Индуктивности. Индуктивность: основные принципы и применение в электротехнике

alexxlabРазное
Что такое индуктивность. Как работают катушки индуктивности. Для чего используются индуктивности в электрических цепях. Какие бывают виды катушек индуктивности. Как рассчитать индуктивность.

Содержание

Что такое индуктивность и как она работает

Индуктивность — это физическая величина, характеризующая способность проводника создавать магнитное поле при протекании через него электрического тока. Основным элементом, обладающим индуктивностью, является катушка индуктивности.

Принцип работы индуктивности основан на явлении электромагнитной индукции. При изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению. Это приводит к тому, что ток в цепи с индуктивностью не может измениться мгновенно.

Основные характеристики индуктивности:

  • Единица измерения — Генри (Гн)
  • Обозначение на схемах — L
  • Формула расчета: L = Ф / I, где Ф — магнитный поток, I — сила тока

Применение индуктивностей в электрических цепях

Индуктивности широко используются в различных электронных устройствах и цепях. Основные области применения:


  • Фильтры в источниках питания
  • Разделительные фильтры в акустических системах
  • Колебательные контуры в радиотехнике
  • Дроссели для подавления помех
  • Трансформаторы

Способность индуктивности накапливать энергию в магнитном поле позволяет использовать ее в качестве элемента фильтрации и сглаживания пульсаций тока.

Виды и конструкции катушек индуктивности

Существует несколько основных типов конструкций катушек индуктивности:

1. Катушки с воздушным сердечником

Простейший вид — намотка провода на каркас без магнитопровода. Преимущества:

  • Отсутствие потерь на перемагничивание
  • Линейность характеристик
  • Стабильность параметров

2. Катушки с ферромагнитным сердечником

Использование сердечника из магнитного материала позволяет увеличить индуктивность. Виды сердечников:

  • Ферритовые
  • Пермаллоевые
  • Альсиферовые

3. Тороидальные катушки

Имеют замкнутый магнитопровод в форме тора. Преимущества:

  • Малые габариты
  • Низкое внешнее магнитное поле
  • Высокая добротность

Расчет индуктивности катушки

Для приближенного расчета индуктивности цилиндрической однослойной катушки можно использовать формулу:


L = (μ0 * N^2 * S) / l

где:

  • L — индуктивность в Генри
  • μ0 — магнитная проницаемость вакуума
  • N — число витков
  • S — площадь поперечного сечения катушки
  • l — длина намотки

Для более точных расчетов необходимо учитывать особенности конструкции и материалов катушки.

Поведение индуктивности в цепях постоянного и переменного тока

Индуктивность по-разному ведет себя в цепях постоянного и переменного тока:

В цепи постоянного тока:

  • При подключении источника ток нарастает постепенно
  • В установившемся режиме катушка эквивалентна проводнику
  • При отключении источника ток спадает постепенно

В цепи переменного тока:

  • Создает сдвиг фаз между током и напряжением
  • Обладает индуктивным сопротивлением XL = 2πfL
  • Пропускает низкие частоты лучше высоких

Эти свойства позволяют использовать индуктивности для фильтрации сигналов и создания частотно-зависимых цепей.

Индуктивность и резонанс в электрических цепях

При соединении индуктивности и емкости образуется колебательный контур. В таком контуре может возникать явление резонанса, когда при определенной частоте импеданс цепи становится минимальным.


Резонансная частота контура определяется формулой:

f = 1 / (2π√(LC))

где L — индуктивность, C — емкость.

Резонансные цепи широко применяются в радиотехнике для настройки на определенные частоты и фильтрации сигналов.

Потери в катушках индуктивности

Реальные катушки индуктивности имеют ряд паразитных параметров, приводящих к потерям энергии:

  • Активное сопротивление провода
  • Потери в сердечнике на перемагничивание и вихревые токи
  • Межвитковая емкость
  • Излучение электромагнитного поля

Для оценки качества катушки используется понятие добротности Q, равное отношению реактивного сопротивления к активному.

Особенности применения индуктивностей в аудиотехнике

В аудиотехнике катушки индуктивности часто используются в фильтрах акустических систем. Основные требования к ним:

  • Низкое активное сопротивление
  • Высокая линейность
  • Отсутствие паразитных резонансов
  • Стабильность параметров

Для достижения высокого качества звучания часто применяются катушки с воздушным сердечником, несмотря на их большие габариты.



Индуктивность / Хабр

Выше мы рассматривали два основных понятия в электротехнике — идеальный генератор напряжения и идеальный генератор тока.

Идеальный генератор напряжения выдает заданное напряжения U (давление в водопроводной аналогии) на любой нагрузке (сопротивлении внешней цепи).

При этом в соответствии с законом Ома I=U/R, даже если R стремится к нулю, а ток возрастает до бесконечности.

Внутренне сопротивление идеального генератора напряжения равно 0.

Идеальный генератор тока выдает заданный ток I (поток в водопроводной аналогии), даже если сопротивление внешней цепи стремится к бесконечности. Напряжение на нагрузке при этом также стремится к бесконечности U=I*R.

Внутреннее сопротивление идеального генератора тока равно ∞.

Тут можно увидеть определенную симметрию, дуализм.

Мы рассматривали конденсатор С который может накапливать заряд (потому и называется — емкость) С=Q/U. Чем больше емкость, тем медленнее растет напряжение (давление) при закачке в конденсатор заряда U=Q/C.

Если емкость заряда очень большая (стремится к бесконечности), то такой конденсатор бесконечной емкости будет являться идеальным генератором напряжения. Он никогда не разрядится и при этом может выдать ток любой величины, и напряжение на нем будет оставаться постоянным.

Симметричным (дуальным) к конденсатору элементом будет являться индуктивность. Индуктивность обозначается буквой L (см схему ниже).

Обычно сам электронный компонент называется катушка индуктивности, а его параметр — индуктивность L.

рис 13. Подключение катушки индуктивности к генератору напряжения.

Если конденсатор является генератором напряжения, то индуктивность является генератором тока. Индуктивность стремиться поддерживать ток в цепи постоянным, то есть препятствует изменению тока в цепи.

Индуктивность бесконечной величины является идеальным генератором тока, то есть будет бесконечно гнать заданный ток I независимо от сопротивления нагрузки.

Как хорошо сказано в wiki — “При сопоставлении силы электрического тока со скоростью в механике и электрической индуктивности с массой в механике ЭДС самоиндукции сходна с силой инерции.”

