Как обозначается индуктивность: Определение и формулы для расчета и измерения индуктивности: в чем измеряется

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Катушка индуктивности относится к числу элементов, без которых не получится построить приемник, телевизор, радиоуправляемую модель, передатчик, генератор сигналов, модемный преобразователь, сетевой фильтр и т.п.

Катушку индуктивности или просто катушку можно представить в виде нескольких витков провода намотанного в спираль. Ток проходя по каждому витку спирали создает в них магнитное поле, которое пересекаясь с соседними витками наводит в них э.д.с самоиндукции. И чем провод длиннее и большее число витков он образует, тем самоиндукция больше.

Индуктивность

По своей сути индуктивность является электрической инерцией и ее основное свойство состоит в том, чтобы оказывать сопротивление всякому изменению протекающего тока. Если через катушку пропускать определенный ток, то ее индуктивность будет противодействовать как уменьшению, так и увеличению протекающего тока.

В отличие от конденсатора, который пропускает переменный и не пропускает постоянный ток, катушка индуктивности свободно пропускает постоянный ток и оказывает сопротивление переменному току, потому что он изменяется быстрее, чем может изменяться магнитное поле.

И чем больше индуктивность катушки и чем выше частота тока, тем оказываемое сопротивление сильнее. Это свойство катушки применяют, например, в приемной аппаратуре, когда требуется в электрической цепи преградить путь переменному току.

Индуктивность измеряется в генри (Гн), миллигенри (1мГн = 10ˉ3 Гн), микрогенри (1мкГн = 10ˉ6 Гн), наногенри (1нГн = 10ˉ9 Гн) и обозначается латинской буквой L.

Общие свойства катушек индуктивности

В зависимости от требуемой индуктивности и частоты, на которой катушка будет работать, она может иметь самые различные исполнения.

Для высоких частот это может быть простая катушка состоящая из нескольких витков провода или же катушка с сердечником из ферромагнитного материала и иметь индуктивность от нескольких наногенри до нескольких десятков миллигенри. Такие катушки применяются в радиоприемной, передающей, измерительной аппаратуре и т.п.

Катушки, работающие на высоких частотах, можно разделить на катушки контуров, катушки связи и дроссели высокой частоты. В свою очередь катушки контуров могут быть с постоянной индуктивностью и переменной индуктивностью (вариометры).

По конструктивному признаку высокочастотные катушки разделяются на однослойные и многослойные, экранированные и неэкранированные, катушки без сердечников и катушки с магнитными и немагнитными сердечниками, бескаркасные, цилиндрические плоские и печатные.

Для работы в цепи переменного тока низкой частоты, на звуковых частотах, во входных фильтрах блоков питания, в цепях питания осветительного электрооборудования применяются катушки с достаточно большой индуктивностью. Их индуктивность достигает десятки и даже сотни генри, а в обмотках могут создаваться большие напряжения и протекать значительные токи.

Для увеличения индуктивности при изготовлении таких катушек применяют магнитопроводы (сердечники), собранные из отдельных тонких изолированных пластин сделанных из специальных магнитных материалов – электротехнических сталей, пермаллоев и др.

Применение наборных магнитопроводов обусловлено тем, что под действием переменного магнитного поля в сплошном магнитопроводе, который можно рассматривать как множество короткозамкнутых витков, образуются вихревые токи, которые нагревают магнитопровод, бесполезно потребляя часть энергии магнитного поля. Изоляция же между слоями стали оказывается на пути вихревых токов и значительно снижает потери.

Катушки с магнитопроводами из изолированных пластин можно разделить на дроссели и трансформаторы.

Основные параметры катушек индуктивности

Свойства катушек могут быть охарактеризованы четырьмя основными параметрами: индуктивностью, добротностью, собственной емкостью и стабильностью.

1. Индуктивность.

Индуктивность (коэффициент самоиндукции) является основным электрическим параметром и характеризует величину энергии, запасаемой катушкой при протекании по ней электрического тока. Чем больше индуктивность катушки, тем больше энергии она запасает в своем магнитном поле.

Индуктивность зависит от размеров каркаса, формы, числа витков катушки, диаметра и марки провода, а также от формы и материала магнитопровода (сердечника).

