость преобразования энергии при одинаковом размере поперечного сечения провода катушки. И с увеличением ширины проволоки катушки сопротивление катушки уменьшается, амплитуда разрядного тока увеличивается, степень деформации заклепки увеличивается, а скорость преобразования энергии улучшается, когда витки катушки одинаковы. Благодаря рациональной конструкции витков катушки и размеру сечения проволоки низковольтная электромагнитная клепка является эффективным способом реализации деформации заклепок из чувствительного к скорости деформации материала TA1.

Доступ через ваше учреждение

использованная литература

[1] PG Reinhal, S. Ghassaei и V. Choo: Сделка ASME. Журнал вибрации, акустики, напряжения и надежности в дизайне Vol. 110 (1988), с.65.

[2] В. Чу, П. Г. Рейнхал и С. Гассаи: Журнал материаловедения, том. 24 (1989), стр. 599.

[3] Э. А. Репетто, Р. Радовицкий и М. Ортис: Журнал производственных наук и инженерных операций ASME Vol. 121 (1999), с.61.

[4] Дж. Х. Дэн, К. Ф. Ли, Х. П. Ю и Х. В. Цзян: Технология ковки и штамповки, том. 35 (2010), стр. 1 (на китайском языке).

[5] ZQ Cao and M. Cardew-Hall: Aerospace Science and Technology Vol. 10 (2006), стр. 327.

[6] Дж. Х. Денг, Х. П. Ю и К. Ф. Ли: Материаловедение и инженерия: Том. 499 (2009), стр. 242.

[7] HP Yu, JH Deng, CF Li, TL Zhang и LQ Sun: Journal of Harbin Engineering University Vol. 32 (2011), стр. 378 (на китайском языке).

Цитируется

Катушка зажигания – проверка, измерение, неисправности

Здесь вы найдете полезную базовую информацию и важные советы, касающиеся катушек зажигания в транспортных средствах.

Катушка зажигания генерирует высокое напряжение, необходимое для воспламенения топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях. На этой странице вы можете узнать, как работают катушки зажигания и какие конструкции используются, например, в автомобилях последнего поколения. Вы также найдете множество практических советов по диагностике и проверке катушек зажигания.

Основные принципы

Катушка зажигания

Причина отказа

Катушка зажигания неисправна

Симптомы

Признаки неисправности катушки зажигания

Основные принципы

Измерение катушки зажигания

Поиск и устранение неисправностей

Проверка катушки зажигания

Инструкции

Дерево диагностики неисправностей катушки зажигания

КАТУШКА ЗАЖИГАНИЯ: ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ

Конструкция обычной катушки зажигания в основном аналогична конструкции трансформатора. Задача катушки зажигания состоит в том, чтобы индуцировать высокое напряжение из низкого напряжения. Помимо железного сердечника основными компонентами являются первичная обмотка, вторичная обмотка и электрические соединения.

Многослойный железный сердечник предназначен для усиления магнитного поля. Вокруг этого железного сердечника размещена тонкая вторичная обмотка. Изготавливается из изолированного медного провода толщиной около 0,05-0,1 мм, намотанного до 50 000 раз. Первичная обмотка выполнена медным проводом с покрытием толщиной около 0,6-0,9 мм и намотана поверх вторичной обмотки. Омическое сопротивление катушки составляет около 0,2–3,0 Ом на первичной стороне и около 5–20 кОм на вторичной стороне. Соотношение первичной и вторичной обмотки составляет 1:100. Техническая структура может варьироваться в зависимости от области применения катушки зажигания. В случае обычной цилиндрической катушки зажигания электрические соединения обозначены как клемма 15 (питание), клемма 1 (размыкатель контактов) и клемма 4 (высоковольтное соединение).

Первичная обмотка соединяется со вторичной обмоткой через соединение общей обмотки с клеммой 1. Это общее соединение известно как «экономичная схема» и используется для упрощения производства катушек. Первичный ток, протекающий через первичную обмотку, включается и выключается через прерыватель контактов. Величина протекающего тока определяется сопротивлением катушки и напряжением, подаваемым на клемму 15. Очень быстрое направление тока, вызванное контактным выключателем, изменяет магнитное поле в катушке и индуцирует импульс напряжения, который преобразуется в высоковольтный импульс вторичной обмоткой. Он проходит через кабель зажигания в искровой промежуток свечи зажигания и воспламеняет топливно-воздушную смесь в бензиновом двигателе.

Величина индуцируемого высокого напряжения зависит от скорости изменения магнитного поля, количества витков вторичной катушки и силы магнитного поля. Напряжение размыкания первичной обмотки составляет от 300 до 400 В. Высокое напряжение на вторичной обмотке может достигать 40 кВ в зависимости от катушки зажигания.

1 Железный сердечник, 2 Изолирующий компаунд, 3 Герметик, 4 Вторичная обмотка, 5 Первичная обмотка, 6 Лист оболочки, 7 Крепежный зажим, 8 Корпус, 9Высоковольтный пружинный контакт, 10 Изолирующая крышка, 11 Изоляционный материал, 12 Высоковольтный выход, A Клемма 15, B Клемма 4, C Клемма 1

Катушки зажигания для систем зажигания с вращающимся высоковольтным распределителем Катушки зажигания применяются в автомобилях с распределителями зажигания в контактно-управляемых или транзисторно-управляемых системах зажигания. Трехконтактное электрическое соединение соответствует обычной катушке зажигания.

Первичная цепь получает питание через клемму 15. Размыкатель контактов подключается к клемме 1 катушки зажигания и обеспечивает заземление первичной обмотки. Высоковольтный провод распределителя зажигания подключается к контакту 4. В то время как обычные катушки зажигания все еще используются на старых автомобилях, катушки зажигания со встроенными электронными блоками управления теперь используются в автомобилях, оснащенных транзисторным зажиганием.

Двухискровые катушки зажигания

Двухискровые катушки зажигания устанавливаются в системах зажигания со статическим распределением высокого напряжения. Эти катушки зажигания используются с двигателями с четным числом цилиндров.

Первичная и вторичная обмотки двухискровой катушки зажигания имеют по два контакта.

Первичная обмотка подключается к источнику питания на клемме 15 (плюс), а к выходному каскаду блока зажигания или электронного управления на клемме 1 (масса). Вторичная обмотка подключается к свечам зажигания выводами (4 и 4а).

В этих системах на две свечи зажигания подается высокое напряжение от каждой отдельной катушки зажигания. Поскольку катушка зажигания генерирует две искры одновременно, одна свеча зажигания должна находиться в рабочем цикле цилиндра, а другая смещена на 360° в цикле выброса.

В четырехцилиндровом двигателе, например, цилиндры 1 и 4 подключены к одной катушке зажигания, а цилиндры 2 и 3 к другой. Катушки зажигания запускаются выходными каскадами зажигания в электронном блоке управления. Он получает сигнал ВМТ от датчика коленчатого вала, чтобы начать срабатывание правильной катушки зажигания.

1 Высоковольтное соединение, 2 Низковольтное соединение, 3 Вторичная обмотка, 4 Первичная обмотка, 5 Железный сердечник

1 Блок управления зажиганием, 2 Катушка зажигания, 3 Свечи зажигания Четырехискровые катушки зажигания заменяют две двухискровые катушки зажигания в четырехцилиндровых двигателях. Каждая из этих катушек имеет две первичные обмотки, каждая из которых запускается выходным каскадом электронного блока управления. Вторичная обмотка всего одна. На каждом из его выходов имеется два разъема для свечей зажигания; они переключаются наоборот с помощью диодных каскадов.

1 Блок управления зажиганием
2 Катушка зажигания

Одноискровые катушки зажигания

В системах с одноискровыми катушками зажигания каждому цилиндру отводится по одной катушке зажигания с первичной и вторичной обмоткой. Эти катушки зажигания обычно устанавливаются непосредственно на головке блока цилиндров над свечой зажигания.

Эти катушки также подключены к первичной обмотке на клемме 15 (плюс питания) и к электронному блоку управления на клемме 1 (масса). Вторичная обмотка подключается к свече зажигания на выходе клеммы 4. При наличии еще клеммы 4b это соединение используется для контроля пропусков зажигания. Срабатывание происходит в последовательности, заданной электронным блоком управления.

Схема одноискровой катушки соответствует схеме обычной катушки зажигания. Кроме того, во вторичной цепи используется высоковольтный диод для подавления «искры включения». Этот диод подавляет нежелательную искру, возникающую при включении первичной обмотки в результате самоиндукции во вторичной обмотке. Это возможно, потому что вторичное напряжение замыкающей искры имеет противоположную полярность искре зажигания. Диод блокируется в этом направлении.

Для одноискровых катушек второй вывод вторичной обмотки заземляется через клемму 4b. В провод заземления устанавливается измерительный резистор для контроля зажигания; это обеспечивает электронный блок управления измерением падения напряжения, вызванного током зажигания во время пробоя.

