Параметры и характеристики. Особенности выбора и применения

Дроссели (катушки индуктивности). Типы дросселей и их назначения,

Катушки индуктивности находят применение в качестве дросселей (низкочастотных и высокочастотных), катушек колебательных контуров, катушек коррекции и пр. Индуктивности характеризуются определенным параметрами. Рассмотрим некоторые из них.

Номинальная величина и допустимые отклонения. Катушки индуктивности не имеют массового выпуска, на них не существует ГОСТ. Применяемые катушки индуктивности имеют величину от долей мкГн до сотен мГн.

Допустимые отклонения действительной величины индуктивности от номинальной могут меняться от долей до десятков процентов в зависимости от назначения.

Добротность. Характеризует во многих случаях резонансные свойства и КПД контура и определяется выражением

,

где w - угловая частота, рад/сек. L – индуктивность, Гн; R – активное сопротивление контура. Оно складывается из сопротивления провода току высокой частоты; сопротивления, вносимого диэлектрическими потерями в каркасе; сопротивления, вносимого собственной емкостью; сопротивлений, вносимых потерями в сердечниках и т.п.

Чем выше добротность, тем медленнее в контуре затухают колебания, тем острее его резонансная кривая. Катушки средних размеров и средней стоимости имеют добротность Q от 50 до 300.

Собственная емкость. Это суммарная емкость всех паразитных емкостей, например, между отдельными витками, витками и сердечником. Собственная емкость зависит от конструкции катушки, способа намотки и пр. и составляет от долей до десятков пикофарад. Наименьшую собственную емкость (1-2 пф) имеют однослойные катушки, наибольшую (до 50 пф) – многослойные. Собственную емкость катушек рассчитывают по эмпирическим формулам.

При конструировании катушек стремятся к уменьшению их собственной емкости, так как последняя ухудшает параметры катушки: увеличивает действующую индуктивность, понижает стабильность, уменьшает добротность.

Стабильность. Стабильность характеризуется изменением параметров катушки под воздействием температуры и влажности. Изменение индуктивности под влиянием температуры характеризуется температурным коэффициентом индуктивности (ТКИ):

,

где D L – изменение температуры при изменении температуры на ; L – значение индуктивности при нормальной температуре окружающего воздуха.

Кроме того, влияние температуры оценивается коэффициентом температурной нестабильности индуктивности (КТНИ):

,

где L ₁ – значение индуктивности после циклического изменения температуры.

Под действием влажности увеличивается собственная емкость и диэлектрические потери и понижается стабильность катушек индуктивности. Для защиты последних от воздействия используют: герметизацию, покрытие лаком, пропитку компаудами, обволакивание обмотки негигроскопичными составами и др.

К другим, не менее важным параметрам катушек индуктивностей, относятся: срок службы, габариты, вес, механические перегрузки и пр.

Конструктивное оформление катушек индуктивности может быть цилиндрическим, кольцевым, плоским, печатным, каркасным, бескаркасным, с постоянной и переменной индуктивностью.

Для изменения величины индуктивности используют перемещающиеся магнитные и немагнитные сердечники. Так, ферритовый сердечник увеличивает индуктивность а латунный уменьшает.

По типу намотки катушки индуктивности различают на однослойные и многослойные. Последние бывают следующих видов: в навал (витки укладываются беспорядочно); рядовые (витки укладываются правильными рядами); универсальные (витки укладывают под некоторым углом друг к другу). Многослойные катушки имеют сравнительно малую добротность, низкую стабильность и большую емкость. Улучшить параметры таких катушек можно секционированием обмоток. Применение магнитных сердечников позволяет создавать малогабаритные катушки с хорошими параметрами. Каркасы, в зависимости от назначения, выполняются из керамики, полистирола, различных пластмасс, бумаги.

Индуктивность цилиндрической однослойной катушки. Катушки со сплошной однослойной намоткой отличаются высокой добротностью (150-250), малой собственной емкостью (3-5 пф) и хорошей стабильностью. Применяется для индуктивностей катушки, мкГн,

,

Где d – диаметр каркаса, см; l – длина намотки; w - число витков на длине L.

Каркасы выполняются на эбоните, пресс-шпана, гетинакса и др. Наматываются медным проводом ПЭ; ПЭШО диаметром от 0.3 до 0.6 мм.

Индуктивность цилиндрической многослойной катушки. Многослойные катушки с намоткой в навал и рядовая имеют низкую добротность (20-40), большую собственную емкость (10-50 пф) и низкую стабильность. Индуктивность такой катушки, мкГн,

,

где d_{c p} - средний диаметр намотки, см; h - толщина намотки, см.

Индуктивность многослойной катушки. Многослойные катушки с намоткой типа «универсал» имеют небольшие размеры при сравнительно высокой добротности (5-10 пф). Применяются для индуктивностей в несколько мГн.

.

Индуктивность катушки с магнитным сердечником. Катушки индуктивности с магнитными сердечниками из феррита имеют меньшее число витков при заданной индуктивности, малую длину провода, небольшие размеры, высокую добротность (500), малую собственную емкость, хорошую стабильность. Их достоинствами являются высокая магнитная проницаемость и практически полное отсутствие внешнего поля, что устраняет необходимость получения сильной связи между несколькими обмотками, расположенными на сердечнике.

Индуктивность катушки с кольцевым магнитным сердечником из феррита с НПГ, Гн,

,

где S – площадь сечения сердечника; m_- - динамическая магнитная проницаемость.

Максимальное число витков, размещаемое на кольцевом сердечнике (для провода ПЭВ),

,

где d _пр – диаметр провода без изоляции; a - коэффициент заполнения.

Дата добавления: 2014-01-06