В радиолюбительских схемах, как правило, величину индуктивности не указывают, так как радиолюбителя интересует не эта величина, а количество витков провода в катушке, диаметр и марка провода, способ намотки (внавал, виток к витку, крест на крест, секционная намотка) и размеры каркаса катушки.

2. Добротность.

Добротность (Q) характеризуется качеством работы катушки индуктивности в цепях переменного тока и определяется как отношение реактивного сопротивления катушки к ее активному сопротивлению потерь.

Активное сопротивление включает в себя сопротивление провода обмотки катушки; сопротивление, вносимое диэлектрическими потерями в каркасе; сопротивление, вносимое собственной емкостью и сопротивления, вносимые потери в экраны и сердечники.

Чем меньше активное сопротивление, тем выше добротность катушки и ее качество. В большинстве случаев добротность катушки определяют резонансные свойства и к.п.д. контура.
Современные катушки средних размеров имеют добротность около 50 – 300.

3. Собственная емкость.

Катушки индуктивности обладают собственной емкостью, которая увеличивается по мере увеличения числа витков и размеров катушки. Между соседними витками существует межвитковая емкость, из-за которой некоторая часть тока проходит не по проводу, а через емкость между витками, отчего сопротивление между выводами катушки уменьшается.

Все дело в том, что общее напряжение, приложенное к катушке, разделяется на межвитковые напряжения из-за чего между витками образуется электрическое поле, вызывающее скопление зарядов. Витки, разделенные слоями изоляции, образуют обкладки множества маленьких конденсаторов, через которые протекает часть тока, из общей емкости которых и складывается собственная емкость катушки. Таким образом катушка обладает не только индуктивными но и емкостными свойствами.

Собственная емкость является вредным параметром и ее стремятся уменьшить применением специальных форм каркаса и способом намотки провода.

4. Стабильность.

Стабильность катушки характеризуется изменением ее параметров под воздействием температуры, влажности и во времени.

Изменение индуктивности под влиянием температуры характеризуют температурным коэффициентом индуктивности (ТКИ), равным относительному изменению индуктивности при изменении температуры на 1°С. ТКИ катушки определяется способом намотки и качеством диэлектрика каркаса.

Влажность вызывает увеличение собственной емкости и диэлектрических потерь, а также понижает стабильность катушки. Для защиты от действия влажности применяется герметизация или пропитка и обволакивание обмотки негигроскопичными составами.

Такие катушки обладают более низкой добротностью и большой собственной емкостью, но при этом они более устойчивы к воздействию влаги.

Катушки индуктивности с магнитопроводами

Для получения малогабаритных катушек различного назначения применяют магнитопроводы (сердечники), которые изготавливают из магнитодиэлектриков и ферритов. Катушки с магнитопроводами имеют меньшее число витков при заданной индуктивности, малую длину провода и небольшие размеры.

Ценным свойством катушек с магнитопроводами является возможность их подстройки, т.е. изменения индуктивности в небольших пределах путем перемещения внутри катушки специального цилиндрического подстроечника, состоящего из феррита с напрессованной на него резьбовой втулкой.

Магнитодиэлектрики представляют собой измельченное вещество, содержащее в своем составе железо (ферромагнетик), частицы которого равномерно распределены в массе диэлектрика (бакелита или аминопласта). Наиболее широко применяют магнитопроводы из альсифера (сплав алюминия, кремния и железа) и карбонильного железа.

Ферриты представляют собой твердые растворы окислов металлов или их солей, прошедшие специальную термическую обработку (обжиг). Получающееся при этом вещество – полупроводниковая керамика – обладает очень хорошими магнитными свойствами и малыми потерями даже на очень высоких частотах.

Основным достоинством ферритов является высокая магнитная проницаемость, которая позволяет существенно уменьшить размеры катушек.

В старых принципиальных схемах магнитопроводы из магнитодиэлектриков и ферритов обозначались одинаково – утолщенной штриховой линией (рис. а). Впоследствии стандарт ЕСКД оставил этот символ для магнитопроводов из магнитодиэлектрика, а для ферритовых ввел обозначение, ранее применявшееся только для магнитопроводов низкочастотных дросселей и трансформаторов – сплошную жирую линию (рис. б). Однако согласно последней редакции ГОСТ 2.723.68 (март 1983г.) магнитопроводы катушек изображают линиями нормальной толщины (рис. в).