1 Низковольтное соединение, 2 Вторичная обмотка, 3 Высоковольтное соединение, 4 Свеча зажигания, 5 Первичная обмотка, 6 Железный сердечник

1 Блок управления зажиганием
2 Зажигание зажигания

Катушка зажигания неисправна: причина сбоя

Симптомы неисправной катушки зажигания: Симптомы

. Разлом может проявить себя следующим образом:

• Двигатель не может запустить.
• Плохой разгон или потеря мощности
• Блок управления двигателем переходит в аварийный режим
• Загорается контрольная лампа двигателя
• Код неисправности сохранен

ИЗМЕРЕНИЕ КАТУШКИ ЗАЖИГАНИЯ: ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ

Разобранное состояние

Существуют различные способы проверки катушки зажигания:

Измерение сопротивления катушки.
В зависимости от системы зажигания и конструкции катушки зажигания действуют следующие ориентировочные значения: (соблюдайте указания производителя)

Цилиндровая катушка зажигания (транзисторная система зажигания)
Первичная: 0,5–2,0 Ом/Вторичная: 8,0–19,0 кОм

Цилиндровая катушка зажигания (электронная система зажигания с зажиганием по карте) 19,0 кОм

Одноискровая или двухискровая катушка зажигания (полностью электронная система зажигания)
Первичная: 0,3–1,0 Ом/Вторичная: 8,0–15,0 кОм можно использовать:

Визуальный осмотр

• Проверить катушку зажигания на отсутствие механических повреждений
• Проверить корпус на микротрещины и утечки герметика.
• Проверьте электропроводку и разъемы на наличие повреждений и окисления.

Проверить электрическую часть с помощью мультиметра или осциллографа

• Проверить подачу напряжения на катушку зажигания
• Проверить управляющий сигнал от распределителя зажигания, блока управления зажиганием или блока управления двигателем
• Изображение высоковольтной кривой с помощью осциллографа или осциллографа зажигания

Проверка с помощью диагностического прибора

• Считывание памяти неисправностей системы зажигания или управления двигателем
• Считывание параметров

  При всех работах по проверке системы зажигания следует учитывать, что неисправности, выявленные при проверке с помощью осциллографа, не обязательно являются неисправностями, вызванными электронной системой; они также могут быть вызваны механическими проблемами в двигателе. Это может иметь место, например, если в одном цилиндре слишком низкая компрессия, а значит, осциллограф показывает, что напряжение зажигания для этого цилиндра ниже, чем в других цилиндрах.

  Хотя в современных автомобилях устанавливаются «диагностируемые системы управления двигателем», при проверке систем зажигания необходимо использовать мультиметр или осциллограф. Чтобы правильно интерпретировать отображаемые результаты измерений и цифры, обычно требуется дополнительное обучение сотрудников. Одной из важных предпосылок для успешной диагностики является тщательный визуальный осмотр в начале процесса устранения неполадок.

  ПРОВЕРКА КАТУШКИ ЗАЖИГАНИЯ: ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ

  Мы хотели бы продемонстрировать процедуру диагностики двухискровой катушки зажигания на следующем примере «пропуски зажигания».

   

  Автомобиль: Alfa Romeo 147 1.6 TS с двухискровым зажиганием

   

  Каждый цилиндр имеет основную и вторичную свечи зажигания. Катушки зажигания приводятся в действие выходными каскадами зажигания, встроенными в блок управления двигателем. В данном примере показана процедура ремонта с использованием диагностического прибора Mega Macs. Схематические изображения, рисунки и описания предназначены исключительно для пояснения текста документа и не могут быть использованы в качестве основы для проведения монтажных и ремонтных работ.

   

  Условия проведения диагностических работ: Механика двигателя, аккумулятор, система запуска и топливная система в норме.

  Жалоба клиента

  • Клиент сообщил о функциональной проблеме с системой управления двигателем
  • Предупреждающая информация на комбинации приборов:

   

  Неисправность: Система контроля двигателя.

  Поиск и устранение неисправностей

  Использование диагностического прибора

  Подключите диагностический блок к 16-контактному разъему OBD. В зависимости от производителя автомобиля и даты регистрации может потребоваться другой диагностический разъем и дополнительный адаптер.

   

  Выполните следующие операции на диагностическом приборе:

  • Выберите программу
  • Выберите автомобиль
  • Выберите тип топлива
  • Выберите модель
  • Выберите тип автомобиля
  • Выберите требуемую функцию 95
  • Выберите систему: В зависимости от того, какой диагностический прибор используется, здесь могут отображаться дополнительные указания по технике безопасности.
  • Запуск диагностики неисправностей

   

  Для установления связи с электронным блоком управления требуется достаточное напряжение аккумуляторной батареи и правильный разъем. Недостаточное напряжение питания электронного блока управления может указывать на неисправность проводки или неисправность аккумуляторной батареи автомобиля.

  Считать память неисправностей

  В этом случае запомнена ошибка PO303.

  • Сжигание цилиндра 3
  • Misfire, обнаруженное в цилиндре 3

  Оценить детали

  Дополнительная информация о возможных причинах неисправности
  . неисправность

Примечание:
Если отображается несколько кодов неисправности, сначала устраните неисправность. После этого выполните тест-драйв с подключенным диагностическим блоком. Контролируйте параметры и считывайте память неисправностей.

Установить причину неисправности

Подготовка к диагностике двигателя

• Подготовить дополнительные диагностические приборы, которые могут понадобиться, такие как мультиметр или осциллограф
• Найти техническую документацию
• Снять кожух двигателя (при наличии)

Проведение визуального осмотра

Перед тем, как приступить к фактической диагностике, жгут проводов двигателя и штекерные разъемы необходимо проверить на наличие повреждений, насколько это возможно. Перегибы, отсутствие компенсатора натяжения и «укусы куницы» в жгуте проводов — все это возможные причины этого.

Проверить подачу напряжения на цилиндр 3 катушки зажигания

• Снять разъем с катушки зажигания.
• Измерьте напряжение на двухконтактном разъеме со стороны жгута проводов.
• Подсоедините красный кабель мультиметра к контакту 2 (+), а черный кабель к массе двигателя (-).

Включите зажигание. Следует измерять напряжение более 10,5 В. Измеренное значение: 11,93 В. Измерение в норме.

Проверка первичного срабатывания цилиндра 3 катушки зажигания

• Снимите разъем с катушки зажигания
• Подсоедините осциллограф или диагностический тестер к измерительному модулю
• Подсоедините наконечники щупов к контактам 1 и 2 с помощью двухконтактного разъема.
• Отсоедините разъемы от клапанов впрыска.
• Запустить двигатель

На осциллографе должен быть отчетливо виден сигнал.
В этом примере измерение прошло успешно.

Снять катушку зажигания для дальнейших проверок

• Снять разъем с катушки зажигания
• Снять высоковольтный кабель второй свечи зажигания
• Снять крепежные винты
• Вытянуть катушку зажигания вертикально, удерживая ее параллельно гнезду свечи зажигания

Во избежание повреждения разъема свечи зажигания важно избегать вращения катушки зажигания.

Измерение сопротивления

С помощью мультиметра проверьте снятую катушку зажигания. Подсоедините омметр непосредственно к контакту 1 и контакту 2 разъема компонента, чтобы измерить первичную обмотку.

• Опорное значение: 0,3–1,0 Ом
• Фактическое значение: 0,5 Ом (в норме)

катушка.

• Исходное значение: 8,0–15,0 кОм
• Фактическое значение: ∞ (обрыв вторичной обмотки)

В этом контексте всегда соблюдайте спецификации производителя автомобиля
.

Замена катушки зажигания

При этом необходимо следить за тем, чтобы штекер свечи зажигания и высоковольтный кабель для второй свечи подходили правильно. Закрепите катушку зажигания с помощью крепежных винтов. Как только это будет сделано, вставьте все штекерные соединения катушки зажигания и разъемы клапана впрыска.

Очистить память неисправностей

В ходе диагностических работ электронным блоком управления были обнаружены дополнительные неисправности. Их необходимо очистить перед тест-драйвом.

Проверка работы

Провести тест-драйв с подключенным диагностическим блоком. После этого еще раз прочтите память неисправностей.

Всегда учитывайте спецификации производителя автомобиля во время всех тестов и диагностических работ. В зависимости от производителя могут потребоваться дополнительные методы испытаний для конкретных транспортных средств.

При работе с электронными системами зажигания контакт с токоведущими компонентами может привести к травмам со смертельным исходом. Это относится не только к вторичной цепи высокого напряжения, но и к первичной цепи. По этой причине испытания и ремонтные работы должны выполняться только обученным персоналом.

Соблюдайте следующие меры безопасности:

• Не прикасайтесь и не снимайте кабели зажигания, крышку распределителя или разъемы свечей зажигания при работающем двигателе
• Подсоединяйте и отсоединяйте электронные блоки управления, штекерные соединения и соединительные кабели только при выключенном зажигании.
• Мойте двигатель только при остановленном двигателе и выключенном зажигании.
• Во время всех проверок системы зажигания, требующих, чтобы двигатель проворачивался со скоростью стартера, подача напряжения на клапаны впрыска должна быть отключена для защиты каталитического нейтрализатора.

СХЕМА ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ КАТУШКИ ЗАЖИГАНИЯ: ИНСТРУКЦИИ

Схема поиска и устранения неисправностей катушки зажигания со встроенным блоком управления зажиганием (модуль зажигания)

Пример: VW/код двигателя APQ, Motronic MP 9. 0. Предварительное условие для диагностических работ: Механика двигателя, аккумулятор, система запуска и топливная система в порядке.

О характеристиках катушки

О характеристиках катушки

О характеристиках катушки

Характеристики катушки можно использовать для упрощения настройки магнитостатических и низкочастотных электромагнитных моделей. Во многих таких приложениях магнитное поле создается электрическими токами, протекающими в проводящих материалах (например, кабелях, проводах, катушках или соленоидах). Характеристики катушки можно использовать для простого моделирования этих структур и преобразования сосредоточенных величин (токов и напряжений) в распределенные величины (плотности тока и электрические поля). В этом разделе описывается основная функция катушки, которая доступна в интерфейсе магнитных полей, вращающемся оборудовании, магнитном интерфейсе и интерфейсе магнитных и электрических полей.