Это похоже как если вы подойдете к стоящей на рельсах вагонетке и станете ее толкать (приложите к ней силу). Вагонетка начнет медленно разгоняться и «ток все быстрее и быстрее побежит по проводам». А потом попробуйте вагонетку тормозить и она будет медленно останавливаться.

Так и в индуктивности, после подачи напряжения ток будет постепенно расти (вагонетка разгоняется), а при подаче напряжения другой полярности — постепенно уменьшаться (вагонетка тормозится).

Отсюда следует вывод «Поезд мгновенно остановить нельзя!»

«Ток в индуктивности мгновенно остановить нельзя!»

То есть даже если щелкнуть выключателем S4 на схеме и разомкнуть цепь, ток в первый момент после этого будет продолжать идти! На практике это приводит к тому, что в момент размыкания контактов в выключателе между ними будет проскакивать искра.

Сопротивление при размыкании контактов увеличивается до бесконечности (в реальности до очень больших величин) и протекающий ток создаст на этом сопротивлении напряжение очень большой величины, так что воздушный промежуток между контактами будет пробит.

В водопроводной аналогии этому явлению можно сопоставить гидравлический удар, когда масса воды в водопроводе набирает скорость, и при резком закрытии крана вода, продолжая двигаться по инерции, создает высокое давление, что может привести к разрыву трубы.

Причины по которой индуктивность имеет такие свойства (поддержание тока в цепи) хорошо описаны в wiki — https://ru.wikipedia.org/wiki/Самоиндукция

“При изменении тока в контуре пропорционально меняется и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром. Изменение этого магнитного потока, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в этом контуре индуктивной ЭДС. Это явление называется самоиндукцией. Направление ЭДС самоиндукции всегда оказывается таким, что при возрастании тока в цепи ЭДС самоиндукции препятствует этому возрастанию (направлена против тока), а при убывании тока — убыванию (сонаправлена с током).

Явление самоиндукции проявляется в замедлении процессов исчезновения и установления тока.”

По отношению к конденсатору , основным отличием индуктивности, если говорить простыми словами, является то, что конденсатор пропускает переменный ток и не пропускает постоянный, а индуктивность наоборот — пропускает постоянный ток и не пропускает переменный.

Тут есть некий момент — постоянный ток это ток, который не меняется со временем, то, что называется «постоянная составляющая» частотой равной 0 Гц. Ее конденсатор не пропускает. Совсем.

А вот индуктивность совсем не пропускает переменный ток бесконечной частоты. А просто переменный ток любой конечной частоты немножко пропускает.

Но к понятию напряжения переменного тока мы вернемся позже.

Рассмотрим цепь на рис. 13 — подключение катушки индуктивности к генератору напряжения.
Ниже представлен график тока в индуктивности при подаче на нее постоянного напряжения от генератора напряжения.

рис. 14 График тока в индуктивности при подаче на нее постоянного напряжения.

При подаче на индуктивность постоянного напряжения ток в ней линейно возрастает со временем.

Мы помним аналогичную картину для конденсатора.

Напряжение на конденсаторе линейно возрастает при его заряде постоянным током.

А что будет, если запитать индуктивность от генератора тока?

рис 15. Подключение индуктивности к генератору тока.

Ну тут из серии «кто кого заборет — слон или кит».

Попробуйте проанализировать работу схемы (hint — вообще схема изображена с ошибкой. В чем она заключается? Как нарисовать схему правильно?)

Цепи, содержащие конденсатор и индуктивность

Как было отмечено выше, индуктивность в электротехнике играет ту же роль, что масса в механике. А что является аналогом конденсатора в механике? Конденсатор является генератором напряжения, то есть создает силу, которая двигает поток заряда по проводам. Выше мы приводили аналог конденсатора в виде водонапорной башни, которая заполняется водой (зарядом) и давление (напряжение) в ней увеличивается.

Но можно также представить конденсатор в виде пружины — при заряде пружина сжимается и сила сжатия (напряжение) увеличивается. Емкость в этом случае величина обратная жесткости пружины. Чем пружина жестче, тем быстрее возрастает сила при сжатии. То есть соединение конденсатора и индуктивности эквивалентно вагонетке закрепленной на пружине. )

Что же будет происходить, если конденсатор соединить с индуктивностью, например как в схеме на рис. 16

рис 16. Параллельное включение конденсатора и катушки индуктивности.

Пусть конденсатор С заряжен до напряжения U. Ключ S2 замыкается и в цепи начинает течь ток. Это эквивалентно тому, как если бы мы сжали пружину и затем в какой-то момент отпустили (замкнули ключ S2).

В первый момент после замыкания ключа ток в цепи будет равен 0, так как индуктивность препятствует изменению тока. К вагонетке приложили силу, но в первый момент времени ее скорость равна 0. Затем ток начинает возрастать (вагонетка разгоняется). Пружина разжимается все больше и больше, скорость вагонетки (ток) растет и в какой-то момент времени пружина оказывается не сжата. Конденсатор разрядился до 0. Но. Мы помним что «ток в индуктивности мгновенно остановить нельзя!» Вагонетка разогналась и даже если мы не будем ее толкать, она будет двигаться по инерции. То есть индуктивность будет поддерживать ток и при этом заряжать конденсатор, но уже в другой полярности — заряды теперь будут скапливаться на другой обкладке конденсатора. Растущее напряжение противоположного знака на конденсаторе будет препятствовать движению зарядов, и в конце концов ток в цепи станет равным нулю. Но при этом конденсатор уже зарядился напряжением U другой полярности!

То есть цепь пришла в состояние когда конденсатор заряжен, ток в ней равен нулю.
Хм.. но это то же состояние, с которого мы начали, только полярность напряжения противоположная. Следовательно процесс повторится, только ток потечет уже в другую сторону и система вернется в исходное состояние. Вагонетка поедет обратно, проедет положение равновесия и по инерции снова сожмет пружину.

Возникнет колебательный процесс. То есть вагонетка на пружине так и будет кататься туда-сюда и в отсутствие потерь энергии (трения) этот процесс будет длиться бесконечно.

Таким образом соединение конденсатора с индуктивностью образует колебательное звено. Такие звенья широко используются в электротехнике для создания генераторов и фильтров напряжения переменного тока.

Понятие переменного тока рассмотрим в следующей статье.

UPD.
Поскольку возник диспут экспоненциально ли растет ток при подключении катушки индуктивности к генератору напряжения или линейно, скажу еще пару слов по этому вопросу.