Катушки, индуктивность которых можно изменять с помощью магнитопровода, на электрических схемах указываются при помощи знака подстроечного регулирования, который вводится в ее условное обозначение.

Изменение индуктивности обозначают двумя способами: либо знаком подстроечного регулирования пересекающим обозначения катушки и магнитопровода (рис. а), либо только пересечением магнитопровода с изображением его над катушкой (рис. б).

Экранированные катушки индуктивности

Для устранения паразитных связей, обусловленных внешним электромагнитным полем катушки и влияния на катушку окружающего пространства, ее экранируют, т.е. помещают в замкнутом металлическом экране.

Однако под влиянием экрана изменяются основные электрические параметры катушки: уменьшаются индуктивность и добротность, увеличивается сопротивление и собственная емкость.

Изменение параметров катушки тем больше, чем ближе к ее виткам расположен экран, т.е. изменение параметров зависит от соотношения между размерами катушки и размерами самого экрана.

Для высокочастотных катушек экраны выполняются в виде круглых или прямоугольных стаканов из алюминия, меди или латуни с толщиной стенок 0,3 – 0,5 мм.

Чтобы на схемах обозначить экранированную катушку, ее условное обозначение помещают в знак экранирования, который соединяют с корпусом.

Также необходимо отметить, что экранировать необходимо лишь катушки большого размера, диаметр которых составляет более 15 – 20 мм.

Катушки диаметром не более 4 – 5 мм создают магнитное поле в относительно небольшом пространстве и при удалении таких катушек от других деталей на расстояние в 4 – 5 раз больше их диаметра опасных связей, как правило, не возникает, поэтому они не нуждаются в специальном экранировании.

Обозначение катушек с отводами и начала обмотки

В радио и электротехнической аппаратуре, например, в приемниках или импульсных преобразователях напряжения, иногда используют не всю индуктивность катушки, а только некоторую ее часть. Для таких случаев катушки изготавливают с отводом или отводами.

При разработке некоторых конструкций иногда необходимо строго соблюсти начало и конец обмотки катушки или трансформатора. Чтобы указать, какой из концов обмотки является началом, а какой – концом, у вывода начала обмотки ставят жирную точку.

Для подстройки катушек на частотах свыше 15…20 МГц часто применяют магнитопроводы из немагнитных материалов (меди, алюминия и т.п.). Возникающие в таком магнитопроводе под действием магнитного поля катушки вихревые токи создают свое поле, противодействующее основному, в результате чего индуктивность катушки уменьшается.

Немагнитный магнитопровод-подстроечник обозначают так же, как и ферритовый, но рядом указывают химический символ металла, из которого он изготовлен. На рисунке изображен подстроечник, изготовленный из меди.

Вот и все, что хотел рассказать о катушках индуктивности.
Удачи!

Литература:
1. В. А. Волгов «Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры».
2. В. В. Фролов «Язык радиосхем».
3. М. А. Сгут «Условные обозначения и радиосхемы».

Индуктивность | Страница 3 из 3 | Electronov.net

Основные параметры индуктивностей:

• Номинальная индуктивность:

Заводское значение индуктивности конкретного прибора, измеряется это значение в Генри (производные наноГенри (нГн), микроГенри (мкГн) и т.д). Номинальные значения индуктивностей выбираются из специальных номинальных рядов Е6, Е12, Е24 и т.д.

• Допуск (точность):

Допустимое отклонение величины реальной индуктивности от номинальной. Указывается в процентах от номинального значения индуктивности. Допуск может достигать 20%.

• Ток насыщения:

Величина тока, при достижении которой, происходит интенсивное рассеяние магнитного потока вне сердечника, что вызывает наведение токов индукции в близко расположенных проводниках. При периодическом насыщении возникают всплески помех, частоты которых распространяются и на звуковых частотах, и в радиочастотном диапазоне. Также насыщение сердечника приводит к его перегреву, вплоть до физического разрушения.