Катушка доступна как в качестве домена, так и в качестве граничного объекта. Последнее можно использовать для моделирования плоских катушек, толщина которых незначительна по сравнению с двумя другими размерами.

Функция Coil поддерживает два разных варианта модели проводника, которые отличаются представленной физической системой и деталями моделирования.

•

Опция Одиночный проводник моделирует один сплошной участок проводящего материала (например, металла), по которому течет ток. Сосредоточенные напряжение и ток катушки соответствуют соответственно интегралу электрического поля по длине катушки и интегралу плотности тока по поперечному сечению. Используйте эту опцию в объекте предметной области для моделирования одиночного провода с непренебрежимо малым поперечным сечением; в граничном элементе его можно использовать для тонкого проводящего слоя, толщина которого пренебрежимо мала (например, в частотной области она мала по отношению к глубине скин-слоя).

•

Многовитковый гомогенизированный вариант реализует гомогенизированную модель катушки, состоящей из множества плотно намотанных токопроводящих проводов, разделенных электрическим изолятором. Расчет напряжения и тока катушки выполняется аналогично модели с одним проводником, но при этом также учитываются такие параметры, как количество проводов и площадь поперечного сечения. Используйте эту функцию для моделирования катушки, содержащей большое количество проводов, без необходимости моделирования каждого провода по отдельности. Граничный элемент можно использовать, когда провода расположены в тонкой области, толщина которой незначительна. Обратите внимание, что в гомогенизированной модели пренебрегают емкостной связью и скин-эффектом.

Для 2D и 2D осесимметричных геометрий ток, подаваемый катушкой, всегда направлен вне плоскости. Таким образом, емкостной (плоскостной) связью пренебрегают. Для геометрии 3D-моделей направление тока определить непросто. Домены катушки имеют настройки и подузлы для решения этой проблемы. Дополнительную информацию см. в разделе Использование катушек в 3D-моделях.

Выбор несвязанных геометрических объектов с помощью Coil соединяет их параллельно.

Примеры одножильных катушек см.: . • Индуктивный нагрев медного цилиндра: путь к библиотеке приложений ACDC_Module/Electromagnetic_Heating/inductive_heating • Пример учебного пособия: Моделирование 3D-индуктора (подробно описано в Инструкции к руководству по модулю AC/DC): путь к библиотеке приложений ACDC_Module/Inductive_Devices_and_Coils/inductor_3d. Примеры гомогенизированной многовитковой катушки см.: • Магнитное поле катушки Гельмгольца: путь к библиотеке приложений ACDC_Module/Inductive_Devices_and_Coils/helmholtz_coil Индуктор в цепи усилителя: путь к библиотеке приложений ACDC_Module/Inductive_Devices_and_Coils/inductor_in_circuit

Какой материал использовать для катушки?

Домен Coil основан на законе Ампера и требует, чтобы свойства материала установили соответствующие определяющие отношения. Для граничного объекта также требуется электрическая проводимость, когда используется модель с одним проводником. Каков правильный выбор материалов для доменов или границ Coil?

•	При использовании параметра «Один проводник» катушка моделирует твердый проводящий домен (обычно металл). В этом случае следует использовать материальные свойства металла (электрическую проницаемость, магнитную проницаемость и электропроводность).

•

При использовании гомогенизированного многооборотного варианта предполагается, что ток проводимости (индуцированный ток) протекает только в проводах. Для предотвращения протекания плотности индуцированного тока в домене электропроводность области σ устанавливается равной нулю. Материал, используемый в домене, определяет только определяющие соотношения для электрического поля смещения и плотности магнитного потока. Поэтому выберите или создайте материал, который обеспечивает определяющие отношения, представляющие всю область катушки, а не только материал, из которого состоят металлические провода.

Другие характеристики катушки

Две функции катушек, разработанные для специальных приложений, доступны в интерфейсе Магнитные и Электрические поля в 2D и 2D осесимметричных компонентах:

•	Функция группы катушек RLC, которая моделирует катушки, для которых емкостные эффекты между витками катушки и с другими частями моделей сравнимы с индуктивными эффектами.

•

Функция одновитковой катушки для ввода внешнего тока или напряжения в доменах, где активны функция закона Ампера и сохранения тока. Эта функция вносит свой вклад, то есть она просто добавляет внешнюю плотность тока к модели предметной области, представленной законом Ампера и законом сохранения тока.

Новый комбинированный параметр предсказывает повторное лечение спирально-эмболизированных аневризм: исследование многопараметрического анализа вычислительной гидродинамики

Текст статьи

Меню статьи

• Статья
  Текст
• Артикул
  информация
• Цитата
  Инструменты
• Поделиться
• Быстрое реагирование
• Артикул
  метрика
• Оповещения

PDF

Фундаментальные науки

Оригинальные исследования

Новый комбинированный параметр предсказывает повторное лечение спирально-эмболизированных аневризм: исследование многопараметрического анализа вычислительной гидродинамики ,5,

Тосихиро Исибаси3,

Хироя Мамори4,

Макото Ямамото4,

Юичи Мураяма3

1. ¹ Высшая школа машиностроения, Токийский научный университет, Токио, Япония
2. ² Департамент инноваций в области медицинских информационных технологий, Медицинский факультет Университета Дзикей, Токио, Япония
3. ³ Отделение нейрохирургии, отделение эндоваскулярной нейрохирургии, Медицинский факультет Университета Дзикей, Токио, Япония
4. ⁴ Факультет машиностроения, Токийский научный университет, Токио, Япония
5. ⁵ Sliemens Health K. K., Токио, Япония

1. Соответствие д-р Хироюки Такао, Департамент инноваций в области медицинских информационных технологий, Медицинский факультет Университета Дзикей, Токио 105-8461, Япония; такао{ат}jikei.ac.jp

Abstract

Назначение Спиральная эмболизация — малоинвазивный метод лечения церебральных аневризм. Хотя это эндоваскулярное лечение имеет высокий уровень успеха, повторная обработка аневризм вследствие реканализации остается серьезной проблемой этого метода. Целью данного исследования было определение комбинированного параметра, который может быть полезен для прогнозирования повторного лечения аневризмы вследствие реканализации.

Методы Для ретроспективного анализа кровотока в 26 повторно пролеченных и 74 непролеченных аневризмах была использована индивидуальная геометрия пациента. Послеоперационные аневризмы оценивали через 12 месяцев наблюдения. Гемодинамические различия между аневризмами, подвергнутыми повторному лечению, и аневризмами без повторного лечения были проанализированы до и после спиральной эмболизации с использованием вычислительной гидродинамики. Были изучены основные характеристики жидкости, скорость изменения, морфологические факторы аневризм и специфическая для пациента клиническая информация. Многопараметрический анализ и логистический регрессионный анализ были выполнены для определения комбинированного параметра — предиктора повторного лечения (РП).

Результаты Среди исследованных гемодинамических, морфологических и клинических показателей основными факторами, способствовавшими повторному лечению, были незначительное снижение скорости кровотока в аневризме, незначительное повышение показателя давления в области шейки и шейки аневризмы, артериальная гипертензия. . Примечательно, что гемодинамические параметры между группами повторного лечения и без повторного лечения до эмболизации были сходными: однако мы наблюдали значительные различия между группами в средней скорости после эмболизации и скорости снижения этой скорости в куполе аневризмы.

Выводы Комбинированный параметр RP, учитывающий гемодинамические, морфологические и клинические параметры, точно прогнозирует необходимость повторного лечения аневризмы. Расчет RP до эмболизации может помочь предсказать аневризмы, которые потребуют повторного лечения.

• аневризма
• кровоток
• катушка

Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с некоммерческой лицензией Creative Commons Attribution (CC BY-NC 4.0), которая позволяет другим распространять, микшировать, адаптировать, создавать на эту работу в некоммерческих целях и лицензировать свои производные работы на других условиях, при условии, что оригинальная работа правильно процитирована и использование является некоммерческим. См.: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

http://dx.doi.org/10.1136/neurintsurg-2017-013433

Статистика с сайта Altmetric.com

Запрос разрешений

направит вас к службе RightsLink Центра защиты авторских прав. Вы сможете получить быструю цену и мгновенное разрешение на повторное использование контента различными способами.

