Как намотать катушку в домашних условиях. Как наматывают катушки индуктивности? Обозначение на схемах

elementy-primenyaemye-v-filtrah-akusticheskih-sistem-kolonok-i-principah-ih

241f5f7d639c76ab3cf8f0bb6716e17e

r4-12

image467

Эта статья об электрических элементах применяемых в фильтрах акустики. Статья является базовой для проектирования, изготовления и использовании многополосной акустики не только для автомобиля, но и в домашних условиях. Здесь не будут приведены расчеты, а будут приведены основные принципы, которые должны быть реализованы в акустике с несколькими динамиками.

При конструировании звуковоспроизводящего комплекса (головное устройство — усилитель — акустика) для воспроизведения мы неизбежно сталкиваемся с согласующими связями между компонентами системы. Часто данные связующие элементы требуют не только элементарного подключения, но и выполнения определенных условий связанных с характеристиками работы оборудования. Фильтры акустических систем это не бесполезные блок — схемы без которых можно обойтись, это прежде всего грамотное использование имеющегося оборудования для достижения оптимальных условий работы, звуковоспроизведения. Любой динамик на сколько он не был бы совершенен не в состоянии воспроизвести с равномерной характеристикой (воспроизведения – уровень сигнала) весь диапазон частот воспринимаемый ухом человека. Как правило, ко всем динамикам прилагается амплитудно — частотная характеристика (Рисунок 1) именно она отражает насколько динамик равномерно (можно сказать правильно) воспроизводит свои рабочие частоты. Идеальной характеристикой является равномерный уровень звукового давления на всем диапазоне рабочих воспроизводимых частот динамика (красная линия). Рисунок 1.

Для того чтобы воспроизвести качественно весь диапазон частот, воспринимаемый ухом человека (16-20 000 Гц) применяют многополосные системы (несколько динамиков). В этом случае каждый динамик отвечает за свою частоту. (Рисунок 2)

фильтры в акустике
Рисунок 2.

Именно в ограниченных возможностях воспроизведения частот динамиками и проявляется негативное влияние отсутствия фильтров. В случае когда на динамики поступает весь диапазон частот это приводит к тому, что у акустической системы не появляются дополнительные прибавки по частотам воспроизведения, а фактически приводит к зашумлению — воспроизведению неравномерной АЧХ (амплитудно-частотной характеристики). Кроме того при воспроизведении не рабочего диапазона динамик зачастую воспроизводит и собственную резонансную частоту, которую производители при проектировании и изготовлении конструкции динамика стараются максимально отнести от диапазона рабочих частот воспроизведения. Теперь после описания целей и назначения применения фильтров для акустических систем (динамиков, колонок) необходимо более подробно рассказать и о том, как же ограничивают определенные частоты для каждого конкретного динамика.

Содержание

  • 1 Терминология
  • 2 Конструкция
  • 3 Свойства катушки индуктивности
  • 4 Характеристики катушки индуктивности 4.1 Индуктивность
  • 4.2 Сопротивление потерь 4.2.1 Потери в проводах
  • 4.2.2 Потери в диэлектрике
  • 4.2.3 Потери в сердечнике
  • 4.2.4 Потери на вихревые токи
  • 4.3 Добротность
  • 4.4 Паразитная ёмкость и собственный резонанс
  • 4.5 Температурный коэффициент индуктивности (ТКИ)
  • 4.6 Температурный коэффициент добротности (ТКД)
  • 5 Разновидности катушек индуктивности
  • 6 Применение катушек индуктивности
  • 7 См. также
  • 8 Примечания
  • 9 Литература
  • 10 Ссылки
  • Расчет частоты колебательного контура

    Зная индуктивность катушки и емкость конденсатора в нашем колебательном контуре сможем рассчитать его резонансную частоту.

    Рис. 2. Схема колебательного контура.

    Расчет частоты колебательного контура проведем используя формулу:

    ƒ = 1 / (2 * π * √(LC)), где:

    • ƒ — резонансная частота контура, Гц;
    • π — число Пи, 3,1415;
    • L — индуктивность катушки, Гн;
    • С — емкость конденсатора, Ф.

    Рассчитаем частоту колебательного контура взяв при этом нижнюю емкость конденсатора КПЕ что у меня есть: С = 20 пФ = 0.00000000002 Ф = 20 * 10−12Ф.