Откуда же берется экспонента роста тока в схеме на рис.13?
Ответ- ниоткуда. Ее там нет. Ток растет линейно и зависимость тока от напряжения описывается формулой

ЭДС самоиндукции в цепи прямо пропорциональна скорости изменения силы тока в этой цепи.
Чтобы обеспечить U=const (а U – это производная от тока в катушке), ток должен линейно расти.

А откуда тогда вообще зашел разговор об экспоненте? А зашел он потому, что ток линейно растет только в идеальном случае — в схеме с идеальным генератором напряжения (бесконечной мощности и с нулевым внутренним сопротивлением) и идеальной индуктивностью (с нулевым внутренним сопротивлением).
В реальном случае с учетом внутреннего сопротивления схема будет выглядеть так.

рис 17. Подключение катушки индуктивности к генератору напряжения с учетом внутреннего сопротивления.

На схеме рис.17 R символизирует собой внутреннее сопротивление генератора и катушки индуктивности. (они все равно включены последовательно, поэтому можно обойтись одним R, как суммой этих сопротивлений)

В этом случае процесс разворачивается следующим образом. При замыкании ключа S4 цепь замкнется и должен был бы пойти ток. Однако, катушка индуктивности препятствует изменению тока, и в первый момент времени после замыкания ключа ток останется равным 0! По сути дела катушка в этот момент представляет собой разрыв цепи с бесконечным сопротивлением. Поэтому напряжение U будет приложено к катушке целиком. Можно и по другому подойти — Ur=I*R. Падение напряжения на резисторе равно I*R, I у нас равен 0, поэтому напряжение на резисторе тоже равно 0, и к катушке будет приложено полное напряжение U. Дальше ток в катушке будет расти. В области 0 линейно кстати (см рис 19 «Переход Суворова через Альпы» «Экспонента проходит через 0 под углом 45 градусов»). Ток будет расти и падение напряжения на резисторе тоже будет расти. А на катушке соответственно падать, потому что часть напряжения будет забирать на себя резистор. Поэтому со временем линейность роста тока в цепи будет нарушаться. Когда падение напряжения на резисторе I*R сравняется с напряжением генератора U рост тока прекратится совсем, потому что напряжение на катушке будет равно 0 (все напряжение будет падать на резисторе).

Вот в этом случае и получится такой экспоненциальный график роста тока в индуктивности.

Рис. 18 Экспоненциальный график роста тока в индуктивности.ис 19 «Экспонента проходит через 0 под углом 45 градусов»

зы. В интернете столько разнообразной ереси на тему катушек индуктивности. Просто диву даешься.
«Катушка индуктивности обладает также очень интересным свойством. При подаче на катушку постоянного напряжения, в катушке возникает на короткий промежуток времени противоположное напряжение. Это противоположное напряжение называется ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС зависит от значения индуктивности катушки. Поэтому, в момент подачи напряжения на катушку сила тока в течение долей секунд плавно меняет свое значение от 0 до некоторого значения, потому что напряжение, в момент подачи электрического тока, также меняет свое значение от ноля и до установившегося значения.»
Ну.. поскольку про резистор в цепи ничего не сказано, то не на короткий промежуток, а пока входное напряжение не будет снято. Вторая часть звучит бредово, но направление верное — ток с цепи растет от нуля до.. без резистора до бесконечности, с резистором до I=Uвх/R.

Предположим, что обычная катушка индуктивности подключена к источнику напряжения через ключ. При замыкании ключа на индуктивность подается напряжение, вызывающее быстрое изменение протекающего через нее тока. Когда приложенное напряжение увеличивается от нуля до пикового значения (за короткое время), индуктивность противодействует изменяющемуся через нее току, индуцируя напряжение, противоположное по полярности приложенному напряжению. Индуцированное напряжение при подаче питания на катушку индуктивности называется обратной ЭДС и определяется по формуле 1:

VL = – L*(di/dt), (1)
где:
VL – напряжение (обратная ЭДС), индуцированная на катушке;
L – индуктивность катушки;
di/dt – скорость изменения тока во времени.

Видимо здесь попытались описать начальный момент возникновения ЭДС самоиндукции, но получилась ерунда. Говорить, что «индуцированное напряжение противоположно по полярности приложенному напряжению» это то же самое, что «падение напряжения на резисторе противоположно по полярности приложенному напряжению.» Ага, точно, приложенное напряжение сложили с падением напряжения и после резистора получили 0. Так и есть, лол.
«ЭДС самоиндукции» в катушке это аналог «падения напряжения» на резисторе. Только в резисторе электрическая энергия рассеивается, переходит в тепло, а в индуктивности — накапливается, переходит в энергию магнитного поля. В водопроводной аналогии индуктивность это такая турбинка, вставленная в водопроводную трубу, и которая имеет момент инерции. Турбинка пропускает воду только когда вращается. И вот крантель открыли, давление к турбинке приложили, она начала вращаться и пошел ток дальше по трубе. И чем быстрее турбинка вращается, тем больше ее пропускная способность. Турбинка раскручивается, ток возрастает и так до бесконечности. Это если нет потерь энергии — резистора. А если есть резистор (трение), то часть давления расходуется на преодоление трения. И когда вся входная энергия будет расходоваться на трение, турбинка перестанет ускоряться и ток достигнет максимальной величины.

Рис.20 Переходной процесс в цепи с индуктивностью

Картинка неправильная. В правильном варианте при отключении источника, подключался резистор и цепь оставалась замкнутой.

Рассмотрим следующую цепь

Рис.21 Цепь с индуктивностью и переключателем

Вопрос на засыпку: Чему будет равно напряжение на индуктивности в первый момент после переключения ключа S из верхнего положения в нижнее?

Hint: Не надо выносить себе мозг, пытаясь сообразить с каким там знаком возникнет ЭДС самоиндукции и что с ней будет дальше. Надо применять простое правило:
Ток в индуктивности в первый момент времени после переключения сохраняется неизменным.
Дальше применять закон Ома.

Катушки индуктивности: ленточные, с воздушным сердечником, трансформаторные

Бренд

JantzenMundorf

Индуктивность

Сопротивление

Диаметр проводника

Сечение

Тип проводника

Катушка индуктивности – это пассивный элемент, основной параметр которого измеряется в Генри (а также тысячных и миллионных долях – миллигенри и микрогенри). Кроме того, важным параметром катушки индуктивности является и максимально допустимый рабочий ток. В Hi-Fi-аппаратуре катушки индуктивности используются главным образом при построении различных фильтров, например, в акустических системах или в блоках питания.