• аневризма
• кровоток
• катушка

Введение

Хотя спиральная эмболизация превосходит хирургическое клипирование с точки зрения физической нагрузки на пациентов, реканализация аневризмы и повторное лечение остаются серьезными проблемами для этого метода. 1–6 В предыдущих исследованиях реканализация наблюдалась во время наблюдения примерно в 10% случаев. до 25% аневризм, эмболизированных спиралью.7,8 Было предпринято много попыток преодолеть недостатки спиральной эмболизации, включая разработку параметров, которые могут помочь предсказать реканализацию или повторное лечение. Один из них, коэффициент объемной эмболизации (VER) или плотность упаковки, является наиболее популярным показателем для прогнозирования реканализации аневризмы, поскольку считается, что высокий VER указывает на достаточное снижение скорости кровотока в аневризме.910 Однако сообщалось об успешном лечении при низком VER и реканализации при высоком VER. 11 Таким образом, считается, что гемодинамика после спиральной эмболизации является основным фактором, способствующим этому.12

Исследование гемодинамики до и после эмболизации спиралью поможет нам понять механизм реканализации, а вычислительная гидродинамика (CFD) может стать ценным инструментом для прогнозирования реканализации. лечили мозговую артерию для анализа кровотока и ретроспективно исследовали взаимосвязь между гемодинамикой и реканализацией. 15 В другом отчете основное внимание уделялось гемодинамике после лечения аневризмы, подвергшейся реканализации. 16 Хотя эти результаты предполагают, что разница между реканализацией и нереканализацией Что касается гемодинамических факторов, в этих предыдущих исследованиях не проводилось различий между типами эндоваскулярного лечения. Хотя характеристики кровотока спиральной аневризмы и спиральной аневризмы со стентом различались, то есть импинджмент-струя была слабее после спиральной стент-ассистированной 17, аневризмы, обработанные стент-ассистированными методами, не были отделены от аневризм, обработанных только спиралями в предыдущие исследования. Насколько нам известно, с помощью CFD было проанализировано только 86 случаев спиральных аневризм,18 что затрудняет исследование этого предмета. Более того, изменения кровотока после эмболизации не были хорошо изучены с использованием специальных спиралей для эмболизации пациента. Кроме того, ни в одном исследовании не сообщалось о предикторах повторного лечения с использованием комбинированного параметра, учитывающего гемодинамические, морфологические и клинические параметры, хотя эти параметры были зарегистрированы как факторы риска повторного лечения аневризмы из-за реканализации.

В настоящем исследовании мы охарактеризовали гемодинамику аневризм до и после эмболизации с помощью CFD. Для ретроспективного анализа кровотока в общей сложности 100 аневризм, включая 26 требующих и 74 не требующих повторного лечения аневризм, использовали индивидуальную геометрию пациента. Мы исследовали основные характеристики жидкости (то есть скорость кровотока, давление и массовый расход) и скорость их изменения. Мы также исследовали специфическую для пациента клиническую информацию и морфологические факторы. Затем мы провели многопараметрический анализ и логистический регрессионный анализ, чтобы определить комбинированный параметр, который был бы полезен для прогнозирования потребности в повторном лечении аневризмы. Это первое исследование, в котором изучается комбинированный параметр, который может быть полезен для прогнозирования повторного лечения аневризмы вследствие реканализации.

Материалы и методы

Отбор пациентов и клинические данные

Трехмерная цифровая субтракционная ангиография (3D-DSA) была выполнена для всех пациентов, прошедших эндоваскулярное лечение аневризм в Медицинской школе Университета Цзикей, а данные визуализации были сохранены в база данных. Каждый пациент наблюдался в течение 12 месяцев после первой эмболизации. Целевые аневризмы были мешотчатого типа, неразорвавшиеся и пролеченные спиралью в течение 9 лет с 2006 по 2015 год. Мы выявили 1056 аневризм у 1002 пациентов, в том числе 75 аневризм у 73 пациентов, которые потребовали повторного лечения. Локализация аневризм варьировала, но включала внутреннюю сонную артерию (ВСА), среднюю мозговую артерию (СМА), переднюю мозговую артерию (ПМА), а также позвоночную и базилярную артерии (ВАБА). В этом исследовании аневризмы, подлежащие повторному лечению, были определены как аневризмы, требующие повторной операции, поскольку реканализация была диагностирована в течение 12-месячного периода наблюдения. Напротив, аневризмы без повторного лечения определялись как аневризмы, которые оставались стабильными в течение того же периода, что и диагностировано с помощью магнитно-резонансной ангиографии (МРА) и МРТ. Два ослепленных нейрохирурга ретроспективно рассмотрели последние 200 случаев. Из-за существующей серьезной озабоченности по поводу качества грубых ангиографических данных, что делает их подходящими для обработки и анализа CFD, в дополнение к стандартным показаниям для лечения, нейрохирурги отобрали пациентов, которые будут отображать данные CFD хорошего качества (т.е. исключая случаи, когда основные артерии не были соединены друг с другом или имели высокий уровень шума из-за артефактов). Лечение спиралью со стентом также было исключено из обзора. Независимо сопоставив выбор двух нейрохирургов, мы перечислили последние 100 из этого совпадения. Среди них мы обнаружили 26 аневризм с повторным лечением и 74 аневризмы без повторного лечения. Все данные пациентов содержали пол пациента, историю употребления алкоголя, наличие пузырей, сахарный диабет (СД), артериальную гипертензию (ГТ), гиперлипидемию и семейный анамнез субарахноидального кровоизлияния (САК).

Анализ CFD

Трехмерные данные об артериях пациентов и спиралях для эмболизации были преобразованы в данные стереолитографии (STL) с использованием программного обеспечения для трехмерной визуализации Amira 5.6 (FEI Company, Hillsboro, OR, USA). Остаточное пространство в объеме катушки было заполнено вручную, чтобы предположить полную эмболизацию. В настоящем исследовании использовались пульсации средних массовых расходов в ВСА и ВА, измеренные Фордом и др. у здоровых взрослых людей.19 Подробный метод анализа CFD включен в дополнительные онлайн-данные.

Гемодинамические параметры

Для оценки разницы потока между аневризмами, подвергнутыми повторному лечению и без него, мы определили некоторые параметры, связанные с основными характеристиками потока (т. е. скорость, давление и массовый поток). Скорость крови в аневризме определяли как среднюю скорость в куполе аневризмы (Ane.V*). Мы также рассчитали максимальную скорость в куполе аневризмы (Ane.V _Max *). Таким же образом скорость на шейке аневризмы определялась как средняя скорость притока на поверхности шейки (NeckVIn*). Мы также рассчитали максимальную скорость притока (NeckVIn _Макс *). Поток массы в аневризму через шейку аневризмы определяли как NeckMF. Все параметры, основанные на скорости и массовом расходе, были нормализованы с использованием средней скорости и массового расхода на входе в исходную артерию, как определено в нашем предыдущем исследовании.20

Для наблюдения за ролью давления при повторном лечении аневризмы применяли разность давлений (PD).0885), среднее значение PD на поверхности катушки для эмболизации (CoilPD) и максимальное значение PD на поверхности катушки для эмболизации (CoilPD _Max ). Подробный метод для PD включен в дополнительные онлайн-данные.

Статистические методы

Все статистические анализы проводились с использованием SAS 9.4 (SAS Institute, Inc., Кэри, Северная Каролина, США). U-критерий Манна-Уитни использовался, если какая-либо группа не демонстрировала нормального распределения. Если обе группы показывали нормальное распределение, t-критерий Стьюдента или t-критерий Уэлча использовался в соответствии с наличием или отсутствием одинаковой дисперсии соответственно. Также был проведен одномерный и многомерный логистический анализ. Наконец, мы определили комбинированный параметр, используя анализ логистической регрессии для выбранных переменных. Подробный метод статистического анализа включен в дополнительные онлайн-данные.

Результаты

Гемодинамические характеристики повторно леченных и нелеченых аневризм

Наглядные примеры повторных и нелеченных аневризм ВСА показаны на рисунках 1 и 2 соответственно. По результатам CFD было подтверждено, что катушка для эмболизации блокировала поток крови в аневризмы на уровне шейки аневризмы и распределяла давление на катушке вблизи шейки аневризмы в обоих случаях, как показано на рисунках 1 (F) и 2 (F). ). При повторном лечении аневризмы реканализация аневризмы произошла из зоны притока из-за уплотнения спирали: оранжевая область PD на рисунке 1 (F) соответствует реканализированному участку, показанному на рисунке 1 (G). Напротив, реканализация не была подтверждена в аневризме без повторного лечения из красной области PD на поверхности катушки (см. Рисунок 2 (F) и (G)). Хотя максимальное значение PD при отсутствии повторного лечения (PD=1,799) выше, чем при повторном лечении (PD=1,456), введение спирали у шейки аневризмы в аневризме без повторного лечения по-прежнему препятствовало притоку крови.

Рисунок 1

Наглядный случай повторного лечения аневризмы. (A–C) Ангиографическое изображение до, после эмболизации и через 6 месяцев. (D, E) Оптимизация до и после эмболизации. (F) Распределение давления на катушки с точки зрения черной стрелки. Крестик – это точка максимального частичного разряда. (G) Катушка после наблюдения смотрела в направлении черной стрелки. (Серебряная масса — это катушка, а прозрачно-красная — это кровь.)

Рисунок 2

Иллюстративный случай аневризмы без повторного лечения. (A–C) Ангиографическое изображение до, после эмболизации и через 6 месяцев. (D, E) Оптимизация до и после эмболизации. (F) Распределение давления на катушки смотрит в направлении черной стрелки. Крестик – это точка максимального частичного разряда. (G) Катушка после наблюдения с точки зрения черной стрелки. (Серебряная масса — это спираль, а прозрачный красный цвет — это кровь.)

Точный тест Фишера для клинических данных

Клинические параметры, включая расположение аневризмы для 100 пациентов, были проанализированы с использованием точного критерия Фишера, как показано в дополнительной онлайн-таблице S1. Локализация аневризм была разделена на четыре зоны: ВСА, СМА, ПМА и ВАБА. Наши результаты показали, что, как и пол, употребление алкоголя в анамнезе, наличие пузырей, гиперлипидемия и семейный анамнез САК, локализация не была связана с повторным лечением аневризмы. Напротив, была значительная разница в HT между группами повторного лечения и без повторного лечения (P = 0,0418). Этот результат указывает на то, что пациенты с АГ с большей вероятностью нуждаются в повторном лечении аневризмы.