• Температурный коэффициент индуктивности:

Параметр, характеризующий зависимость индуктивности катушки от температуры. Температурная нестабильность индуктивности обусловлена целым рядом факторов: при нагреве увеличивается длина и диаметр провода обмотки, увеличивается длина и диаметр каркаса, в результате чего изменяются шаг и диаметр витков; кроме того при изменении температуры изменяются диэлектрическая проницаемость материала каркаса, что ведёт к изменению собственной ёмкости катушки. Очень существенно влияние температуры на магнитную проницаемость ферромагнетика сердечника.

Маркировка индуктивностей:

Кодовая маркировка:

Применяется 2 варианта кодовой маркировки:

1 Вариант: XYZ обозначает XY•10^Z мкГн, причем для индуктивностей менее 10 мкГн десятичным разделителем является буква «R», менее 1 мкГн – буква «N», и в этом случае значение индуктивности в нГн.

Иначе говоря, первые 2 цифры определяют число (мантиссу), а последняя цифра определяет количество нулей (десятичная степень).

2 Вариант: значение номинальной индуктивности непосредственно указано числом в мкГн.

После цифрового кода указывается буквенный код допуска, в случае его отсутствия – допуск 20%.

Например: 102 — это 10•10² мкГн = 1000 мкГн = 1 мГн, допуск — 20%; 6R8J – 6.8 мкГн, допуск — 5%; R68K – 0.68 мкГн, допуск — 10%; 22N – 22 нГн, допуск — 20%; 2N2D – 2.2 нГн, допуск — ±0,3 нГн.

Цветовая маркировка:

Наиболее часто применяется кодировка 4 или 3 цветными кольцами или точками.

Первые две метки указывают на значение номинальной индуктивности (мантисса) в микрогенри (мкГн, uН), третья метка — множитель (десятичная степень), четвертая — допуск. В случае кодирования 3 метками подразумевается допуск 20%. Цветное кольцо, обозначающее первую цифру номинала, может быть шире, чем все остальные.

Условное обозначение индуктивностей на схемах:

1. – бескаркасная индуктивность;
2. – индуктивность с ферритовым сердечником;
3. – индуктивность с сердечником из магнитодиэлектрика, т.е. диэлектрического магнитного материала;
4. – индуктивность с ферритовым сердечником с зазором;
5. – индуктивность с возможностью регулировки положения ферритового сердечника;
6. – переменная индуктивность (вариометр).

Рядом с условным обозначением указывается тип элемента (L) и порядковый номер, также рядом с условным обозначением может указываться (не является обязательным требованием) номинал элемента.

На электрических принципиальных схемах номинальная индуктивность обычно указывается в микрогенри (1 мкГн = 1·10³ нГн = 1·10⁻⁶ Гн).

Внешний вид катушек индуктивности:

ИНДУКТИВНОСТЬ — это… Что такое ИНДУКТИВНОСТЬ?

в электродинамике (коэффициент самоиндукции) (от лат. inductio — наведение, побуждение) — параметр электрич. цепи, определяющий величину эдс самоиндукции, наводимой в цепи при изменении протекающего по ней тока и (или) при её деформации. Термин «И.» употребляется также для обозначения элемента цени (двухполюсника), определяющего её индуктивные свойства (синоним — катушка самоиндукции).И. является количеств. характеристикой эффекта самоиндукции, открытого независимо Дж. Генри (J. Henry) в 1832 и М. Фарадеем (М. Faraday) в 1835. При изменении тока в цепи и (или) при её деформации происходит изменение магн. поля, к-рое, в соответствии с законом индукции, приводит к возникновениювихревого электрич. поля E(r, t )с отличной от нуля циркуляцией

по замкнутым контурам l_i;пронизываемым магн. потоком Ф _i. Внутри проводника вихревое поле Е взаимодействует с порождающим его током и оказывает противодействие изменению магн. потока (Ленца правило). Циркуляция E_i и магн. поток Ф _i существенно зависят от выбора контура l_i внутри проводника конечной толщины. Однако при медленных движениях и квазистацнонарных процессах, когда полный ток