По своей конструкции катушка индуктивности состоит из обмотки, выполненной проводом различного сечения и имеющей разное количество витков. В некоторых случаях катушки не имеют сердечника – они наматываются на технологической оправке, которая потом удаляется (катушка с воздушным сердечником), или, будучи выполненной из диэлектрика, не оказывает влияния на их параметры. Также существуют катушки, оснащенные сердечником из магнитных материалов (например, феррита). Использование таких сердечников позволяет повысить индуктивность катушки без существенного увеличения ее габаритов (числа витков обмотки), хотя в некоторых случаях может приводить к ухудшению ее звуковых характеристики. По этой причине в разделительных фильтрах высококлассной акустики, как правило, используются катушки индуктивности с воздушным сердечником.

Качество и стабильность параметров проводника, из которого изготовлена катушка индуктивности, равномерность ее намотки, характеристики сердечника (при его наличии) напрямую влияют на качество звучания аудиотехники, в которой она используется. Поэтому, как и другие радиокомпоненты, покупать катушки индуктивности лучше в проверенных специализированных магазинах, способных гарантировать подлинность предлагаемой продукции.

Катушки индуктивности Jantzen

Катушки индуктивности Mundorf


  • Катушка индуктивности с большим выбором вариантов значений индуктивности и сопротивления. Воздушный сердечник, медный провод высокой степени очистки, зависимое от провода значение коммутируемой мощности.

    Катушка индуктивности

    Jantzen Air Core Wire Coil

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушка индуктивности, железный пермитовый сердечник с низким гистерезисом. Предназначена для использования в басовой и мид-секции кроссовера. Выбор вариантов с различными значениями индуктивности и сверхнизкого сопротивления.

    Катушка индуктивности

    Jantzen Iron Core Coil

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушка индуктивности с воздушным сердечником, изготовлена с использованием круглого кабеля из бескислородной меди. Используется дополнительная лаковая пропитка. Разработаны для акустических систем высокого класса.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Air-Core L

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушка индуктивности, железный пермитовый сердечник с низким гитерезисом. Предназначена для использования в басовой и мид-секции кроссовера. Сверху и снизу расположены диски, которые позволяют уменьшить диаметр катушки для использования меньшего количества меди и сокращения расстояние между катушками в схеме.

    Катушка индуктивности

    Jantzen Iron Core Coil + Discs

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Серия катушек индуктивности с воздушным сердечником M-Coil BL представляет из себя модернизированную серию L, где используется фиксация проводника спеченным лаком. Звуковые характеристики данной серии значительно улучшены.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Air-Core BL

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Индуктивность: 0.68 мГн; Сопротивление: 0.36 Ом. Допуск номинальной индуктивности +/- 3%

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil pipe-core

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушки M-Coil H Drum-Core сделаны из одножильного медного (OFC) проводника круглого сечения. Они спроектированы для работы в низкочастотном и среднечастотном диапазоне, а также для параллельного использования, когда наиболее важными являются компактные размеры, низкий уровень искажений вместе с очень низким внутренним …

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Ferrit-Core H drum-core

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Индуктивность: 0.68 мГн; Сопротивление: 0.36 Ом. Допуск номинальной индуктивности +/- 3%

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Backed pipe-core

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушки индуктивности M-Coil CFC с воздушным сердечником, изготовленные из фольги, намотанной слой за слоем, обладают очень низкой емкостью, несмотря на сходство с конденсаторами из фольги.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Air-Core CF

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушки M-Coil LL Hepta Strand объединяют тональную прозрачность, красоту и отсутствие искажений катушек с воздушным сердечником с широкой стерео-панорамой, теплотой и живостью характерными для медного проводника.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Air-Core LL

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушка индуктивности со сверхнизким значением сопротивления, используется фольга вместо проводов. Применяется в кроссоверах современных высокопроизводительных акустических систем для повышения качества звука.

    Катушка индуктивности

    Jantzen Cross Coil

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушки M-Coil Drum-Core сделаны из одножильного медного (OFC) проводника круглого сечения. Они спроектированы для работы в низкочастотном и среднечастотном диапазоне, а также для параллельного использования, когда наиболее важными являются компактные размеры, низкий уровень искажений вместе с очень низким внутренним сопротивлением …

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Ferrit-Core BH drum-core

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Индуктивность: 0. 12 мГн; Сопротивление: 0.14 Ом

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Air-Core and Foil VLCU

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушка индуктивности для кроссоверов, различные варианты сопротивления и индуктивности. Используется бумага толщиной 60 мкм в качестве диэлектрика и медная фольга, пропитка из воскового парафина.

    Катушка индуктивности

    Jantzen Wax Coil

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушка индуктивности из медной проволоки с твердым сердечником для применений, требующих компактных размеров (к примеру, для устройств регулировки или автомобильных кроссоверов). Спроектирована для работы в низкочастотном и среднечастотном диапазоне.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Ferrit-Core F pin-core

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушка индуктивности для кроссоверов, различные варианты сопротивления и индуктивности. Используется пропитка из воска, уменьшен скин-эффект и убран «микрофонный» эффект.

    Катушка индуктивности

    Jantzen Litz Wire Wax Coil

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Индуктивность: 1.2 мГн; Сопротивление: 0.12 Ом

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Ferrit-Core LH drum-core litz-wire

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • В катушки M-Coil LA rod-core Hepta-Litz в качестве проводника используется сборка из семи медных жил, изолированных друг от друга. Эти катушки объединяют в себе низкие искажения и малое внутреннее сопротивления аронитового сердечника с прозрачностью, детальностью и насыщенностью тембров при воспроизведении, характерных для сборки из медных жил.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Aronit-Core LA rod-core

    Индуктивность: 0. 68 мГн

    Сопротивление: 0.16 Ом

  • Катушки индуктивности с воздушным сердечником серии M-Coil VL — отличаются значительно улучшенными звуковыми характеристиками серии L путём использования вакуумной пропитки проводника.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Air-Core VL

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушки M-Coil Pin Core сделаны из одножильного медного (OFC) проводника. Они спроектированы для работы в низкочастотном и среднечастотном диапазоне, а также для параллельного использования, когда наиболее важными являются компактные размеры и хорошее соотношение цена/качество, например, для автомобильных аудио фильтров. В серии …

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Ferrit-Core BF pin-core

    Индуктивность: 5.6 мГн

    Сопротивление: 1.69 Ом

  • Катушка индуктивности с тороидальным сердечником, низкое сопротивление, различные варианты индуктивности. Ламинированная стальная лента, эпоксидное покрытие. Предназначена для кроссоверов, в том числе и в пассивных сабвуферах.