Параметрические или непараметрические тесты для гемодинамических и морфологических данных

U-критерий Манна-Уитни или t-критерий Стьюдента использовался для анализа всех гемодинамических или морфологических параметров, как показано в дополнительной онлайн-таблице S2. Из гемодинамических параметров значимо отличалась только скорость аневризмы (Ane.V*): значение P для Ane.V* после эмболизации и скорость уменьшения Ane.V* до и после эмболизации составляли 0,036 и 0,034 соответственно. Скорость аневризм после повторного лечения была значительно выше после эмболизации, чем у аневризм без повторного лечения (0,017 ± 0,023  и 0,008 ± 0,013 соответственно). Кроме того, скорость снижения скорости аневризм после повторного лечения была значительно ниже, чем у аневризм без повторного лечения (0,962±0,049 и 0,982±0,029 соответственно). Напротив, VER был значительно ниже при повторном лечении аневризм (21,5% ± 0,047% при повторном лечении аневризм и 23,8% ± 0,051% при аневризмах без повторного лечения; P = 0,049). По другим морфологическим параметрам (объем аневризмы и площадь шейки) различий между группами не было.

Логистический анализ клинических данных и гемодинамики

Одномерный логистический анализ был проведен для анализа всех гемодинамических, морфологических и клинических параметров между группами повторного лечения и без повторного лечения, как показано в дополнительной онлайн-таблице S3. Оценки Ферта с поправкой на систематическую ошибку были выполнены для «История употребления алкоголя», «СД» и «Семейный анамнез САК», поскольку размер выборки для них был менее 10. Девять параметров имели значения P менее 0,1, а четыре параметра показали значительные различия. Также были получены VIF переменных, и все VIF были меньше 10. Многофакторный логистический анализ и пошаговый отбор с использованием значения P были выполнены для девяти параметров, как показано в таблице 1. Наконец, скорость снижения Ane.V*, ШеяPD 9Из всех переменных были выбраны 0884 Макс. скорость увеличения, область шеи, HT и пол. Несмотря на то, что учитывались двусторонние условия взаимодействия, не было обнаружено никаких условий взаимодействия, имеющих значение P менее 0,05. Среди этих параметров скорость снижения Ane.V* была наиболее эффективным фактором для указания на повторную обработку, имея самое низкое значение P (P = 0,005). Кроме того, результат теста согласия Хосмера-Лемешова для окончательной модели показал, что значение P равно 0,231. Мы сравнили прогностическую вероятность нормальной модели и модели перекрестной проверки с исключением одного (100 раз). В результате коэффициент корреляции составил 0,9.89, что указывало на достоверность окончательной модели.

Таблица 1

Результаты многопараметрического логистического анализа

ROC-анализ для комбинированного параметра

Для прогнозирования реканализации аневризмы мы разработали новый комбинированный параметр, предиктор повторного лечения (РП), используя логистический регрессионный анализ следующим образом:22

ROC-анализ был выполнен для RP, чтобы получить пороговое значение, как показано на рисунке 3. Специфичность и чувствительность в точке отсечения (RP=0,218) составили 0,716 и 0,885 соответственно. Площадь под кривой (AUC) составила 0,833. Хотя Скорость снижения Ane.V* между группами значительно различалась в соответствии с U-критерием Манна-Уитни (P = 0,034) и была наиболее эффективным фактором для указания на повторное лечение среди предложенных переменных (P = 0,005 с использованием многопараметрического логистический анализ), результат ROC-анализа для скорости восстановления Ane.V* был хуже, чем для RP: специфичность и чувствительность в точке отсечки составили 0,581 и 0,654 соответственно (AUC=0,640). ROC-анализ VER, который был существенно отличающимся морфологическим параметром между группами, показал специфичность и чувствительность 0,784 и 0,500 соответственно (AUC=0,631) в точке отсечения (VER=20,2%). Контраст ROC также показал значимость RP по сравнению с 9Скорость восстановления 0938 Ane.V* (P=0,001) и VER (P=0,011) соответственно.

Рисунок 3

ROC-анализ RP; Скорость уменьшения Ane. V* и VER

Обсуждение

Гемодинамические, морфологические и клинические различия между реканализованными и нереканализованными случаями

Гемодинамика реканализованных аневризм была изучена с помощью CFD, выявив некоторые взаимосвязи между кровотоком и реканализацией. 15 16 Результаты U-критерия Манна-Уитни или t-критерия Стьюдента в настоящем исследовании также показали гемодинамические различия между группами повторного лечения и без повторного лечения (см. таблицу 1): постэмболизационный Ane.V* и Ane Скорость восстановления .V* также значительно отличалась. С другой стороны, хотя в предыдущем отчете было показано, что скорость притока к шейке аневризмы была значительно выше при реканализации аневризмы до эмболизации,15 наше исследование не показало значимой разницы в одном и том же параметре (NeckMF) на всех этапах (до и после эмболизации). эмболизация и изменение скорости). Хотя наблюдалась тенденция к тому, что аневризмы после повторного лечения были больше, чем аневризмы без повторного лечения, между группами не было статистически значимой разницы (P = 0,543), и мы предполагаем, что это может быть возможной причиной отсутствия различий в NeckMF (до и после лечения). В предыдущем исследовании реканализованные аневризмы были значительно больше, чем нереканализированные, поэтому вполне возможно, что размер аневризм влияет на гемодинамику, которая показала значительные различия в анализе CFD.15, 18 Примечательно, что наше исследование показало значительные различия в гемодинамике. параметры между группами повторного лечения и без повторного лечения для аневризм одинакового размера. Более того, важным моментом нашего исследования является отсутствие различий в гемодинамике между группами повторного лечения и без повторного лечения до эмболизации. Этот результат означает, что повторное лечение не влияет на гемодинамические характеристики до эмболизации, когда размеры аневризмы схожи. Другими словами, эффективность спиральной эмболизации, т. е. может ли аневризмам потребоваться повторное лечение из-за реканализации, зависит от распределения спиралей в аневризмах (например, от распределения спиралей в основном на шее).

По клиническим параметрам не было выявлено существенных различий между локализациями аневризм (ВСА, СМА, ПМА и ВАБА). Таким образом, мы провели статистические тесты без разделения результатов по локализации аневризмы. Значительные различия в ГТ наблюдались между группами повторного лечения и без повторного лечения, что позволяет предположить, что пациенты с ГТ чаще нуждаются в повторном лечении аневризмы. Это имеет интуитивно понятный смысл, поскольку считается, что реканализация происходит частично из-за гемодинамического стресса, такого как увеличение скорости кровотока.

Некоторые клинические отчеты предполагают, что высокий VER предотвратит реканализацию аневризмы, поскольку целью эмболизации спиралью является блокирование потока крови в аневризму с помощью вставленных спиралей. В предыдущем исследовании VER значительно отличалась между реканализованными и нереканализированными аневризмами, а ROC-анализ показал, что VER, превышающий 19,2%, имеет низкий риск реканализации. значение off (20,2%) аналогично предыдущему отчету. Однако VER является морфологическим параметром, который не учитывает гемодинамические эффекты. Более точный параметр для прогнозирования повторного лечения вследствие реканализации должен также учитывать гемодинамические и клинические эффекты.

Прогнозирование реканализации аневризмы

Скорость притока как предиктор реканализации после спиральной эмболизации аневризмы кончика базилярного сосуда была рассмотрена15, однако, как мы упоминали выше, в этом предыдущем исследовании не учитывались различия в размере аневризмы. Более того, предыдущие исследования статистически анализировали гемодинамические, морфологические и клинические параметры независимо друг от друга. Эффективный предиктор повторного лечения аневризмы должен учитывать комбинацию гемодинамических, морфологических и клинических параметров. Поэтому в настоящем исследовании был введен комбинированный параметр RP. Как показано на рисунке 3, повторное лечение аневризмы можно предсказать более точно, используя пороговое значение RP, чем значение скорости уменьшения Ane.V* или VER.

Кроме того, RP предполагает, что у пациентов мужского пола с аневризмами с широкой шейкой, низким снижением Ane. V* и низким увеличением NeckPD с большей вероятностью будет аневризма, требующая повторного лечения. Иными словами, аневризмы, требующие повторного лечения, могут быть следствием недостаточного тромбообразования вследствие недостаточного снижения скорости кровотока после эмболизации. Небольшое увеличение NeckPD, вероятно, связано с тем, что приток в шейку аневризмы не был хорошо эмболизирован (т. е. спирали не блокировали приток). В реальных клинических условиях значительное снижение Ane.V* и увеличение NeckPD может быть возможным при введении спиралей в основном в зону притока шеи.

Ограничения

Существуют некоторые ограничения в отношении CFD-анализа кровотока, включая использование жесткой стенки артерии, ньютоновской модели крови и граничных условий потока, не зависящих от конкретного пациента. Однако сообщалось, что эти методы полезны для понимания гемодинамических характеристик аневризмы.20,24,25 Liang et al. сообщили, что кровоток стабилизируется в ответ на трансмуральное изменение давления в резистивных сосудах посредством ауторегуляции. 26 Кроме того, результаты CFD и информация о пациенте, включая артериальную гипертензию, рассматривались как независимые факторы в статистических методах.