(j — плотностьтока) одинаков для всех нормальных сечений провода S _пр, допустим переход к усреднённым характеристикам: эдс самоиндукции E _си=<E_i> )и сцепленному с проводящим контуром магн. потоку Ф=<Ф _i>_. В предположении о том, что линии тока замыкаются сами на себя при одном обходе по контуру,

где r_^ , — радиус-векторы точек нормального сечения провода, Ф _j(r_^) — магн. поток через поверхность, ограниченную линией тока, проходящей через точку r_^, E_j(r_^) — циркуляция вектора E вдоль этой линии тока, j_n — нормальная к S_np составляющая j. В более сложных ситуациях, когда линии тока замыкаются после неск. обходов по контуру или вообще не являются замкнутыми кривыми, процедура усреднения требует уточнений, однако во всех случаях она должнаудовлетворять энергетич. соотношению: =E _сиI ( Р— суммарная мощность взаимодействия поля с током).Усреднённый магн. поток в случае квазистацнонарных процессов пропорц. току:

Ф=L.I (в СИ), Ф=¹/_c(LI)(в системе СГС). (1)

Коэф. L и Lназ. И. Величина L измеряется в генри, L — в см.

E _си=-d/dt(LI) (в СИ), E_cи⁼-(1/с ²)(d/dt)(LI)(2) (в системе СГС).

Производная по времени от И. определяет ту часть E _си, к-рая связана с деформацией проводящего контура; в случае недеформируемых цепей и квазистационарных процессов И. может быть вынесена из-под знака дифференцирования. энергия, запасённая в создаваемом им магн. поле, записывается в форме, аналогичной выражению для кинетич. энергии.

W^m=¹/₂LI² (в СИ), W^m=¹/₂c²LI² (в системе СГС). (3)

Соотношение (3) позволяет различать И. внутреннюю L_i, определяющую энергию магн. поля, сосредоточенного в проводниках, и внешнюю L_e, связанную с внеш. магн. полем (L=L_i+L_e, L=L_i+L_e). В важном частном случае токовой цепи, выполненной из проводов, толщина к-рых мала по сравнению с радиусамиих изгибов или расстояниями между соседними проводами, можно считать, что структура токов и ближнего магн. поля такая же, как и для прямого провода того же сечения (подобные проводники наз. квазилинейными). В приближении заданной структуры токов, не зависящей от способа их возбуждения, И. определяется только геометрией проводящей цепи (толщиной и длиной проводов и их формой). Для квазилинейного провода кругового сечения L_i=(m₀/8p)m_il (l — длина провода, m_i — магн. проницаемость проводника), а внешняя И. может быть представлена как индуктивность взаимная двух параллельных бесконечно тонких проводящих нитей, одна из к-рых (l₁) совпадает с осевой линией проводника, а другая (l₂) совмещена с его поверхностью:

где r₁, r₂ — радиус-векторы точек на контурах l_l, l₂,m _е — магн. проницаемость окружающей среды [для аналогия, соотношений в системе СГС L «(m₀/4p)L]. Из (4) видно, что L_e логарифмически расходится при стремлении радиуса провода к нулю, поэтому идеализацией бесконечно тонкого провода нельзя пользоваться при описании явлений самоиндукции. Приближённые вычисления интеграла в (4) с учётом внутренней И. дают:

где l и а — длина и радиус провода. Это выражение обладает логарифмич. точностью — его относит. погрешность порядка величины l/ln(l/a). Примеры типичных электрич. цепей и выражения для их И. приведены на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Круговой виток. Индуктивность витка (проводящего тора): L=m₀R(ln(8R/r)-2+¹/₄m_i), Гн, r<<R.

Особое значение в электротехнике и радиотехнике имеют проволочные катушки с достаточно плотной намоткой — соленоиды (рис. 3), применяемые для увеличения И. Поскольку И. цепей, в к-рые включены соленоиды, ими в основном и определяются, принято говорить об И. соленоида. Под величиной И. идеальногосоленоида понимают И. эфф. проводящей поверхности (совпадающей с его каркасом), по к-рой протекают азимутальные поверхностные токи с плотностью j _пов=Ik (I — ток в соленоиде, k — число витков на единице длины).