    Катушка индуктивности

    Jantzen C-Coil

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil drum-core

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушки индуктивности M-Coil BA rod core — это модернизированная версия катушек серии А, в которых применена техноллогия фиксации проводника спекшимся лаком.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Aronit-Core BA rod-core

    Индуктивность: 0.47 мГн

    Сопротивление: 0.11 Ом

  • Индуктивность: 0.1 мГн; Сопротивление: 0.03 Ом

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Stack-Core and Foil VSCU

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушки M-Coil BS Laminated Core Coils объединяют в себе низкие искажения и малое внутреннее сопротивления феронового сердечника с отличной динамикой и теплотой звучания при воспроизведении, характерных для витков медного провода, скрепленных спеченным лаком.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Feron-Core BS stack-core

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушки M-Coil CFS Laminated Core Coils из медной фольги объединяют в себе низкие искажения и малое внутреннее сопротивления феронового сердечника с высоким разрешением и отличными динамическими характеристиками фольги из чистой OFC меди.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Feron-Core CFS stack-core

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушка индуктивности с воздушным сердечником серии M-Coil L, изготовленная с использованием кабеля типа литцентрат 6 х 2 мм из круглых проводников из бескислородной меди.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Air-Core L390

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Высокое качество серии M-Coil N может быть улучшено при фиксации проводника спекшимся лаком, что реализовано в данной серии M-Coil BN.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Feron-Core BN Zero-Ohm

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушки индуктивности с воздушным сердечником серии M-Coil VL — отличаются значительно улучшенными звуковыми характеристиками серии L путём использования вакуумной пропитки проводника. Серия VL390 изготовлена с использованием кабеля лицендрата 6х2 мм.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Air-Core VL390

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушки M-Coil transformer-core объединяют в себе самый низкий уровень искажений, точное сохранение формы импульса и низкое внутреннее сопротивление даже при больших мощностях и уровнях сигнала. В серии VT используется технология фиксации с помощью вакуумной пропитки.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Feron-Core VT transformer-core

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • В серии M-Coil VN высокое качество серии N улучшено благодаря использованию технологии вакуумной пропитки проводника.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Feron-Core VN Zero-Ohm

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • В катушках M-Coil transformer-core из медной фольги прекрасно сочетаются естественная динамика и тональная прозрачность фольги из чистой меди OFC с высокой точностью катушек с фероновым сердечником, даже при самых низких звуковых частотах.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Feron-Core CFT transformer-core

    Индуктивность: 3 мГн

    Сопротивление: 0.14 Ом

  • В серии M-Coil VN высокое качество серии N улучшено благодаря использованию технологии вакуумной пропитки проводника. В серии VN390 используется кабель типа лицендрат.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Feron-Core VN390 Zero-Ohm

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушки M-Coil transformer-core объединяют в себе самый низкий уровень искажений, точное сохранение формы импульса и низкое внутреннее сопротивление даже при больших мощностях и уровнях сигнала. Серия T390 изготовлена с использованием кабеля типа лицендрат 6х2мм.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Feron-Core T390 transformer-core

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушки M-Coil transformer-core объединяют в себе самый низкий уровень искажений, точное сохранение формы импульса и низкое внутреннее сопротивление даже при больших мощностях и уровнях сигнала. В серии VT используется технология фиксации с помощью вакуумной пропитки. В VT390 используется кабель типа лицендрат.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Feron-Core VT390 transformer-core

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Катушки M-Coil SFC из серебряной фольги разработаны для самого высокого класса аудио-компонентов, позволяя получить абсолютно чистую и объемную музыкальную сцену, полностью раскрывая всю динамику в мельчайших деталях и все оттенки тембров воспроизводимого звука.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Air-Core SFC

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

  • Выдающиеся качества серии SFC улучшены в серии SGFC при помощи добавления в серебро 1% чистого золота.

    Катушка индуктивности

    Mundorf M-Coil Air-Core SGFC Silver-Gold

    Индуктивность: 

    Сопротивление: 

Данные отзывы написаны реальными покупателями катушек индуктивности в нашем магазине. Мы не публикуем фамилии клиентов из соображений сохранности персональных данных. Покупая у нас тот или иной товар, вы также имеете возможность добавить свой отзыв.

Преимущества индуктивностей Bourns с плоским проводом для высокочастотных и сильноточных систем

10 ноября 2021

телекоммуникацииучёт ресурсовуниверсальное применениеBournsстатьяпассивные ЭК и электромеханикаDC-DCдросселииндуктивностиSRPFlat wire

Компания Bourns дополнила ассортимент индуктивностей серии SRP индукторами с плоским проводом, сердечники которых из порошкового железа сформованы непосредственно на проводе. Это позволило увеличить проводимость на более высоких частотах, повысить КПД и работать с более высокой токовой нагрузкой.

Поскольку электроника становится все более быстродействующей и уменьшается в габаритах, важно, чтобы компоненты соответствовали этому тренду. Индуктивные компоненты в данном случае – не исключение. Поскольку стандартные катушки индуктивности имеют круглую проволочную обмотку, то решение для создания высокопроводящей обмотки, которую можно уместить в максимально компактном корпусе для высокочастотных применений, состоит в изменении формы провода. Компания Bourns разработала несколько семейств дросселей с применением плоского провода (Flat Wire), вместо стандартного круглого, что позволило существенно увеличить проводимость на более высоких частотах. Обширный ассортимент индуктивностей серии SRP, предлагаемых компанией Bourns, был дополнен индукторами с плоским проводом, сердечники которых из порошкового железа сформованы непосредственно на проводе. Эти изделия имеют широкий диапазон значений индуктивности и обеспечивают оптимальное решение для разработок, требующих высоких частот и большого тока.