Геометрия спиралей для эмболизации для конкретного пациента была создана с использованием данных DICOM, полученных по результатам DSA. Для анализа кровотока после эмболизации спиралью данные DICOM катушки были объединены с данными необработанной аневризмы путем корректировки положения после эмболизации до положения до эмболизации. Таким образом, анализ после эмболизации может содержать металлические артефакты и частичные объемные эффекты. Кроме того, ток крови через пространство между спиралями не моделировался, так как просвет эмболизационной катушки заполнялся вручную для предположения полной эмболизации. Хотя поток после эмболизации спиралью может не отражать точные условия из-за этих ограничений, это разумное упрощение тромбированной катушки. По той же причине не учитывался эффект распределения катушек. Необходимы дальнейшие исследования эффекта использования реалистичного моделирования эмболизации спиралью с помощью структурного анализа. 12

В настоящем исследовании было проанализировано только 100 аневризм, включая аневризмы с повторным лечением и без него. Чтобы повысить точность комбинированного параметра RP, нам потребуется увеличить количество анализируемых случаев. Ретроспективный характер исследования также является ограничением. Необходимо провести проспективное исследование по предотвращению повторного лечения аневризмы.

Заключение

Мы исследовали гемодинамические различия между аневризмами с повторным лечением и без него до и после спиральной эмболизации с использованием CFD. Незначительное снижение скорости кровотока в аневризме, несколько повышенная скорость давления в области шейки и области шейки аневризмы, артериальная гипертензия являются основными факторами, способствующими повторному лечению. Наш комбинированный параметр RP, который учитывает гемодинамические, морфологические и клинические параметры, более точно предсказывает необходимость повторного лечения аневризмы. Мы также могли бы предсказать повторное лечение аневризмы с помощью РФП до эмболизации.

Ссылки

1. ↵
   2. Лю А ,
   3. Хуан Дж.

   . Лечение внутричерепных аневризм: клипирование против спирализации. Curr Cardiol Rep 2015;17:628 дои: 10.1007/s11886-015-0628-2

2. ↵
   2. Молинье Эй Джей ,
   3. Керр Р.С. ,
   4. Биркс Дж. , и другие

   . Риск повторного субарахноидального кровоизлияния, смерти или зависимости и стандартизированные коэффициенты смертности после клипирования или скручивания внутричерепной аневризмы в Международном исследовании субарахноидальной аневризмы (ISAT): долгосрочное наблюдение. Lancet Neurol 2009;8:427–33.doi:10.1016/S1474-4422(09)70080-8

3. ↵
   2. Мураяма Й ,
   3. Виньюэла Ф ,
   4. Даквилер ГР , и другие

   . Эмболизация случайных церебральных аневризм с помощью съемной спиральной системы Гульельми. J Neurosurg 1999;90:207–14.doi:10.3171/jns.1999.90.2.0207

4. ↵
   2. Татешима С ,
   3. Мураяма Й ,
   4. Гобин Ю.П. , и другие

   . Эндоваскулярное лечение аневризм базилярного кончика с использованием съемных спиралей Гульельми: анатомические и клинические результаты у 73 пациентов из одного учреждения. Нейрохирургия 2000;47:1332–42.doi:10.1093/нейрохирургия/47.6.1332

5. ↵
   2. Макдональдс Дж.С. ,
   3. Макдональд Р.Дж. ,
   4. Вентилятор J , и другие

   . Сравнительная эффективность методов лечения неразорвавшихся церебральных аневризм: анализ оценки склонности клипирования по сравнению с наматыванием. Инсульт 2013;44:988–94.doi:10.1161/STROKEAHA.111.000196

6. ↵
   2. Молинье А ,
   3. Керр Р. ,
   4. Страттон I , и другие

   . Международное исследование субарахноидальной аневризмы (ISAT) нейрохирургического клипирования по сравнению с эндоваскулярной спиралью у 2143 пациентов с разрывом внутричерепной аневризмы: рандомизированное исследование. Ланцет 2002;360:1267–74.doi:10.1016/S0140-6736(02)11314-6

7. ↵
   2. Квон СК ,
   3. Квон ОК

   . Исследователи Корейской неразорвавшейся церебральной аневризмы (KUCAC). Эндоваскулярная спиральная эмболизация неразорвавшихся внутричерепных аневризм: корейское многоцентровое исследование. Acta Neurochir 2014;156:847–54.doi:10.1007/s00701-014-2033-9

8. ↵
   2. Служевски М ,
   3. ван Ройдж WJ ,
   4. Ринкель Г.Дж. , и другие

   . Эндоваскулярное лечение разрыва внутричерепных аневризм съемными спиралями: отдаленные клинические и серийные ангиографические результаты. Радиология 2003;227:720–4.doi:10.1148/radiol.2273020656

9. ↵
   2. Раймонд Дж. ,
   3. Гилберт Ф. ,
   4. Вайль А , и другие

   . Отдаленные ангиографические рецидивы после селективного эндоваскулярного лечения аневризм съемными спиралями. Инсульт 2003;34:1398–403.doi:10.1161/01.STR.0000073841.88563.E9

10. ↵
    2. Резек I ,
    3. Мусан Г. ,
    4. Ван З , и другие

    . Тип катушки не влияет на результаты ангиографического наблюдения за спиралью церебральной аневризмы: систематический обзор и метаанализ. AJNR Am J Neuroradiol 2013;34:1769–73.doi:10.3174/ajnr.A3598

11. ↵
    2. Пиотин М ,
    3. Произношение L ,
    4. Мунайер С , и другие

    . Внутричерепные аневризмы: лечение голыми платиновыми спиралями, упаковка аневризмы, сложные спирали и ангиографический рецидив. Радиология 2007;243:500–8.doi:10.1148/radiol.2431060006

12. ↵
    2. Фуджимура С. ,
    3. Такао Х ,
    4. Сузуки Т , и другие

    . Гемодинамические эффекты от распределения спиралей с реалистичными моделями спиралей в аневризме. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc 2016;2016:3298–301.doi:10.1109/EMBC.2016.75

13. ↵
    2. Буссель Л ,
    3. Райз В ,
    4. Маккалох С , и другие

    . Рост аневризмы происходит в области низкого напряжения сдвига стенки: индивидуальная корреляция гемодинамики и роста в продольном исследовании. Инсульт 2008;39:2997–3002.doi:10.1161/STROKEAHA.108.521617

14. ↵
    2. Ращи М ,
    3. Мут Ф ,
    4. Бирн Г. , и другие

    . CFD и PIV анализ гемодинамики при растущей внутричерепной аневризме. Int J Numer Method Biomed Eng 2012;28:214–28.doi:10.1002/cnm.1459

15. ↵
    2. Сугияма С. ,
    3. Ниидзума К. ,
    4. Сато К. , и другие

    . Кровоток в аневризмы базилярного кончика: предиктор реканализации после спиральной эмболизации. Инсульт 2016;47:2541–7.doi:10.1161/STROKEAHA.116.013555

16. ↵
    2. Луо Б. ,
    3. Ян Х ,
    4. Ван С , и другие

    . Высокое напряжение сдвига и скорость кровотока в частично окклюзированных аневризмах, склонных к реканализации. Инсульт 2011;42:745–53.doi:10.1161/STROKEAHA.110.593517

17. ↵
    2. Дамиано Р.Дж. ,
    3. Без ума ,
    4. Сян Дж. , и другие

    . Моделирование конечно-элементного эндоваскулярного скручивания и отведения потока позволяет прогнозировать гемодинамику сложных стратегий лечения внутричерепных аневризм. J Biomech 2015;48:3332–40.doi:10.1016/j.jbiomech.2015.06.018

18. ↵
    2. Чжан Цюй ,
    3. Цзин Л ,
    4. Лю Дж. , и другие

    . Предрасполагающие факторы к реканализации церебральных аневризм после эндоваскулярной эмболизации: многофакторное исследование. J Neurointerv Surg 2017. doi: 10.1136/neurintsurg-2017-013041 (опубликовано в Интернете 4 апреля 2017 г.).doi:10.1136/neurintsurg-2017-013041

19. ↵
    2. Форд, доктор медицины ,
    3. Альперин Н ,
    4. Ли Ш. , и другие

    . Характеристика кривых объемной скорости потока в нормальных внутренних сонных и позвоночных артериях. Physiol Meas 2005;26:477–88.doi:10.1088/0967-3334/26/4/013

20. ↵
    2. Такао Х ,
    3. Мураяма Й ,
    4. Оцука С , и другие

    . Гемодинамические различия между неразорвавшимися и разорвавшимися внутричерепными аневризмами при наблюдении. Инсульт 2012;43:1436–9.doi:10.1161/STROKEAHA.111.640995

21. ↵
    2. Сузуки Т ,
    3. Такао Х ,
    4. Сузуки Т , и другие

    . Определение наличия тонкостенных областей в областях высокого давления в неразорвавшихся церебральных аневризмах с использованием вычислительной гидродинамики. Нейрохирургия 2016;79:589–95.doi:10.1227/NEU.0000000000001232

22. ↵
    2. Сян Дж. ,
    3. Натараджан СК ,
    4. Треммель М , и другие

    . Гемодинамо-морфологические дискриминанты разрыва внутричерепной аневризмы. Инсульт 2011; 42:144–52.doi:10.1161/STROKEAHA.110.592923

23. ↵
    2. Такао Х ,
    3. Исибаши Т ,
    4. Сагучи Т , и другие

    . Валидация и первоначальное применение полуавтоматического программного обеспечения для измерения аневризмы: инструмент для оценки затухания объемной упаковки. AJNR Am J Neuroradiol 2014;35:721–6.doi:10.3174/ajnr.A3777

24. ↵
    2. Чанг Б. ,
    3. Цебрал младший

    . CFD для оценки и планирования лечения аневризм: обзор предлагаемых клинических применений и связанных с ними проблем. Энн Биомед Eng 2015;43:122–38.doi:10.1007/s10439-014-1093-6

25. ↵
    2. Сян Дж. ,
    3. Тутино В.М. ,
    4. Снайдер КВ , и другие

    . CFD: вычислительная гидродинамика или распространение искажающих факторов? Роль гемодинамики в оценке риска разрыва внутричерепной аневризмы. AJNR Am J Neuroradiol 2014;35:1849–57.doi:10.3174/ajnr.A3710

26. ↵
    2. Лян И ,
    3. Даунс Джей Си ,
    4. Фортуна Б , и другие

    . Влияние системного артериального давления на взаимосвязь между внутриглазным давлением и кровотоком в головке зрительного нерва приматов. Invest Ophthalmol Vis Sci 2009;50:2154–60.doi:10.1167/iovs.08-2882

Сноски

• Участники Все авторы дали окончательное одобрение опубликованной версии и согласились нести ответственность за все аспекты работы, обеспечивая надлежащее расследование вопросов, связанных с точностью или целостностью любой части работы. и решен. SF, HT и TS выполнили моделирование, а также собрали и проанализировали данные. CD, TI, HM, MY и YM помогли оценить данные. SF и HT написали рукопись.