    ƒ1 = 1 / (2 * 3.14 * √ (0.00000000002*0.0000093)) = 11675725,7 Гц = 11,67 МГц.

    Теперь то же самое но берем верхнюю границу емкости КПЕ, возьмем больше половины: С = 300пФ = 0.0000000003 Ф = 300 * 10−12Ф.

    ƒ2 = 1 / (2 * 3.14 * √ (0.0000000003*0.0000093)) = 3014659,4 Гц = 3,01 МГц.

    И того, используя катушку индуктивности с приведенными выше параметрами и мой КПЕ я смогу покрыть диапазон примерно от 3 до 11 МГц.

    Терминология

    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.

    В силовой электротехнике (для ограничения тока при, например, коротком замыкании ЛЭП) называют реактором

    .

    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.

    Ферритовые изделия

    NEOSID предлагает широкий выбор никель-цинковых (Ni-Zn) и марганцево-цинковых (Mn-Zn) ферритов, которые могут быть использованы в различных сферах применения, таких как:

    • импульсные источники питания;
    • устройства передачи данных;
    • устройства телекоммуникации;
    • измерительные приборы;
    • устройства подавления помех;
    • антенные технологии;
    • индуктивные датчики;
    • медицинские технологии;
    • устройства зеленой энергетики;
    • автомобильная промышленность и RFID.

    И это лишь малая часть возможных вариантов применения.

    Варианты использование ферромагнетиков чрезвычайно разнообразны, диапазон рабочих частот весьма широк, а требования различаются в зависимости от конкретного применения. Это означает, что материалы и для сердечника, и для каркаса катушек должны быть специально подобраны в соответствии с конкретной задачей. Компания Neosid изготавливает сердечники из различных материалов, наиболее важные характеристики которых отражены в каталоге.

    Конструкция

    Конструктивно выполняется в виде винтовых или винтоспиральных (диаметр намотки изменяется по длине катушки) катушек однослойных или многослойных намоток изолированного одножильного или многожильного (литцендрат) проводника на диэлектрическом каркасе круглого, прямоугольного или квадратного сечения, часто на тороидальном каркасе или, при использовании толстого провода и малом числе витков — без каркаса. Иногда, для снижения распределённой паразитной ёмкости, при использовании в качестве высокочастотного дросселя

    однослойные катушки индуктивности наматываются с «прогрессивным» шагом — шаг намотки плавно изменяется по длине катушки. Намотка может быть как
    однослойной
    (рядовая и с шагом), так и
    многослойной
    (рядовая, внавал, типа «универсал»). Намотка «универсал» имеет меньшую паразитную ёмкость. Часто, опять же, для снижения паразитной ёмкости, намотку выполняют секционированной, группы витков отделяются пространственно (обычно по длине) друг от друга.

    Для увеличения индуктивности катушки часто снабжают замкнутым или разомкнутым ферромагнитным сердечником. Дроссели подавления высокочастотных помех имеют ферродиэлектрические сердечники: ферритовые, флюкстроловые, из карбонильного железа. Дроссели, предназначенные для сглаживания пульсаций промышленной и звуковой частот, имеют сердечники из электротехнических сталей или магнитомягких сплавов (пермаллоев). Также сердечники (в основном ферромагнитные, реже диамагнитные) используют для изменения индуктивности катушек в небольших пределах путём изменения положения сердечника относительно обмотки. На сверхвысоких частотах, когда ферродиэлектрики теряют свою магнитную проницаемость и резко увеличивают потери, применяются металлические (латунные) сердечники.

    На печатных платах электронных устройств также иногда делают плоские «катушки» индуктивности: геометрия печатного проводника выполняется в виде круглой или прямоугольной спирали, волнистой линии или в виде меандра. Такие «катушки индуктивности» часто используются в сверхбыстродействующих цифровых устройствах для выравнивания времени распространения группы сигналов по разным печатным проводникам от источника до приемника, например, в шинах данных и адреса[1].

    Свойства катушки индуктивности

    Свойства катушки индуктивности:

    • Скорость изменения тока через катушку ограничена и определяется индуктивностью
      катушки.
    • Сопротивление (модуль импеданса) катушки растет с увеличением частоты текущего через неё тока.
    • Катушка индуктивности при протекании тока запасает энергию в своём магнитном поле. При отключении внешнего источника тока катушка отдаст запасенную энергию, стремясь поддержать величину тока в цепи. При этом напряжение на катушке нарастает, вплоть до пробоя изоляции или возникновения дуги на коммутирующем ключе.

