Гусев - Электроника (944138), страница 6
Текст из файла (страница 6)
На частотах свыше нескольких МГц используют катушки индуктивности, имеющие только подстроечные сердечники или вообще не имеющие их. Точный расчет значений индуктивности представляет собой сложную полевую задачу. При ориентировочных расчетах можно использовать приближенные формулы.
Для однослойной цилиндрической катушки, намотанной виток к витку или с шагом, индуктивность (мкГн) О,ООЬ7И ' цят.р 0,44 ' где 4, ! диаметр и длина катушки, мм; И' число витков. Для многослойной катушки (мкГн) О,ООЫЯ И'а 2,7„рИ р1О7я' 27 с!„р + с)„„ зДесь г)кв= "— ' — ""(сс'„,„сг,в.--наРУжный и внУтРенний ДиаметРы ~„,р Ф с)„„ казушки, мм); 1, )г — длина и высота катушки (1г= — "" — ""). 2 При наличии магнитопровода сначала находят его магнитное сопротивление. Для этого определяют, по какому пути замыкаю гся магнитггые силовые линии, и оценивают магнитные сопротивления отдельных участков.
Суммируя их, находят общее магнитное сопротивление магнитной цепи У„и затем С ПОМОЩЬЮ ФОРМУЛЫ Е= Г)СВ1сУ„ВЫЧИСЛЯЮТ ЗНаЧЕНИЕ ИНДУК- тивности. Так, например, в броневом магнитопроводе (рис. 1.12, а) магнитные силовые линии замыкаются так, как показано на рис. 1.13, а (поток Ф). Магнитопровод условно разделен на участки, магнитные сопротивления которых У,, Унв, Ув и У„„где У„, магнитное сопротивление внешней стенки; У.„, — магнитное сопротивление оснований; У„, — магнитные сопротивления участка внутренней стенки; Ун„--магнитное сопротивление воздушно~о зазора.
Для их нахождения используют формулу У..=-' — "., и роя где l„„— средняя длина магнитной силовой линии на и-м участке; 5 — площадь поперечного сечения; )г„"-относительная магнитная проницаемость материала магнитопровода на л-м Участке; )го —.-магнитнаЯ постоЯннаЯ (Р„=4п 10 ' Гнссм). Среднюю длину магнитной силовой линии обычно находят приближенно для конкретного участка. В ряде случаев и площадь 5 приходится вычислять приближенно, заменяя изменяющуюся по длине площадь на ее эквивалентное значение.
При определении Л„, относительная магнитная проницаемость равна единице: р„=1. Изложенное дает общее представление о подходе, используемом при расчете катушек индуктивности с ферромагнитными магнитопроводами. На практике иногда приходится учитывать Ф и распределенный характер обмоток, и то, что магни~- ный поток через воздушный зазор распространяется не совсем так, как показано — — ч на рис.
!.13, и. Вблизи воз- 4) душного зазора наблюдается выпучивание магнитного потока 1рис. 1.13, 6). Учет всех этих факторов пред- вола нв учвсткн <а); выпучнввннв чагнвз- мгустоятг'явные задачи. От- ного погокв около возлупсного зазора (и) мстим. что при расчстс ка- тушек индуктивности сигнальных цепей в качестве относительной магнитной проницаемости целесообразно использовать комплексную магнитную проницаемость упр яппт ууе = уУ Лу гле и', р" - - действительная и мнимая составляющие комплексной проницаемости. 42 ху Комплексная магнитная проницаемость Рис 1.14.
упроьцеуряые энвиналентныс определяется эксперименталь- сломы потушен аиду«тннууооун: н « — сопротивление по ерь «. юкена ~ьлриллельпа О ДЛЯ ДаННОГО МНГНИтНОГО с инлуюивнаююо. 6 сопро ив е нс а ерь вклюмаз ериала, Ее действительная лена паслеловвюльно с инлуктивн с ю часть характеризует индуктивность, а мнимая"- потери в материале магнитопровода. Действительно, индуктивное сопротивление катушки индуктивностн И" 1Н' — Л ")Р.5 . и' и'И 5 оэи"Р"Р З 1 2=йоТ.=1ау =/су-- + 1 или Л=1ауУ-'+Я..„ где И'~уь'уьо5 ~, оьн' Р Рао л = пот 29 Таким образом, при использовании комплексной проницаемости индуктивность получается комплексной и состоит из включенных последовательно индуктивности Е и активного сопротивления Я„,, значение которого зависит от частоты. Для проведения электрических расчетов используют одну из эквивалентных схем, приведенных на рис.
