Радиоматериалы и радиокомпоненты [Радиоматериалы и радиокомпоненты] [ 210303.65 «Бытовая радиоэлектронная аппаратура» 210305.65 «Средства радиоэлектронной. - презентация

1 Радиоматериалы и радиокомпоненты [Радиоматериалы и радиокомпоненты] [ «Бытовая радиоэлектронная аппаратура» «Средства радиоэлектронной борьбы» ] [ИИБС, кафедра Электроники] [Преподаватель Останин Борис Павлович] Автор Останин Б.П.

2 Электрофизические свойства радиоматериалов. Слайд 1. Всего 24. Раздел 4 Катушки индуктивности Лекция 2 МЕТОДИКА РАСЧЁТА МНОГОСЛОЙНЫХ КАТУШЕК

3 Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 1. Всего 24. Конец слайда

4 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. Методика расчёта многослойных катушек Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 2. Всего 24. Конец слайда

5 Очевидно, что Угол, под которым осуществляется укладка провода, находят из d ИЗ - диаметр провода в изоляции l- осевая длина катушки; D- диаметр витка. Наименьшее значение будет у витков, имеющих наименьший диаметр (диаметр каркаса D 0 ). Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 3. Всего 24. Конец слайда

6 Обычно длину катушки с универсальной намоткой принимают от 2 до 10 мм. Количество циклов намотки связано с расчётным числом витков W соотношением Собственная ёмкость катушек с универсальной обмоткой составляет от 3 до 8 пФ. Дополнительное уменьшение ёмкости достигается секционированием обмотки. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 4. Всего 24. Конец слайда

7 Совместное действие индуктивности и ёмкости учтём эквивалентной индуктивностью катушки Если рабочая частота много ниже собственной резонансной частоты L, то L = L Э. - собственная резонансная частота катушки индуктивности. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 5. Всего 24. Конец слайда

8 Во время работы на катушку действуют температура, влага и т.д. Больше всего влияет температура. Это влияние оценивают температурным коэффициентом индуктивности Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 6. Всего 24. Конец слайда

9 Температурная нестабильность индуктивности при изменении температуры обусловлена изменением длины и диаметра провода обмотки, изменением длины и диаметра каркаса, в результате чего изменяются шаг и диаметр витков. При изменении температуры изменяется диэлектрическая проницаемость материала каркаса. Что ведёт к изменению собственной ёмкости катушки. Для повышения температурной стабильности применяют каркасы из материала с малым значением коэффициента линейного расширения. Обычно это 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 имеют TKL (5…10) Стабильность многослойных катушек хуже [TKL (50…100) ], т.к. в них невозможно избежать изменения линейных размеров провода обмотки. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 7. Всего 24. Конец слайда

10 Потери в катушках индуктивности Потери складываются из потерь в проводах, диэлектрике, сердечнике и экране. Суммарные потери оцениваются сопротивлением потерь R П, которое определяет добротность катушки Потери в проводах: 1. провода обмотки обладают резистивным (омическим) сопротивлением, 2. поверхностный эффект, 3. эффект близости. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 8. Всего 24. Конец слайда

11 Резистивное сопротивление l - длина провода обмотки, d - диаметр провода, - удельное сопротивление материала провода. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 9. Всего 24. Конец слайда

12 R 0 можно выразить через число витков катушки W и средний диаметр катушки D СР :, см; d - диаметр провода. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 10. Всего 24. Конец слайда

13 Поверхностный эффект Ток протекает не по всему сечению провода, а по кольцевой части поперечного сечения. d х ЭФ Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 11. Всего 24. Конец слайда

14 Вследствие этого сопротивление провода переменному току S ЭФ - площадь кольца Тогда Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 12. Всего 24. Конец слайда

15 Эффект близости В проводах обмотки, свитой в спираль, проявляется эффект близости, суть которого состоит в вытеснении тока под воздействием вихревых токов и магнитного поля к периферии провода, прилегающей к каркасу, в результате чего сечение, по которому течёт ток, принимает серповидный характер, что ведёт к дополнительному возрастанию сопротивления провода (на R Б ). Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 13. Всего 24. Конец слайда

16 Сопротивление R Б, обусловленное эффектом близости, пропорционально диаметру провода, а сопротивление R П, обусловленное поверхностным эффектом, обратно пропорционально диаметру провода. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 14. Всего 24. Конец слайда Каркас

17 Существует оптимальный диаметр провода d ОПТ, при котором сопротивление провода току высокой частоты R f = R П + R Б оказывается оптимальным. Для однослойных катушек d ОПТ = 0,2…0,6 мм. Для многослойных d ОПТ = 0,08…0,2 мм. Существенно уменьшить потери в проводах можно, применяя провод «литцендрат», состоящий из большого числа жилок, скрученных в жгут. При небольшом диаметре тонких жилок ослабляется поверхностный эффект, а скручивание жилок в жгут ослабляет эффект близости. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 15. Всего 24. Конец слайда

18 RfRf RБRБ RПRП R d d ОПТ Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 16. Всего 24. Конец слайда

19 Потери в диэлектрике обусловлены тем, что между соседними витками катушки существует ёмкость, имеющая две составляющие – ёмкость через воздух С 0В и ёмкость через диэлектрик С 0Д. С 0В С 0Д Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 17. Всего 24. Конец слайда

20 Потери в диэлектрике учитывают величиной tgδ, зная которую можно рассчитать сопротивление потерь С ОД, пФ; L, мк Гн; f, МГц. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 18. Всего 24. Конец слайда

21 Потери в сердечнике складываются из потерь на вихревые токи δ В, потерь на гистерезис δ Г и начальных потерь δ П и учитываются как тангенс угла потерь в сердечнике: В справочниках приводят значения tgδ C для различных типов сердечников. Сопротивление потерь Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 19. Всего 24. Конец слайда

22 Потери в экране из-за того, что ток, протекающий по катушке, индуцирует ток в экране. Потери, вносимые экраном D Э - диаметр экрана, см; l Э - длина экрана, см; f - частота, МГц. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 20. Всего 24. Конец слайда

23 Величину определяют по графику (он был показан ранее) L/D 0,2 0,6 1,0 1,4 1,00,60,21,8 Суммарное сопротивление потерь в катушке, определяющее её добротность, равно Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 21. Всего 24. Конец слайда

24 Практически значение добротности лежит в пределах от 30 до 200. Повышение добротности достигается выбором оптимального диаметра провода, увеличением размеров катушки индуктивности и применением сердечников с высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями. Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 22. Всего 24. Конец слайда

25 Катушку индуктивности можно представить в виде эквивалентной схемы LRLRL RДRД СLСL Эквивалентная схема может быть приведена к более простому виду LЭLЭ RПRП Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 23. Всего 24. Конец слайда

26 Величины L Э и R П, а следовательно, добротность зависят от температуры. Эта зависимость определяется температурным коэффициентом добротности Автор Останин Б.П. Катушки индуктивности 2. Слайд 24. Всего 24. Конец слайда