• Финансирование Работа выполнена при поддержке Siemens Healthcare K.K. номер гранта 35993-00211563. Номер гранта JSPS KAKENHI JP17J07496.

• Конкурирующие интересы Не заявлено.

• Одобрение этики Это исследование было одобрено комитетом по этике Медицинской школы Университета Джикей.

• Происхождение и рецензирование Не введен в эксплуатацию; рецензируется внешними экспертами.

• Заявление о совместном использовании данных Авторы готовы поделиться электронными таблицами, полученными при сборе данных, и детали экспериментальной установки по запросу.

Прочитайте полный текст или загрузите PDF:

Подписка (97 фунтов стерлингов)

Войдите, используя свое имя пользователя и пароль

Для личных счетов ИЛИ управляющих корпоративными счетами

Имя пользователя *

Пароль *

Забыли данные для входа? Зарегистрировать новую учетную запись?

Забыли имя пользователя или пароль?

Медная катушка | AMERICAN ELEMENTS®

---

РАЗДЕЛ 1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Название продукта: Медная катушка

Номер продукта: Все применимые коды продуктов American Elements, например. КУ-М-02-КЛ , ТС-М-03-КЛ , ТС-М-04-КЛ , ТС-М-05-КЛ , CU-M-06-CL

Номер CAS: 7440-50-8

Соответствующие установленные области применения вещества: Научные исследования и разработки

Сведения о поставщике:
American Elements 108080
Лос-Анджелес, Калифорния

Тел. : +1 310-208-0551
Факс: +1 310-208-0351

Телефон службы экстренной помощи:
Внутренний, Северная Америка: +1 800-424-9300
Международный: +1 703-527-3887

---

РАЗДЕЛ 2. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОПАСНОСТИ

Классификация по веществу или смеси 90 Регламенту (ЕС) № 1272/2008
Вещество не классифицируется как опасное для здоровья или окружающей среды в соответствии с регламентом CLP.
Классификация согласно Директиве 67/548/ЕЭС или Директиве 1999/45/ЕС
Н/Д
Информация об особых опасностях для человека и окружающей среды:
Нет данных
Опасности, не классифицированные иначе
Нет данных
Элементы маркировки
Маркировка в соответствии с Регламентом (ЕС) № 1272/2008
Н/Д
Пиктограммы опасности
Н/Д
Сигнальное слово
Н/Д
Краткая характеристика опасности
Н/Д
Классификация WHMIS
Не контролируется
Система классификации
Рейтинги HMIS (шкала 0–4)
(Система идентификации опасных материалов)
Здоровье (острое воздействие) = 0
Воспламеняемость = 0
Физическая опасность = 0
Прочие опасности
Результаты оценки PBT и vPvB
PBT: н/д
vPvB: н/д

Вещества
Номер CAS / Название вещества:
7440-50-8 Медь
Идентификационный номер(а):
Номер ЕС: 231-159-6

---

РАЗДЕЛ 4.

МЕРЫ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ

Описание мер первой помощи
Общая информация
Никаких специальных мер не требуется.
При вдыхании:
В случае жалоб обратиться за медицинской помощью.
При попадании на кожу:
Обычно продукт не раздражает кожу.
При попадании в глаза:
Промыть открытые глаза в течение нескольких минут под проточной водой. Если симптомы сохраняются, обратитесь к врачу.
При проглатывании:
Если симптомы сохраняются, обратитесь к врачу.
Информация для врача
Наиболее важные симптомы и эффекты, как острые, так и замедленные
Нет доступных данных
Указание на необходимость немедленной медицинской помощи и специального лечения
Данные отсутствуют

---

РАЗДЕЛ 5. ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРЫ

Средства пожаротушения
Подходящие средства тушения
Специальный порошок для пожаров металлов. Не используйте воду.
Неподходящие огнетушащие вещества из соображений безопасности
Вода
Особые опасности, исходящие от вещества или смеси
Если этот продукт участвует в пожаре, могут выделяться следующие вещества:
Оксиды меди
Рекомендации для пожарных
Средства защиты:
Никаких специальных мер не требуется.

---

РАЗДЕЛ 6. МЕРЫ ПРИ СЛУЧАЙНОМ ВЫБРОСЕ

Индивидуальные меры предосторожности, защитное снаряжение и чрезвычайные меры
Не требуется.
Меры предосторожности для окружающей среды:
Не допускать попадания материала в окружающую среду без официального разрешения.
Не допускайте попадания продукта в канализацию, канализационные системы или другие водотоки.
Не допускайте проникновения материала в землю или почву.
Методы и материалы для локализации и очистки:
Собрать механически.
Предотвращение вторичных опасностей:
Никаких специальных мер не требуется.
Ссылка на другие разделы
См. Раздел 7 для информации о безопасном обращении
См. Раздел 8 для информации по средствам индивидуальной защиты.
Информацию об утилизации см. в Разделе 13.

---

РАЗДЕЛ 7. ОБРАЩЕНИЕ И ХРАНЕНИЕ

Обращение
Меры предосторожности для безопасного обращения
Держите контейнер плотно закрытым.
Хранить в прохладном, сухом месте в плотно закрытой таре.
Информация о защите от взрывов и пожаров:
Никаких специальных мер не требуется.
Условия безопасного хранения, включая любые несовместимости
Требования, которым должны соответствовать складские помещения и емкости:
Особых требований нет.
Информация о хранении на одном общем складе:
Нет данных
Дополнительная информация об условиях хранения:
Хранить контейнер плотно закрытым.
Хранить в прохладном, сухом месте в хорошо закрытых контейнерах.
Конкретное конечное использование
Нет данных

---

РАЗДЕЛ 8. КОНТРОЛЬ ВОЗДЕЙСТВИЯ/СРЕДСТВА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ

Дополнительная информация о конструкции технических систем:
Нет дополнительных данных; см. раздел 7.
Параметры контроля
Компоненты с предельными значениями, требующими контроля на рабочем месте: 7440-50-8 Медь (100,0%)
PEL (США) Длительное значение: 1* 0,1** мг/м ³ в виде Cu *пыль и туман **дым
REL (США) Длительное значение: 1* 0,1** мг/м ³ как Cu *пыль и туман **дым
ПДК (США) Длительное значение: 1* 0,2** мг/м ³ *пыль и туман; **дым; как Cu
EL (Канада) Длительное значение: 1* 0,2** мг/м ³ *пыль и туман; **дым
EV (Канада) Длительное значение: 0,2* 1** мг/м ³ в виде меди, *дым;**пыль и туман
Дополнительная информация: Нет данных
Средства контроля воздействия
Средства индивидуальной защиты
Следуйте типичные защитные и гигиенические методы обращения с химическими веществами.
Поддерживайте эргономически подходящую рабочую среду.
Дыхательное оборудование: Не требуется.
Защита рук: Не требуется.
Время проникновения материала перчаток (в минутах)
Данные отсутствуют
Защита глаз: Защитные очки
Защита тела: Защитная рабочая одежда.

---

РАЗДЕЛ 9. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Информация об основных физико-химических свойствах
Внешний вид:
Форма: Твердое вещество в различных формах
Цвет: Медного цвета
Запах: Без запаха
Порог запаха: Нет данных.
pH: неприменимо
Точка плавления/диапазон плавления: 1083 °C (1981 °F)
Точка кипения/диапазон кипения: 2562 °C (4644 °F)
Температура сублимации/начало: Данные отсутствуют газ): нет данных.
Температура воспламенения: Данные отсутствуют.
Температура разложения: Данные отсутствуют.
Самовоспламенение: Данные отсутствуют.
Опасность взрыва: Данные отсутствуют.
Пределы взрываемости:
Нижний: Данные отсутствуют
Верхний: Данные отсутствуют
Давление паров при 20 °C (68 °F): 0 гПа
Плотность при 20 °C (68 °F): 8,94 г/см ³ (74,604 фунта/галлон)
Относительная плотность: Данные отсутствуют.
Плотность паров: N/A
Скорость испарения: N/A
Растворимость в воде (H ₂ O): нерастворим
Коэффициент распределения (н-октанол/вода): Данные отсутствуют.
Вязкость:
Динамическая: Н/Д
Кинематика: Н/Д
Другая информация
Нет данных

---

РАЗДЕЛ 10. СТАБИЛЬНОСТЬ И РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ

Реакционная способность
Нет данных
Химическая стабильность
Стабилен при соблюдении рекомендуемых условий хранения
Термическое разложение / условия, которых следует избегать:
Разложение не произойдет, если используется и хранится в соответствии со спецификациями.
Возможность опасных реакций
Опасные реакции не известны
Условия, которых следует избегать
Нет данных
Несовместимые материалы:
Нет данных
Опасные продукты разложения:
Оксиды меди