    Катушка индуктивности в электрической цепи для переменного тока имеет не только собственное омическое (активное) сопротивление, но и реактивное сопротивление переменному току, нарастающее при увеличении частоты, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.

    Катушка индуктивности обладает реактивным сопротивлением, модуль которого X L = ω L {displaystyle X_{L}=omega L}, где L {displaystyle L} — индуктивность катушки, ω {displaystyle omega } — циклическая частота протекающего тока. Соответственно, чем больше частота тока, протекающего через катушку, тем больше её сопротивление.

    Катушка с током запасает энергию в магнитном поле, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока I {displaystyle I}. Эта энергия равна:

    440px-thumbnail
    Векторная диаграмма в виде комплексных амплитуд для идеальной катушки индуктивности в цепи синусоидального напряжения Катушка индуктивности в переменном напряжении — аналог подверженного механическим колебаниям тела с массой. E сохр = 1 2 L I 2. {displaystyle E_{mathrm { ext{сохр}} }={1 over 2}LI^{2}{mbox{.}}}

    При изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, значение которой:

    ε = − L d I d t. {displaystyle varepsilon =-L{dI over dt}{mbox{.}}}

    Для идеальной катушки индуктивности (не имеющей паразитных параметров) ЭДС самоиндукции равна по модулю и противоположна по знаку напряжению на концах катушки:

    | ε | = − ε = U. {displaystyle |varepsilon |=-varepsilon =U{mbox{.}}}

    При замыкании катушки с током на резистор происходит переходной процесс, при котором ток в цепи экспоненциально уменьшается в соответствии с формулой[2]:

    I = I 0 e x p ( − t / T ), {displaystyle I=I_{0}exp(-t/T){mbox{,}}}

    где : I {displaystyle I} — ток в катушке,

    I 0 {displaystyle I_{0}} — начальный ток катушки, t {displaystyle t} — текущее время, T {displaystyle T} — постоянная времени.

    Постоянная времени выражается формулой:

    T = L / ( R + R i ), {displaystyle T=L/(R+R_{i}){mbox{,}}}

    где R {displaystyle R} — сопротивление резистора,

    R i {displaystyle R_{i}} — омическое сопротивление катушки.

    Читайте также:  Применение резонанса: эффект, понятие и виды

    При закорачивании катушки с током процесс характеризуется собственной постоянной времени T i {displaystyle T_{i}} катушки:

    T i = L / R i. {displaystyle T_{i}=L/R_{i}{mbox{.}}}

    При стремлении R i {displaystyle R_{i}} к нулю, постоянная времени стремится к бесконечности, именно поэтому в сверхпроводящих контурах ток течёт «вечно».

    В цепи синусоидального тока, ток в катушке по фазе отстаёт от фазы напряжения на ней на π/2.

    Явление самоиндукции аналогично проявлению инертности тел в механике, если аналогом индуктивности принять массу, тока — скорость, напряжения — силу, то многие формулы механики и поведения индуктивности в цепи принимают похожий вид:

    F = m d v d t {displaystyle F =m{dv over dt}} ↔ | ε | = L d I d t {displaystyle |varepsilon |=L{dI over dt}},

    где

    F {displaystyle F } ↔ | ε | {displaystyle |varepsilon |} ↔ U {displaystyle U } ; m {displaystyle m } ↔ L {displaystyle L } ; d v {displaystyle dv } ↔ d I {displaystyle dI } E c o x p = 1 2 L I 2 {displaystyle E_{mathrm {coxp} }={1 over 2}LI^{2}} ↔ E k i n e t = 1 2 m v 2 {displaystyle E_{mathrm {kinet} }={1 over 2}mv^{2}}

    Включение катушки индуктивности в цепи с постоянным и переменным током

    В целом, мы определили, что такое катушка индуктивности, для чего она нужна, и какие характеристики для расчета ее параметров важны, однако до сих пор неискушенному читателю наверняка не понятно, как будут изменяться параметры протекающего через эту деталь тока.