Введение в устройство и принципы работы индуктивностей

Катушки индуктивности используются в качестве накопителей магнитной энергии в преобразователях постоянного тока на протяжении десятилетий. Для понижающих, повышающих и понижающе-повышающих преобразователей требуется одна катушка индуктивности, а для таких типов преобразователей как SEPIC – две катушки. Индуктивность работает по-разному в зависимости от положения коммутирующего ключа в цепи преобразования постоянного тока. Возможны два варианта. Если ключ открыт, индуктивность накапливает и хранит энергию магнитного потока во время протекания тока по проводам катушки. Когда ключ закрыт, магнитный поток уменьшается и преобразовывается обратно в электрический ток,

Сравнение округлого сечения с плоским

Обычно в конструкциях низкочастотных индуктивностей используются провода округлого сечения. Однако проводник подвержен скин-эффекту на высоких частотах, когда электроны перемещаются по тончайшему слою поверхности проводника, а не по всему поперечному сечению. Это означает, что в круглых проводах, работающих на высоких частотах, сопротивление переменному току больше. Для преобразователей постоянного тока с более высокими требованиями к величине тока и частоте коммутации ключей может потребоваться переход на сильноточную экранированную катушку индуктивности с плоским проводом. Серия экранированных катушек индуктивности SRP производства компании Bourns включает в себя несколько вариантов с плоским проводом для применения в сильноточных и высокочастотных системах. В то же время стоит отметить, что площадь поперечного сечения одинакова для плоского и округлого провода, как показано на рисунке 1, а площадь поверхности плоского провода примерно на 60% больше.

Рис. 1. Площадь поперечного сечения и площадь поверхности плоских и округлых проводников

Это обеспечивает большую площадь протекания тока для борьбы со скин-эффектом на частотах до 5 МГц и способствует достижению более высоких значений индуктивности. Более высокие значения тока также можно получить на основе конструкции с плоским проводом. Например, индуктивность с плоским проводом SRP5030CA имеет ширину 5.5 и высоту 2.9 мм, что соответствует тем же габаритам обычной индуктивности SRP5030C на основе провода с круглым сечением, при этом SRP5030CA обеспечивает более высокие (от 30 до 40%) значения рабочего тока и тока насыщения при одинаковой индуктивности.

Создан для высокого КПД

Компактная катушка индуктивности с плоским проводом разработана для повышения КПД. Плоский провод имеет высокий коэффициент намотки 95%, поэтому в катушках с таким проводом – только 5% неиспользуемого пространства в зазорах между каждой обмоткой по сравнению с 30% неиспользуемого пространства в катушках на основе обычного провода с круглым сечением. На рисунке 2 проиллюстрирована экономия места за счет высокого коэффициента намотки с минимальными потерями в части неиспользованного пространства.

Рис. 2. Неиспользуемое пространство в плоских и круглых обмотках

Сердечник из прессованного порошкового железа SRP приформован непосредственно к намотке из плоской проволоки, что дает двойное преимущество: проводимость проводника увеличивается при работе на высоких частотах, а также не остается лишнего пространства, как это может иметь место в конструкциях с круглым проводом.

На рисунке 3 показано поперечное сечение двух индуктивностей и преимущество в части экономии места для плоского провода с сердечником из порошкового железа.

Рис. 3 Сердечник из прессованного порошкового железа повышает КПД

Данная технология обеспечивает меньший размер корпуса и больший КПД, при этом в настоящее время доступны значения индуктивности до 47 мкГн. Катушки индуктивности SRP имеют высокие токи насыщения до 60 А, значения которых связаны с падением значения индуктивности. Компактные корпуса занимают площадь от 4,8 до 14,8 мм и имеют высоту от 2 до 7 мм. Значения номинального тока зависят от температуры и достигают 46 А.
Bourns продолжает расширять номенклатуру катушек индуктивности серии SRP. Недавно выпущенная индуктивность SRP4020FA имеет ширину 4,1 мм и высоту 1,9 мм и обеспечивает индуктивность в диапазоне 0,47…4,7 мкГн и ток до 13,2 А. Еще одна недавно выпущенная индуктивность SRP7030CA имеет ширину 7,8 мм и высоту 2,9 мм, обеспечивая индуктивность 1…8,2 мкГн при уровнях тока до 21,8 А. Дальнейшие планы разработки и выпуска индуктивностей серии SRP предполагают более крупные компоненты для более высоких значений тока, например, индуктивность с площадью основания 20 мм2, которая обеспечит ток насыщения 150 А. Также планируется выпуск катушек индуктивности меньшего размера с площадью основания до 3 мм2 при токе насыщения 10 А.

Ресурсы для разработки проекта

Реализация индуктивности с плоским проводом по сути ничем не отличается от варианта с проводом круглого сечения. Это та же катушка индуктивности, но с корпусом меньших размеров и с более высокими возможными номинальными значениями тока. Выбор низкопрофильной катушки индуктивности зависит от технических требований конкретного применения. Для помощи в выборе подходящего компонента доступно несколько ресурсов. Пример схемы понижающего DC/DC-преобразователя показан ниже, индуктивность обозначена на схеме символом L.

Рис. 4. Схема понижающего DC/DC на базе индуктивности с плоским проводом

Онлайн-программу для проектирования преобразователей постоянного тока можно найти на многих веб-сайтах производителей DC/DC-контроллеров. В качестве примера можно привести программный инструмент Webench,  созданный компанией National Semiconductor, в 2011 году ставшей частью Texas Instruments. Разработчик загружает подробную информацию о проекте, включая входное и выходное напряжение источника питания, выходной ток и КПД. Затем программа предлагает набор микросхем и предоставляет базу данных, из которой можно выбрать вспомогательные компоненты. Индуктивности Bourns встроены в базу данных Webench, что позволяет проектировщику выбрать нужный компонент для проектируемого преобразователя. Компания Texas Instruments (TI) предлагает SwitcherPro, программу, которая включает в себя базу данных всех индуктивностей Bourns поверхностного монтажа для поддержки чипсетов TI в конструкциях преобразователей.
Кроме того, на своем веб-сайте компания Bourns разместила собственный инструмент параметрического поиска. Разработчику предлагается указать индуктивность и номинальный ток, затем программа предложит ряд компонентов, которые будут соответствовать указанным требованиям. Изучение детальных технических описаний этой серии позволит разработчику точно настроить параметрический поиск для выбора нужной катушки индуктивности. Помимо всего перечисленного, компания Bourns подготовила семь типов отладочных наборов на базе индуктивностей SRPдля поддержки новых разработок и объявила о скором выпуске дополнительных отладочных комплектов. Чтобы получить комплект для своего проекта, разработчику необходимо контактировать с дистрибьюторами Bourns.