---

РАЗДЕЛ 11. ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Информация о токсикологическом воздействии
Острая токсичность:
Реестр токсического воздействия химических веществ (RTECS) содержит данные об острой токсичности для этого вещества.
Значения LD/LC50, важные для классификации:
Пероральная LD50 >5000 мг/кг (мышь)
Раздражение или коррозия кожи: Нет раздражающего действия.
Раздражение или коррозия глаз: Не оказывает раздражающего действия.
Сенсибилизация: Сенсибилизирующие эффекты неизвестны.
Мутагенность зародышевых клеток: Эффекты неизвестны.
Канцерогенность:
EPA-D: Канцерогенность для человека не классифицируется: неадекватные доказательства канцерогенности для человека и животных или данные отсутствуют.
Реестр токсических эффектов химических веществ (RTECS) содержит данные об онкогенности, и/или канцерогенности, и/или новообразованиях для этого вещества.
Репродуктивная токсичность:
Реестр токсического воздействия химических веществ (RTECS) содержит репродуктивные данные для этого вещества.
Специфическая токсичность для системы органов-мишеней — многократное воздействие: Эффекты неизвестны.
Специфическая токсичность для системы органов-мишеней — однократное воздействие: Эффекты неизвестны.
Опасность при вдыхании: Эффекты неизвестны.
От подострой до хронической токсичности: Эффекты неизвестны.
Дополнительная токсикологическая информация:
Насколько нам известно, острая и хроническая токсичность этого вещества полностью не известна.
Канцерогенные категории
OSHA-Ca (Управление по безопасности и гигиене труда)
Вещество не указано.

---

РАЗДЕЛ 12. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Токсичность
Акватоксичность:
Нет данных
Стойкость и способность к разложению
Нет данных
Способность к биоаккумуляции
Нет данных
Мобильность в почве
Нет данных
Дополнительная экологическая информация:
Не допускать попадания материала в окружающую среду без официальных разрешений.
Не допускайте попадания неразбавленного продукта или больших количеств в грунтовые воды, водотоки или канализационные системы.
Избегайте попадания в окружающую среду.
Результаты оценки PBT и vPvB
PBT: н/д
vPvB: н/д
Другие неблагоприятные эффекты
Данные отсутствуют

---

РАЗДЕЛ 13.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УТИЛИЗАЦИИ

Методы обработки отходов
Рекомендация
Для обеспечения надлежащей утилизации обратитесь к официальным правилам .
Неочищенная упаковка:
Рекомендация:
Утилизация должна производиться в соответствии с официальными правилами.

---

РАЗДЕЛ 14. ИНФОРМАЦИЯ О ТРАНСПОРТИРОВКЕ

Номер ООН
DOT, ADN, IMDG, IATA
N/A
Надлежащее отгрузочное наименование ООН
DOT, ADN, IMDG, IATA
N/A
Класс(ы) опасности при транспортировке
DOT, ADR, ADN, IMDG, IATA
Класс
N/A
Группа упаковки
DOT, IMDG, IATA
N/A
Опасность для окружающей среды:
Загрязнитель морской среды (IMDG):
Да (PP)
Да (P)
Особые меры предосторожности для пользователя
N/A
Код IBC
N/A
Транспорт/Дополнительная информация:
DOT
Загрязнитель морской среды (DOT):
№

---

РАЗДЕЛ 15. НОРМАТИВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Правила/законодательные акты по безопасности, охране здоровья и окружающей среды, относящиеся к данному веществу или смеси
Национальные правила
Все компоненты этого продукта перечислены в Реестре химических веществ Агентства по охране окружающей среды США. .
Все компоненты этого продукта перечислены в Канадском перечне веществ для внутреннего потребления (DSL).
SARA Раздел 313 (списки конкретных токсичных химических веществ)
7440-50-8 Медь
Предложение 65 штата Калифорния
Предложение 65 — Химические вещества, вызывающие рак
Вещество не указано.
Prop 65 — Токсичность для развития
Вещество не указано.
Prop 65 — Токсичность для развития, женщины
Вещество не указано.
Prop 65 — Токсичность для развития, мужчины
Вещество не указано.
Информация об ограничении использования:
Только для использования технически квалифицированными лицами.
Прочие нормы, ограничения и запретительные нормы
Вещество, вызывающее особую озабоченность (SVHC) в соответствии с Регламентом REACH (ЕС) № 1907/2006.
Вещество не указано.
Необходимо соблюдать условия ограничений согласно Статье 67 и Приложению XVII Регламента (ЕС) № 1907/2006 (REACH) для производства, размещения на рынке и использования.
Вещество не указано.
Приложение XIV Регламента REACH (требуется разрешение на использование)
Вещество не указано.
REACH — Предварительно зарегистрированные вещества
Вещество указано.
Оценка химической безопасности:
Оценка химической безопасности не проводилась

---

РАЗДЕЛ 16. ПРОЧАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Паспорт безопасности в соответствии с Регламентом (ЕС) № 1907/2006 (REACH). Приведенная выше информация считается верной, но не претендует на полноту и должна использоваться только в качестве руководства. Информация в этом документе основана на современном уровне наших знаний и применима к продукту с учетом соответствующих мер предосторожности. Это не является гарантией свойств продукта. American Elements не несет ответственности за любой ущерб, возникший в результате обращения или контакта с вышеуказанным продуктом. Дополнительные условия продажи см. на обратной стороне счета-фактуры или упаковочного листа. АВТОРСКОЕ ПРАВО 1997-2022 АМЕРИКАНСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ. ПРЕДОСТАВЛЯЕТСЯ ЛИЦЕНЗИЯ НА ИЗГОТОВЛЕНИЕ НЕОГРАНИЧЕННОГО БУМАЖНОГО КОПИЯ ТОЛЬКО ДЛЯ ВНУТРЕННЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

Параметры, определяющие значение сопротивления катушки в выключателе

Почему сопротивления включающей и отключающей катушек в некоторых выключателях неодинаковы, а в некоторых почти одинаковы? Какие конструктивные ограничения или параметры будут определять значение сопротивления катушки?

При проведении испытаний в большинстве автоматических выключателей и автоматических выключателей обнаружено, что сопротивление замыкающей катушки намного ниже, чем сопротивление отключающей катушки. В некоторых других прерывателях значения аналогичны. Чтобы выяснить, почему это так, нужно сначала понять механизмы включения и отключения внутри выключателя.

Обычно в прерывателях используется механизм под названием « Механизм накопления энергии ». Сохраненной энергией может быть взведенная пружина (пружина взведена), давление воздуха в резервуаре для хранения (пневматическое), давление жидкости (гидравлическое) или даже большой соленоид (магнитный).

Для нашего обсуждения рассмотрим автоматические выключатели с пружинным наддувом (ACB).

Закрывающий механизм:

В автоматических выключателях с пружинным приводом энергия накапливается за счет сжатия или растяжения большой мощной винтовой пружины. Теперь говорят, что пружина заряжена, т. е. обладает определенной потенциальной энергией. Эта пружина прикреплена к подвижным контактам прерывателя через некий рычажный механизм. Пружина удерживается во взведенном состоянии с помощью защелки, которая при срабатывании освобождает пружину, которая, в свою очередь, замыкает прерыватель. Чем выше натяжение замыкающей пружины, тем быстрее будет замыкание выключателя.

Расцепляющий механизм:

Аналогичным образом, расцепляющая пружина удерживается во взведенном состоянии соответствующей защелкой. При срабатывании защелки пружина освобождается, отключая выключатель. Здесь также скорость перемещения контакта, т. е. скорость отключения, зависит от натяжения пружины отключения.

Но взведение расцепляющей пружины? Как это происходит?

Ответ: когда выключатель замыкается, отключающая пружина одновременно взводится через механическую связь. Это приводит к примечательному моменту, т.е. механическая работа по замыканию выключателя и взведению расцепляющей пружины должна выполняться замыкающей пружиной. Из этого мы можем сделать вывод, что если есть две пружины для включения и отключения, замыкающая пружина должна быть сильнее, чем отключающая пружина; если для обеих операций используется одна пружина, то закрытие происходит при более высоком напряжении, чем отключение.

Теперь перейдем к сопротивлениям катушки включения и катушки отключения.

В приведенном выше обсуждении мы столкнулись с термином под названием «Защелка». От этих защелок зависит правильная работа выключателя. Включающая катушка и катушка независимого расцепителя являются устройствами, которые приводят в действие эти защелки. Замыкающая катушка или катушка независимого расцепителя представляют собой соленоиды, которые при подаче питания создают магнитное поле, притягивающее плунжер. Этот плунжер воздействует на защелку напрямую или через механическую связь. Чем сложнее сдвинуть защелку, тем выше будет усилие, необходимое для ее открытия. Для большей силы требуется более сильное магнитное поле. Сила магнитного поля пропорциональна току, протекающему через катушку, и количеству витков катушки.

B = µNI/л , где   µ – постоянная магнитной проницаемости, N – №. витков, I — ток, протекающий через катушку и l — длина соленоида

Учитывая r радиус провода, № витков N и длина соленоида l можно соотнести как l ≅ 2r.N (предполагая, что промежутки между каждым витком пренебрежимо малы)

Также ток через катушку можно выразить как I = V/R , где В — напряжение на катушке, R — сопротивление катушки

Подставив эти два выражения, мы получим B = мкВ/2r.