КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 1. Всего 27. Конец слайда

Функционирование катушек индуктивности основано на взаимодействии тока и магнитного потока. В проводе индуцируется ЭДС, препятствующая нарастанию тока При гармоническом токе Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 2. Всего 27. Конец слайда

Индуктивность характеризует способность катушки оказывать сопротивление переменному току. Индуктивность короткого проводника [мк Гн] определяется его размерами l – длина провода, см; d – диаметр провода, см. Если намотать провод на каркас, получается катушка индуктивности. Магнитный поток концентрируется и значение индуктивности возрастает. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 3. Всего 27. Конец слайда Пример: l = 10 см, d = 0,1 см. мк Гн

Конструкция катушек индуктивности τ l D Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 4. Всего 27. Конец слайда

D0D0 D t ll1l1 Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 5. Всего 27. Конец слайда

АНАН А ВН t Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 6. Всего 27. Конец слайда

Ферромагнитные сердечники изготовляются из карбонильного железа или из феррита. Сердечники концентрируют магнитное поле катушки и тем самым увеличивают её индуктивность. Перемещение внутреннего сердечника позволяет изменять индуктивность. Внутренние сердечники бывают 1. стержневые, 2. трубчатые, 3. подстроечные резьбовые. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 7. Всего 27. Конец слайда

Броневые сердечники состоят из двух чашек. Они могут иметь либо замкнутый магнитопровод (тип СБ – А), либо разомкнутый (тип СБ – Б). Для изменения индуктивности у них имеется подстроечный сердечник. Помимо цилиндрических и броневых сердечников применяют тороидальные (кольцевые) сердечники. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 8. Всего 27. Конец слайда

На высоких частотах (десятки – сотни МГц) применяют подстроечные цилиндрические сердечники из диамагнетиков (латунь, медь). При введении этих сердечников внутрь катушки индуктивность катушки уменьшается. В катушках индуктивности, работающих на низких частотах (до 1 к Гц), используют сердечники из пермаллоя (пластины толщиной 0,002…0,1 мм). Для уменьшения влияния электромагнитного поля катушки на другие элементы схемы, а также для уменьшения внешних полей на катушку индуктивности её помещают внутри металлического кожуха (экрана). Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 9. Всего 27. Конец слайда

Индуктивность и собственная ёмкость катушки индуктивности Индуктивность катушки [мк Гн] W- число витков катушки, D- диаметр катушки, L 0 - коэффициент, зависящий от отношения длины катушки к её диаметру. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 10. Всего 27. Конец слайда

Для однослойных катушек величина L 0 Оптимальными являются, а диаметр катушки D = 1…2 см. При расчёте диаметр катушки D принимают равным диаметру каркаса D 0. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 11. Всего 27. Конец слайда

У многослойных катушек величина L 0 зависит не только от отношения l/D, но и от отношения толщины обмотки t к диаметру катушки D. Величина L 0 определяется в этом случае по графикам, а внешний диаметр катушки принимают равным D= D 0 +2t. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 12. Всего 27. Конец слайда

Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 13. Всего 27. Конец слайда L0L0 l/Dl/D ,10,20,4 0,6 0,81,5 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

При расчёте катушки индуктивности сначала задают геометрические размеры катушки и определяют коэффициент L 0, а затем по заданной величине индуктивности находят число витков L - мк Гн, D - см. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 1. Всего 27. Конец слайда

Диаметр намоточного провода должен обеспечивать минимальные потери. Этот диаметр определён из многочисленных опытов. Расчёт катушки индуктивности ведётся с помощью эмпирических формул и графиков. По графику находят вспомогательный коэффициент S. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 15. Всего 27. Конец слайда

Затем рассчитывают вспомогательный коэффициент L - мк Гн, D - см. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 16. Всего 27. Конец слайда S 2,0 1,5 1,0 0,5 0,1 0,3 0,5 0 0,1 0,3 0,7 1 0,5

Далее рассчитывают коэффициент f - Гц. Затем по графику 1 = f ( 1 ) находят вспомогательный коэффициент 1 и рассчитывают оптимальный диаметр провода в миллиметрах Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 17. Всего 27. Конец слайда

Полученное значение округляют до ближайшего стандартного значения и выбирают марку провода. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 18. Всего 27. Конец слайда 1 1, 4 1, 2 1, 0 0, 8 0, 6 0, 4 0, f - Гц.

После выбора оптимального диаметра провода проверяют, разместится ли обмотка в заданных размерах l и t. Для однослойных обмоток рассчитывают шаг обмотки Если τ > d ИЗ, то обмотка размещается. Если нет, то увеличивают l и повторяют расчёт. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 19. Всего 27. Конец слайда

Для многослойных обмоток рассчитывают толщину обмотки а - коэффициент неплотности обмотки (а = 1,05…1,3). Далее находят фактическое значение наружного диаметра катушки Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 20. Всего 27. Конец слайда

Если найденная величина D отличается от выбранной в начале расчёта более чем на 10 %, то задают новые значения t и l и расчёт повторяют. При помещении катушки в экран её индуктивность уменьшается: - коэффициент, зависящий от отношения l/D; D- диаметр катушки; D ЭК - диаметр экрана. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 21. Всего 27. Конец слайда

l/D 0,2 0,6 1,0 1,4 1,00,60,21,8 Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 22. Всего 27. Конец слайда

Чем меньше диаметр экрана, тем больше уменьшается индуктивность катушки. Обычно D ЭК /D 1,6…1,8. При этом индуктивность уменьшается не более чем на 20 %. Многослойные катушки обычно выполняют с сердечниками броневого типа. При этом большая часть линий магнитного поля катушки замыкается через сердечник, а меньшая через воздух. Влияние экрана на индуктивность в этом случае значительно ослабляется. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 23. Всего 27. Конец слайда

Применение сердечников из магнитных материалов увеличивает индуктивность катушки. Это позволяет уменьшить число витков катушки и, соответственно, её габариты. Основным параметром сердечника является его магнитная проницаемость С. При наличии сердечника индуктивность катушки L C Поскольку в расчётные формулы входят эмпирические коэффициенты, то индуктивность изготовленной катушки отличается от расчётной. Применение подстроечных магнитных сердечников позволяет получить требуемое значение индуктивности. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 24. Всего 27. Конец слайда

Собственная ёмкость катушки индуктивности Собственная ёмкость является паразитным параметром катушки индуктивности и ограничивает возможности её применения. Собственная ёмкость складывается из ёмкости между отдельными витками катушки, между витками и сердечником, витками и экраном, витками и другими элементами конструкции. Все эти ёмкости можно объединить в одну. Её и называют собственной ёмкостью катушки C L. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 25. Всего 27. Конец слайда

Наименьшей собственной ёмкостью (С L = 1…2 пФ) обладают однослойные катушки индуктивности. Приближённо её рассчитывают по формуле D - диаметр катушки, см. Собственная ёмкость многослойных катушек значительно больше (до 30 пФ). Причём при рядовой намотке она больше, чем при намотке «в навал». Существенное уменьшение ёмкости многослойных катушек достигается при использовании универсальной намотки Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 26. Всего 27. Конец слайда

Н1Н1 К1К1 Н2Н2 К2К2 Н3Н3 К3К3 Один цикл 360 (один виток) l Совершив один оборот вокруг каркаса, провод возвращается в положение, отличающееся от исходного на угол. Это угол выбирается таким, чтобы каждый последующий виток находился рядом с предыдущим. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 1. Слайд 27. Всего 27. Конец слайда