    Цепь, питаемая постоянным током

    katushka-induktivnosti-v-tsepi-postoyannogo-toka
    Катушка индуктивности в цепи постоянного тока

    Чтобы упростить изложение, будем проводить очень простой опыт:

    • Для начала нам потребуется блок питания, способный выдавать стабильные 12 Вольт напряжения на выходе, 12-ти вольтовая лампочка накаливания для создания сопротивления, а также сама катушка индуктивности.

    sterzhen-iz-ferrita
    Стержень из феррита

    • Катушку мы соберем своими руками из куска лакированной медной проволоки и ферритового стержня.

    izgotovlenie-katushki-induktivnosti
    Изготовление катушки индуктивности

    • Инструкция предельно проста — берем проволоку и наматываем ее на стержень, после чего зачищаем ножом концы, чтобы можно было подсоединить клеммы от блока питания и подпаять провода.
    • Цена такой схемы минимальна, так что можете без проблем повторить опыт при желании дома.

    izmerenie-induktivnosti-sobrannoy-katushki
    Измерение индуктивности собранной катушки

    • При помощи LC-метра измеряем индуктивность полученной детали. Как видно из фото выше, в рассматриваемом примере она составила 132 мкГн.

    shema-s-vklyuchennoy-katushkoy-induktivnosti
    Схема с включенной катушкой индуктивности

    • Теперь берем все наши детали и соединяем их по приведенной выше схеме.

    shema-vklyuchena-v-set
    Схема включена в сеть

    • Вот что получилось на практике. Как видим, постоянный ток протекает через катушку практически беспрепятственно, если не учитывать естественное сопротивление проводника, ведь ток не меняет своего направления на противоположное.

    na-dannoy-sheme-lampochku-zamenyaet-rezistor-no-et
    На данной схеме лампочку заменяет резистор, но это не важно

    • Значит ли это, что катушка индуктивности неприменима в цепях с постоянным током? Вовсе нет! Вот другая схема, в которую, как мы видим, уже включен некий выключатель, способный размыкать цепь. Именно в момент замыкания и происходит самое интересное.
    • Поскольку до этого ток был равен нулю, он начнет изменяться и расти, из-за чего изменится магнитное поле катушки, что в свою очередь приведет к возникновению ЭДС. В катушке появится индукционный ток, который потечет в обратном направлении основного потока от источника питания.
    • Именно в момент включения величина ЭДС будет максимальной, так как скорость изменения тока в этот момент наиболее высока, а значит, ток катушки индуктивности равен нулю.
    • Что произойдет дальше? А дальше мы увидим, что ток в катушке индуктивности начнет расти, тогда как ЭДС, наоборот, снижаться. Вот как это выглядит на графике.

    uvh-vhodnoe-napryazhenie-pitaniya-il-izmenenie-v
    Uвх – входное напряжение питания; Il- изменение величины тока; Ul – напряжение на катушке

    • На верхнем графике изображено изменение напряжения входной сети, сразу после включения. Как видим, моментально появляется постоянное значение.
    • Дальше показано, как меняется величина тока, протекающего через катушку. Он тоже достигает постоянно значения, но не сразу, а спустя какое-то время.
    • Напряжение на катушке (нижний график) также вырастает моментально, но тут же начинает падать. При этом обратите внимание, что графики силы тока и напряжения зеркально противоположны.
    • Если все это перенести на наш опыт с лампой, то мы увидим, что после соединения цепи через выключатель, она загорится не сразу, а с некоторой задержкой.

    Похожая ситуация будет и при размыкании цепи.

    fizicheskie-protsessy-v-katushke-pri-razmykanii-ts
    Физические процессы в катушке при размыкании цепи

    По графикам видна противоположная ситуация, означающая, что лампочка продолжить гореть еще какое-то время после размыкания цепи.

    Дело в том, что при прекращении подачи питания, в катушке снова возникнет ЭДС, однако ток индукции потечет теперь в том же направлении, что и от источника питания, то есть запасенная энергия в катушке, поддержит питание цепи.

    Характеристики катушки индуктивности

    Индуктивность

    Основным параметром катушки индуктивности является её индуктивность, численно равная отношению создаваемого током потока магнитного поля, пронизывающего катушку, к силе протекающего тока. Типичные значения индуктивностей катушек от десятых долей мкГн до десятков.