Е14, а, О. В них учтены активное сопротивление провода гпр, индуктивность Е, потери в магнитопроводе Я„, и емкость С. С помощью эквивалентной емкости С учитывают наличие межвитковых емкостей, емкости выводов катушки, емкости отдельных витков относительно окружающей его арматуры. Следует отметить, что Т.
и А', Яп, и Я,'ю, не равны друг другу. Поэтому эти параметры должны быть привязаны к определенной эквивалентной схеме. Важнейшим параметром катушки индуктивности является добротность, которая равна отношению мнимой части Х ее полного сопротивления к действительной части Л'. Д=Х1'Я. Значение добротности зависит от частоты. Если ферромагнитный магнитопровод отсутствует (Я„„- ж; Я'„„=О), а емкость С достаточно мала, то добротность зависит от соотношения между индуктивностью Т и активным сопротивлением провода г, и увеличивается при повышении частоты. Однако на частотах порядка нескольких МГц из-за проявлений поверхностного эффекта активное сопротивление провода увеличивается и добротность снижается.
Для снижения гке обмотки катушек стремятся наматывать достаточно толстым проводом (излип1не большой диаметр может привести даже к увеличению г„на высоких частотах из-за проявления эффекта близости), применять специальный многожильный провод 1литцендрат). Магнитопроводы и сердечники выбирают с малыми потерями на вихревые токи и гистерезис. Для уменьшения емкости катушки изготовляют секционированными, по возможности разносят витки с максимальной разностью потенциалов, уменьшают объем диэлектрика в электрическом поле катушки 1например, используют каркасы со специальными проточками), экраны располагают дальше от обмотки. Температурные изменения индуктивности -атушек без ферромагнитных сердечников сравнительно невелики и зависят от стабильное~и геометрических размеров. При наличии ферромагнитных сердечников необходимо учитывать температурный коэффициент магнитной проницаемости, который у разных материалов лежит в пределах 0,005 — 1;гв!'С.
Одна из разновидностей катушек индуктивности носит название д р о с с е л е й. Их основное назначение — обеспечить большое сопротивление для пере.менных токов и малое для постоянных или низкочастотны.х токов. Различают дроссели низкой и высокой частот. Дроссели низкой частоты используются в выпрямительных устройствах для создания фильтров, сглаживающих пульсации. Их применяют тогда, когда источник питания должен отдавать большой ток (амперы — сотни ампер) и требуется получить малые пульсации постоянного напряжения. Дроссель низкой частоты наматывается аналогично силовым трансформаторам с использованием тех же магнитопроводов (см.
ч 1.4). Его основное отличие от трансформаторов заключается в том, что в магнитной цепи магпитопровода делается воздушный зазор и = 0,05 —: О,1 мм. Наличие его предохраняет магнитную цепь от насыщения постоянным током, значения которого достаточно велики, так как дроссель включают в цепь последовательно с сопротивлением нагрузки. Индуктивность и активное сопротивление дросселей низкой частоты рассчи~ывают исходя из параметров, которые необходимо получить у источника питания.
При этом всегда необходимо знать значение постоянного тока нагрузки. Дроссели низкой частоты выпускаются серийно. Их обозначения: Д1 — Д274 — дроссели унифицированные, низкочастотные; Д, Др — дроссели фильтров для бытовой радиоаппаратуры. В ряде случаев они имеют две обмотки: основную зо и компенсационную. Компенсационная обмотка при необходимости может соединяться последовательно с основной согласно или встречно. При согласном соединении (начало компенсационной с концом основной) индуктивность дросселя увеличивается, при встречном 1концы или начала соединены вместе) уменьшается.
Дроссели высокой частоты используют в высокочастотных элекзронных цепях, где пропускают токи только относительно низких частот. Они представляют собой катушки индуктивности, намотанные внавал или с определенным швом на диэлектрический каркас, При этом стремятся, чтобы их емкость была минимально возможной, а индуктивность — не менее требуемой. Основные параметры катушки индуктивности (ГОСТ 20718 — 75) 1. Номинальная индуктивность катушки (значение индуктивности, являющееся исходным для отсчета отклонений). 2.
Допускаемое отклонение индуктивност и квакушки (разность между предельным и номинальным значениями индуктивносги). 3. Номинальная добротность катушки индуктивности (значение добротности при номинальном значении индуктивности). 4. Эффективная индуктивность (значение индуктивности, определенное с учетом влияния собственной емкости, собственной индуктивности и изменения начальной проницаемости сердечника). 5. Начальная индуктивность (значение индуктивности, определенное на низкой частоте, где отсутствует влияние собственной емкости).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