Преимущества индуктивностей от Bourns

Компания Bourns на протяжении десятилетий является лидером в производстве катушек индуктивности. Bourns – это имя, которому доверяют, и продукцию компании следует иметь в виду при разработке новых DC/DC-преобразователей или преобразователей иной конструкции, требующих компонентов для поверхностного монтажа. Вероятность найти нужный компонент в линейке продукции, включающей 2000 наименований, весьма велика, причем найденное изделие, возможно, будет превосходить ваши требования.

При этом не стоит забывать, что расчет потерь в сердечнике для конкретного применения может зависеть от таких факторов, как плотность магнитного потока, потери в сердечнике и изменение температуры. Специалисты Bourns и программные продукты компании всегда помогут при расчетах и выборе нужного изделия.

Дроссели с плоским проводом серий SRP03\4\5\6* разработаны для приложений, требовательных к габаритам конечного изделия, особенно к его высоте. Индуктивности данного семейства относятся к классу низкопрофильных – их высота не превышает уровня 2 мм, что является конкурентным преимуществом при выборе катушек для DC/DC, используемых в портативной и миниатюрной электронике. При этом дроссели SRP03\4\5\6* позволяют получить достаточно высокий уровень индуктивности – до 10 мкГн – и высокие рабочие токи – до 15,5А. Основные параметры данного семейства представлены в таблице 1.

Таблица 1. Дроссели серий SRP03\4\5\6* с плоским проводом

Наименование серии Размеры, мм Диапазон индуктивностей, мкГн. Диапазон токов, А
SRP0310 3.4 x 3.1 x 1 0.47…4.7 1.8…5.6
SRP0312 3.4 x 3.1 x 1.2 0.47…4.7 1.9…6.6
SRP0315 3.4 x 3.1 x 1.5 0.47…4.7 2.3…9
SRP0320 3.4 x 3.1 x 2 0.47…4.7 2.2…7.4
SRP0410 4.4 x 4.1 x 1 0.47…10 1.4…5.2
SRP0412 4.4 x 4.1 x 1.2 0.47…10 1.7…7.6
SRP0415 4.4 x 4.1 x 1.5 0.47…10 1.9…9. 3
SRP0420 4.4 x 4.1 x 2 0.47…10 1.8…10.5
SRP0510 5.4 x 5.1 x 1 0.47…10 1.6…5
SRP0512 5.4 x 5.1 x 1.2 0.47…10 2.1…8.3
SRP0515 5.4 x 5.1 x 1.5 0.47…10 2.4…9.5
SRP0520 5.4 x 5.1 x 2 0.47…10 2.4…12.5
SRP0610 7.1 x 6.7 x 1 0.47…10 2…4.7
SRP0612 7.1 x 6.7 x 1.2 0.47…10 2.7…7.7
SRP0615 7.1 x 6.7 x 1.5 0.47…10 3…12,5
SRP0620 7.1 x 6.7 x 2 0.47…10 3.6…15.5

Дроссели с плоским проводом серий SRP*FA и SRP*CA  разработаны для приложений, требовательных к высокой токовой нагрузке, например для DC/DC, питающих CPU\GPU\ARM, где рабочие токи могут достигать десятков ампер. Сердечник у дросселей данного семейства выполнен из металл-композитного материала (а не феррита), что позволяет получить сверхвысокие токи насыщения, не зависящие от температурного режима. Основные параметры данного семейства представлены в таблице 2.

Таблица 2. Дроссели серий SRP*FA и SRP*CA с плоским проводом

Наименование серии Размеры, мм Диапазон индуктивностей, мкГн Диапазон токов, А
SRP4018FA 4.1 x 4.1 x 1.8 0.33…1.2 9.5…15
SRP4020FA 4.1 x 4.1 x 1.9 0.47…4.7 5.1…13.2
SRP4030FA 4.1 x 4.1 x 2.8 0.9…6.8 4…11.2
SRP5050FA 5.5 x 5.3 x 4.8 5.6…8.2 6.1…7.2
SRP6060FA 6.6 x 6.4 x 5.8 2.2…22 5…14
SRP5030CA 5.5 x 5.3 x 2.9 0.15…4.7 5.9…22.2
SRP6030CA 6.6 x 6.4 x 2.9 0.18…4.5 7…32
SRP6050CA 6.6 x 6.4 x 4.8 1…4.7 8.5…20
SRP7030CA 7. 8 x 7.6 x 2.9 1…8.2 5.9…21.8
SRP1510CA 16.5 x 15.5 x 9.7 4.7…33 18.7…43
SRP1513CA 16.5 x 15.5 x 12.7 4,7…33 19…44
SRP1580CA 16.5 x 15.5 x 7.7 1…5.3 35…80

Дроссели с плоским проводом и ферритовым сердечником серии PQ26* разработаны для приложений с высокой токовой нагрузкой и требованием очень низких активных потерь. Отличительной особенностью данного семейства является экстремально низкое значение параметра DCR (сопротивление на постоянном токе), которое не превышает уровня 2 мОм. Именно с применением дросселей этого семейства можно построить DC/DC-преобразователь с максимальным КПД и минимальными потерями. Основные параметры данного семейства представлены в таблице 3.

Таблица 3. Дроссели серии PQ26* с плоским проводом

Наименование серии Размеры, мм Диапазон индуктивностей, мкГн Диапазон токов, А
PQ2614BHA 28 x 28 x 16 2. 2…33 30
PQ2614BLA 28 x 28 x 16 1…33 30
PQ2617BHA 28 x 28 x 19 3.3…33 28

Заключение

Поскольку в некоторых отраслях в разработках постоянно требуются все более высокие значения тока и более низкие сопротивления по постоянному току, семейство индуктивностей SRP предлагает заказчикам оптимальное решение благодаря технологии плоских проводов и конструкции сердечника из прессованного порошкового железа. Технология применения плоских проводов на высоких частотах позволяет использовать большую площадь поверхности провода для увеличения проводимости.

Эти катушки индуктивности меньше по размеру, имеют повышенный КПД и обеспечивают более высокие значения индуктивности.

Оригинал статьи

Перевел Алексей Катков по заказу АО Компэл

•••

Индуктивность. Виды катушек и контур. Работа и особенности

Индуктивность характеризует магнитные свойства цепи тока. Она прямо пропорциональна магнитному потоку и обратно пропорциональна силе тока в контуре.

Электрический ток во время протекания по контуру образует магнитное поле. Индуктивностью называют способность получать энергию от источника тока и создавать из нее магнитное поле.