    Индуктивность катушки пропорциональна линейным размерам катушки, магнитной проницаемости сердечника и квадрату числа витков намотки. Индуктивность катушки-соленоида[источник не указан 1622 дня

    ]:
    L = μ 0 ⋅ μ r ⋅ s e ⋅ N 2 / l e, {displaystyle L=mu _{0}cdot mu _{r}cdot s_{e}cdot N^{2}/l_{e}{mbox{,}}} где μ 0 {displaystyle mu _{0}} — магнитная постоянная, μ r {displaystyle mu _{r}} — относительная магнитная проницаемость материала сердечника (зависит от частоты), s e {displaystyle s_{e}} — площадь сечения сердечника, l e {displaystyle l_{e}} — длина средней линии сердечника, N {displaystyle N} — число витков. Схема последовательного соединения катушек индуктивности. Ток через каждую катушку один и тот же.
    При последовательном соединении катушек общая индуктивность равна сумме индуктивностей всех соединённых катушек:

    L = ∑ i = 1 N L i. {displaystyle L=sum _{i=1}^{N}L_{i}{mbox{.}}}

    440px-inductors_in_parallel-svg
    Электрическая схема параллельного соединения нескольких катушек индуктивности. Напряжение на всех катушках одинаково

    При параллельном соединении катушек общая индуктивность равна:

    L = 1 ∑ i = 1 N 1 L i. {displaystyle L={frac {1}{sum _{i=1}^{N}{frac {1}{L_{i}}}}}{mbox{.}}}

    Сопротивление потерь

    В катушках индуктивности помимо основного эффекта взаимодействия тока и магнитного поля наблюдаются паразитные эффекты, вследствие которых импеданс катушки не является чисто реактивным. Наличие паразитных эффектов ведёт к появлению потерь в катушке, оцениваемых сопротивлением потерь R пот {displaystyle R_{ ext{пот}}}.

    Потери складываются из потерь в проводах, диэлектрике, сердечнике и экране:

    R пот = r w + r d + r s + r e, {displaystyle R_{ ext{пот}}=r_{w}+r_{d}+r_{s}+r_{e}{mbox{,}}} где r w {displaystyle r_{w}} — потери в проводах, r d {displaystyle r_{d}} — потери в диэлектрике, r s {displaystyle r_{s}} — потери в сердечнике, r e {displaystyle r_{e}} — потери на вихревые токи

    Потери в проводах

    Потери в проводах вызваны тремя причинами:

    • Провода обмотки обладают омическим (активным) сопротивлением.
    • Сопротивление провода обмотки возрастает с ростом частоты, что обусловлено скин-эффектом. Суть эффекта состоит в вытеснении тока в поверхностные слои провода. Как следствие, уменьшается полезное сечение проводника и растет сопротивление.
    • В проводах обмотки, свитой в спираль, проявляется эффект близости, суть которого состоит в вытеснении тока под воздействием вихревых токов и магнитного поля к периферии намотки. В результате сечение, по которому протекает ток, принимает серповидную форму, что ведёт к дополнительному возрастанию сопротивления провода.

    Потери в диэлектрике

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

    • Потери от диэлектрика межвиткового конденсатора (межвитковые утечки и прочие потери, характерные для диэлектриков конденсаторов).
    • Потери, обусловленные магнитными свойствами диэлектрика (эти потери аналогичны потерям в сердечнике).

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

    Потери в сердечнике

    Потери в сердечнике складываются из потерь на вихревые токи, потерь на перемагничивание ферромагнетика — на «гистерезис».

    Потери на вихревые токи

    Переменное магнитное поле индуцирует вихревые ЭДС в окружающих проводниках, например, в сердечнике, экране и в проводах соседних витков. Возникающие при этом вихревые токи (токи Фуко) становятся источником потерь из-за омического сопротивления проводников.

    Добротность

    С сопротивлениями потерь тесно связана другая характеристика — добротность. Добротность катушки индуктивности определяет отношение между реактивным и активным сопротивлениями катушки. Добротность равна:

    Q = ω L R пот. {displaystyle Q={frac {omega {}L}{R_{ ext{пот}}}}{mbox{.}}}

    440px-phasor_of_real_inductor_impedance
    Векторная диаграмма потерь и добротности реальной катушки индуктивности. Обозначения:
    Z
    — импеданс;
    Xc
    — ёмкостная составляющая импеданса;
    Xl
    — индуктивная составляющая импеданса;
    X
    — реактивная составляющая импеданса;
    Ri
    — активная составляющая импеданса.

    Иногда потери в катушке характеризуют тангенсом угла потерь (величина, обратная добротности) — сдвигом фаз тока и напряжения катушки в цепи синусоидального сигнала относительно π / 2 {displaystyle pi /2} — для идеальной катушки.