При повышении тока на обмотке магнитное поле повышается, а при снижении уменьшается. Катушкой называется винтовая катушка в виде спирали из изолированного провода, с индуктивностью, при малой емкости и сопротивлении которая  имеет единицу измерения Гн (Генри) и определяется по формуле:

L = Φ / I, где L – индуктивность катушки, I – сила тока, Φ – магнитный поток.

Катушка обладает некоторой особенностью. При подаче на нее постоянного напряжения, в ней образуется напряжение, противоположное по знаку, и длящееся очень короткий промежуток времени. Это явление назвали ЭДС самоиндукции. ЭДС – это электродвижущая сила.

При размыкании цепи напряжение и ЭДС суммируются поэтому, сначала ток будет иметь двойную величину, а затем упадет до нуля. Время падения тока зависит от величины индуктивности катушки.

Виды катушек
Катушки можно разделить на типы:
  • С магнитным сердечником. Его материалом может быть сталь, ферритовый сердечник. Они предназначены для увеличения величины индуктивности.
  • Без сердечника. Катушки наматываются в виде спирали, на бумажной трубке. Применяются для создания незначительной индуктивности (до 5 мГн).

Чаще всего применяют сердечники из пластин, выполненных из электротехнической стали, для снижения вихревых токов, а также сердечники в виде ферритовых колец различных размеров (тороидальные), обеспечивающие создание значительной индуктивности, в отличие от обычных цилиндрических сердечников.

Катушки со значительной величиной индуктивности выполняют в виде трансформатора с металлическим сердечником. От обычного трансформатора они отличаются числом обмоток. В такой катушке есть одна первичная обмотка, а вторичной нет.

Особенности
  • При соединении нескольких катушек по параллельной схеме, необходимо следить, чтобы они были расположены на плате друг от друга как можно дальше, во избежание взаимного влияния катушек друг на друга магнитными полями.
  • Расстояние между витками на тороидальном сердечнике не влияет на свойства индуктивной катушки.
  • Для создания наибольшей индуктивности витки на катушке необходимо наматывать вплотную между собой.
  • При использовании в качестве сердечника ферритового цилиндра с наибольшей индуктивностью будет центр.
  • Чем меньше число витков на катушках, тем ниже у них индуктивности.
  • При последовательной схеме соединения катушек, общая индуктивность цепи складывается из индуктивностей каждой катушки.
Емкость катушки

Витки обмотки катушки отделены друг от друга диэлектрическим слоем, поэтому они образуют своеобразный конденсатор, который характеризуется своей емкостью. В катушках, имеющих несколько слоев обмотки, емкость образуется между слоями. В результате, катушка имеет свойство не только индуктивности, но и емкости.

Чаще всего емкость катушки оказывает отрицательное воздействие на элементы электрической схемы. Поэтому от емкости катушки избавляются разными способами. Например, каркас катушки изготавливают особой формы, витки наматывают по специальной технологии. При намотке катушки виток к витку, ее емкость также повышается.

Колебательный контур

Если подключить конденсатор и катушку по схеме, изображенной на рисунке, то получается контур колебаний, который широко применяется в радиотехнических устройствах.

Если навести ЭДС в катушке или зарядить конденсатор, то в контуре будут происходить некоторые колебательные процессы. Конденсатор при разряде возбуждает магнитное поле в катушке индуктивности. При истощении заряда конденсатора, катушка возвращает энергию снова в конденсатор, но с противоположным знаком, с помощью ЭДС самоиндукции. Такой процесс повторяется в виде электромагнитных синусоидальных колебаний.

Частота таких колебаний является резонансной частотой, зависящей от индуктивности катушки и емкости конденсатора. Колебательный контур, соединенный по параллельной схеме имеет значительное сопротивление на частоте резонанса. Это дает возможность применять его для избирательности частоты в цепях входа в радиоаппаратуре, а также в усилителях частоты и схемах генераторов частоты.

При параллельной схеме соединения контура колебаний имеются два реактивных элемента, которые обладают разной силой реактивности. Применение такого типа контура позволяет сделать вывод, что при параллельном соединении элементов необходимо суммировать только их проводимости, а не сопротивления. На частоте резонанса сумма проводимостей элементов контура нулевая, что позволяет говорить о сопротивлении переменному току стремящемуся к бесконечности.

За 1 период колебаний действия контура происходит обмен энергией между катушкой и емкостью. В таком случае образуется контурный ток, значительно превосходящий величину тока во внешней цепи.

Индуктивность и конденсатор

Токоведущие части различных устройств могут образовывать индуктивности. Такими частями являются предохранители, токоотводящие шины, соединительные выводы и другие аналогичные части. Если дополнительно присоединить к конденсатору шины, то образуется индуктивность, которая оказывает влияние на работу электрической цепи. Также, на работоспособность цепи влияет емкость и сопротивление.

Индуктивности, образующияся на частоте резонанса вычисляется по формуле:

Ce = C / (1 – 4Π2f2LC), где Ce – это емкость конденсатора (эффективная), f – частота тока, L – индуктивность катушки, С – действительная емкость, П – число «пи».

Величина индуктивности должна всегда учитываться в схемах с силовыми конденсаторами большой емкости.
В схемах с импульсными конденсаторами важным фактором является значение собственной индуктивности. Разряд таких конденсаторов происходит на индуктивные контуры, делящиеся на виды:
  • Колебательные.
  • Апериодические.

В конденсаторе индуктивность зависит от вида соединения элементов в схеме. При параллельной схеме это значение складывается из индуктивностей элементов схемы. Для снижения индуктивности электрического устройства, необходимо токопроводящие части конденсатора расположить таким образом, чтобы магнитные потоки компенсировались, то есть, проводники с одним направлением тока располагают как можно дальше друг от друга, а с противоположным направлением – рядом друг с другом.

При сближении токоведущих частей и уменьшении диэлектрического слоя можно добиться снижения индуктивности секции конденсатора. Это достигается с помощью разделения одной секции на несколько небольших емкостей.

Похожие темы:
  • Электромагнитные волны. Опыты Герца. Излучения
  • Соленоиды (Часть 1). Виды и устройство. Работа и особенности
  • Катушки индуктивности (Часть 2 Соленоиды). Применение и устройство
  • Индуктивные датчики. Виды. Устройство. Параметры и применение
  • Электрическое поле. Виды и работа. Характеристики и свойства

Основы моделирования катушек индуктивности в COMSOL Multiphysics®

Продолжительность: 1:18:21

Вернуться в Видеогалерею

  • Описание
  • Субтитры