    Практически добротность лежит в пределах от 30 до 200. Повышение добротности достигается оптимальным выбором диаметра провода, увеличением размеров катушки индуктивности и применением сердечников с высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями, намоткой вида «универсаль», применением посеребрённого провода, применением многожильного провода вида «литцендрат» для снижения потерь, вызванных скин-эффектом.

    Паразитная ёмкость и собственный резонанс

    440px-model_of_real_inductor
    Эквивалентная схема и некоторые формулы реальной катушки индуктивности без ферромагнитного сердечника
    Межвитковая паразитная ёмкость проводника в составе катушки индуктивности превращает катушку в сложную распределенную цепь. В первом приближении можно принять, что реальная катушка эквивалентно представляет собой идеальную индуктивность, включенной последовательно с резистором активного сопротивления обмотки с присоединенной параллельно этой цепочке паразитной ёмкостью (см. рис). В результате этого катушка индуктивности представляет собой колебательный контур с характерной частотой резонанса. Эта резонансная частота легко может быть измерена и называется собственной частотой резонанса

    катушки индуктивности. На частотах много ниже частоты собственного резонанса импеданс катушки индуктивный, при частотах вблизи резонанса в основном активный (на частоте резонанса чисто активный) и большой по модулю, на частотах много выше частоты собственного резонанса — ёмкостный. Обычно собственная частота указывается изготовителем в технических данных промышленных катушек индуктивности, либо в явном виде, либо косвенно — в виде рекомендованной максимальной рабочей частоты.

    Читайте также:  AIWA HS-F07 84’ & National RX-SA10 85’

    440px-resistance_and_reactance_of_real_inductor
    Зависимость модуля импеданса и активной составляющей импеданса от частоты для реальной катушки индуктивности
    На частотах ниже собственного резонанса этот эффект проявляется в падении добротности с ростом частоты.

    Для увеличения частоты собственного резонанса используют сложные схемы намотки катушек, разбиение одной обмотки на разнесённые секции.

    Температурный коэффициент индуктивности (ТКИ)

    ТКИ — это параметр, характеризующий зависимость индуктивности катушки от температуры.

    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 ведёт к изменению собственной ёмкости катушки. Очень существенно влияние температуры на магнитную проницаемость ферромагнетика сердечника:

    T K L = Δ L L Δ T. {displaystyle TKL={frac {Delta L}{LDelta T}}{mbox{.}}}

    Температурный коэффициент добротности (ТКД)

    ТКД — это параметр, характеризующий зависимость добротности катушки от температуры. Температурная нестабильность добротности обусловлена тем же рядом факторов, что и индуктивности.

    T K Q = Δ Q Q Δ T. {displaystyle TKQ={frac {Delta Q}{QDelta T}}{mbox{.}}}

    sposob-izgotovleniya-katushek-induktivnosti

    sposob-izgotovleniya-katushek-induktivnosti4

    sposob-izgotovleniya-katushek-induktivnosti3

    sposob-izgotovleniya-katushek-induktivnosti2

    Разновидности катушек индуктивности

    Контурные катушки индуктивности, используемые в радиотехнике
    Эти катушки используются совместно с конденсаторами для организации резонансных контуров. Они должны иметь высокую термо- и долговременную стабильность, и добротность, требования к паразитной ёмкости обычно несущественны.
    Катушки связи, или трансформаторы связи
    Взаимодействующие магнитными полями пара и более катушек обычно включаются параллельно конденсаторам для организации колебательных контуров. Такие катушки применяются для обеспечения трансформаторной связи между отдельными цепями и каскадами, что позволяет разделить по постоянному току, например, цепь базы последующего усилительного каскада от коллектора предыдущего каскада и т. д. К нерезонансным разделительным трансформаторам не предъявляются жёсткие требования на добротность и точность, поэтому они выполняются из тонкого провода в виде двух обмоток небольших габаритов. Основными параметрами этих катушек являются индуктивность и коэффициент связи (коэффициент взаимоиндукции).
    Вариометры
    Это катушки, индуктивностью которых можно управлять (например, для перестройки частоты резонанса колебательных контуров) изменением взаимного расположения двух катушек, соединённых последовательно. Одна из катушек неподвижная (статор), другая обычно располагается внутри первой и вращается (ротор). Существуют и другие конструкции вариометров. При изменении положения ротора относительно статора изменяется степень взаимоиндукции, а следовательно, индуктивность вариометра. Такая система позволяет изменять индуктивность в 4 − 5 раз. В ферровариометрах индуктивность изменяется перемещением ферромагнитного сердечника относительно обмотки, либо изменением длины воздушного зазора замкнутого магнитопровода.
    Дроссели
    Это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Дроссели включаются последовательно с нагрузкой для ограничения переменного тока в цепи, они часто применяются в цепях питания радиотехнических устройств в качестве фильтрующего элемента, а также в качестве балласта для включения разрядных ламп в сеть переменного напряжения. Для сетей питания с частотами 50-60 Гц выполняются на сердечниках из трансформаторной стали. На более высоких частотах также применяются сердечники из пермаллоя или феррита. Особая разновидность дросселей — помехоподавляющие ферритовые бочонки (бусины или кольца), нанизанные на отдельные провода или группы проводов (кабели) для подавления синфазных высокочастотных помех.

    440px-stromkomensierte_drossel_schaltbild-svg
    Сдвоенный дроссель
    Сдвоенные дроссели
    Это две намотанных встречно или согласованно катушки индуктивности, используются в фильтрах питания. За счёт встречной намотки и взаимной индукции более эффективны для фильтрации синфазных помех при тех же габаритах. При согласной намотке эффективны для подавления дифференциальных помех. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания; в дифференциальных сигнальных фильтрах цифровых линий, а также в звуковой технике[3][4]. Предназначены как для защиты источников питания от попадания в них наведённых высокочастотных сигналов из питающей сети, так и во избежание проникновения в питающую сеть электромагнитных помех, генерируемых устройством. На низких частотах используется в фильтрах цепей питания и обычно имеет ферромагнитный сердечник (из трансформаторной стали). Для фильтрации высокочастотных помех — сердечник ферритовый.

    Конструкция катушки Тесла

    Иногда сердечник изготавливают в виде пакета из отрезков отожженной стальной проволоки. Поэтому при провождении замены или выполнении ремонта нужно соблюдать правила техники безопасности.

    hello_html_m7790d504
    При образовании искры цепь разрывается коммутатором.

    47-3

    Для защиты от действия влажности применяется герметизация или пропитка и обволакивание обмотки негигроскопичными составами. Разновидностей катушек индуктивности существуют десятки. Роторы и статоры двигателей и генераторов В двигателях и генераторах статор и ротор — это модифицированные катушки индуктивности.

    shemy-elektricheskie-principialnye_19
    Собственная емкость. Способ намотки и конструкция влияют на конечные размеры изделия. Часто для увеличения индуктивности внутрь каркаса вводят сердечник из ферромагнетика, а для уменьшения индуктивности сердечник должен быть латунным. ТКИ катушки определяется способом намотки и качеством диэлектрика каркаса.

    Конструкция

    4f014171914d3f78f2d15d3a98830988
    Приблизительно по такому принципу работают некоторые электрические замки, электромагнитные клапана и, как пример, втягивающее реле автомобильного стартера, перемещающее бендикс, и удерживающее его некоторое время в рабочем положении, пока двигатель не будет пущен. При высокой температуре возможны обрывы провода при разном температурном расширении провода и каркаса катушки. Основные характеристики этих катушек: малое сопротивление постоянному току и высокое переменному. Катушка с подстроечным сердечником вживую выглядит так.

    Маркировка катушек индуктивности определяется по количеству витков и цвету корпуса. Для такой системы не нужны высоковольтные провода, которые являются источником радиопомех.

    Их часто используют в виде фильтра для различных радиотехнических приборов, устанавливают для контроля помех в антенны и т. К примеру, простейший колебательный контур состоит из катушки и конденсатора, он рассчитывается по следующей формуле: Формула — формула колебательного контура Где L — это сам элемент, накапливающая магнитную энергию. В отличие от подстроечных катушек, регулируемые катушки индуктивности допускают многократную регулировку положения сердечника, а, следовательно, и индуктивности. Обмотки катушки пропитаны компаундом и опрессованы полипропиленом, из пропилена выполнены также корпус, гнезда высоковольтных и низковольтных выводов. Как сделать катушку зажигания

    Применение катушек индуктивности

    564px-old_ussr_ballast
    Балластный дроссель. Конструкция, применяющаяся в качестве реактивного сопротивления для разрядных ламп на частоте 50 — 60 Гц. В связи с заметной зависимостью сопротивления дросселя от режима работы и от частотного спектра тока сопротивление дросселя определяется как отношение напряжения к току при замкнутой лампе и токе через дроссель, равный рабочему току лампы. В электронном пуско-регулирующем аппарате для люминесцентной лампы, работающем на частоте 20 — 50 кГц, дроссель изготавливается на ферритовом сердечнике и имеет существенно меньшие размеры.

    • Катушки индуктивности (совместно с конденсаторами и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п.
    • Катушки индуктивности используются в импульсных стабилизаторах как элемент, накапливающий энергию и преобразующий уровни напряжения.
    • Две и более индуктивно связанные катушки образуют трансформатор.
    • Катушка индуктивности, периодически подключаемая через транзисторный ключ к источнику низкого напряжения, иногда применяется в качестве источника высокого напряжения небольшой мощности в слаботочных схемах, когда создание отдельного высокого питающего напряжения в блоке питания невозможно или экономически нецелесообразно. В этом случае на катушке из-за самоиндукции возникают выбросы высокого напряжения, которые после выпрямления диодом и сглаживания конденсатором преобразуются в постоянное напряжение.
    • Катушки используются также в качестве электромагнитов — исполнительных механизмов.
    • Катушки применяются в качестве источника энергии для нагрева индуктивно-связанной плазмы, а также её диагностики.
    • Для радиосвязи — приёма электромагнитных волн, редко — для излучения: Ферритовая антенна;
    • Рамочная антенна, кольцевая антенна;
    • Directional Discontinuity Ring Radiator (DDRR);
    • Индукционная петля.
  • Для разогрева электропроводящих материалов в индукционных печах.
  • Как датчик перемещения: изменение индуктивности катушки может изменяться в широких пределах при перемещении ферромагнитного сердечника относительно обмотки.
  • Катушка индуктивности используется в индукционных датчиках магнитного поля в индукционных магнитометрах[5]
  • Для создания магнитных полей в ускорителях элементарных частиц, магнитного удержания плазмы, в научных экспериментах, в ядерно-магнитной томографии. Мощные стационарные магнитные поля, как правило, создаются сверхпроводящими катушками.
  • Для накопления энергии.
  • Трансформатор Тесла: принцип действия

    Не было бы трансформаторов катушек индуктивности в роли первичной и вторичной обмоток — не было бы ни передачи, ни распределения электроэнергии. Для соединения используется последовательное подключение. Тем не менее, вот вам снова применение катушки индуктивности, главного ее свойства. На втором этапе колебания высокой частоты генерируются в первичном контуре.

    bifilyarnaya-katushka-601

    Для постоянного тока катушка не является сопротивлением, разве что сопротивление ее провода выступает активным сопротивлением, а вот для тока переменного, да высокочастотного коим являются например коммутационные помехи — катушка станет препятствием.

    htmlconvd-umj6f912x1
    Эти варианты очень удобны тем, что в них в качестве реактивных элементов применяются конденсаторы, электропотери которых очень малы и могут не учитываться в расчетах. То есть можно получить нужную индуктивность не увеличением числа витков, что ведёт к увеличению сопротивления, а использовать катушку с меньшим числом витков, но использовать ферритовый сердечник. Давайте рассмотрим, какие бывают катушки индуктивности и их сферу применения.

    216
    Для чего нужны и какие бывают В зависимости от того, где применяется катушка индуктивности и её функциональных особенностей, она может называться по-разному: дроссели, соленоиды и прочее. В данном случае катушка индуктивности работает одновременно и как трансформатор, и как колебательный контур, и как приемная антенна с открытой емкостью. Регулируя ток в обмотках, схема изменяет параметры суммарного магнитного поля всех катушек системы, в результате лучу создается определенный путь для попадания в точно рассчитанное место на экране. Их сердечник изготавливают обычно из феррита.

    46288456_426659937-pdf-2
    Фото — принцип работы Помимо этого, индуктивные каркасные и бескаркасные катушки обладают свойством самоиндукции, его расчет производится исходя из данных номинальной сети. И так далее. Подключение автомобильный катушки зажигания

    73003922_f6785f792909bac55fdd1fb3b0e1a3a4_800

    Оцените статью
    Добавить комментарий