Понятие И. допускает обобщение на быстропеременные гармонич. ехр(iwt)-процессы, при описании к-рых нельзя пренебрегать запаздыванием эл.-магп. взаимодействий, скин-эффектом в проводниках, дисперсией среды. Комплексные амплитуды тока I_w и эдс самоиндукции E_w связаны соотношением:

И. L(w) зависит от частоты (как правило, уменьшается с её ростом). Эфф. сопротивление R_L(w) определяет часть энергетич. потерь, в т. ч. потери на излучение, и связано с L(w) Крамерса — Кронига соотношением:

где интеграл берётся в смысле гл. значения. На низких частотах сопротивлением R_L(w) можно пренебречь, тогда E_w и I_w сдвинуты по фазе на p/2. Соотношение (3) для высокочастотных процессов преобразуется к виду:

где W^m_w — усреднённая по периоду колебаний энергия ближних (квазистационарных) магн. полей (полная магн. энергия поля не определена из-за линейно растущей во времени энергии поля излучения).Если в цепи действует гармонич. сторонняя эдс , то во втором законе Кирхгофа величина E_w может быть перенесена (со сменой знака) в правую часть равенства:

где С —ёмкость, включённая в цепь. Соотношение (9) позволяет трактовать величину Z_L=iwLкак индуктивную часть импеданса цепи (при атом Z_C=-i/w С —ёмкостная, a Z_R=R— активная части полного импеданса Z=Z_L+Z_C+Z_R). Принято считать, что импеданс двухполюсника имеет индуктивный характер, если его мнимая часть больше нуля [если рассматриваются ехр (-iwt)-процессы, то меньше нуля]. В технике довольно часто И. наз. любой двухполюсник, импеданс к-рого имеет индуктивный характер п в опредсл. диапазоне частот линейно зависит от w. Если индуктивные элементы выполнены в виде катушек самоиндукции, то считать их двухполюсниками можно, вообще говоря, только в том случае, когда взаимодействие через магн. поля между ними и с др. элементами цепи пренебрежимо мало. Тогда их импедансы можно складывать в соответствии с правилами Кирхгофа: при последовательном соединении , а при параллельном При описании сильноточных цепей часто требуется обобщение понятия И. на случай нелинейных систем. Если неподвижный проводящий контур помещён всреду, в к-рой вектор магн. индукции В и напряжённость магн. поля Н связаны нелинейным локальным соотношением: B(r, t)=B[H(r, t)], то сцепленный с контуром магн. поток можно считать однозначной ф-цией тока Ф=Ф(I). В соответствии с законом индукции Фарадея, эдс самоиндукции в контуре равна:

Величина L _Д(I)=d Ф /dIназ. дифференциальной (или иногда динамической) И. Выражение для запасённой энергии пост. тока приобретает вид:

B линейном приближении (при I «0) L _Д «L и выражения (10), (11) переходят в (2) и (3) соответственно. Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества9 изд., М., 1976; Калантаров П. Л., Цейтлин Л. А. Расчет индуктивностей, 3 изд., Л., 1986; Ландау Л. Д. Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, 2 изд. М., 1982. М. А. Миллер, Г. В. Пермитин

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

Цветовая и кодовая маркировка индуктивностей

Цветовая и кодовая маркировка индуктивностей

   В соответствии с Публикацией IEC 62 для индуктивностей кодируется номинальное значение индуктивности и допуск, т.е. допускаемое отклонение от указанного номинала. Наиболее часто применяется кодировка 4 или 3 цветными кольцами или точками. Первые две метки указывают на значение номинальной индуктивности в микрогенри (мкГн), третья метка — множитель, четвертая — допуск. В случае кодирования 3 метками подразумевается допуск 20%. Цветное кольцо, обозначающее первую цифру номинала, может быть шире, чем все остальные.

Рис. 2

Таблица 1

Рис. 2

Кодовая маркировка

   Обычно для индуктивностей кодируется номинальное значение индуктивности и допуск, т.е. допускаемое отклонение от указанного номинала. Номинальное значение кодируется цифрами, а допуск — буквами. Применяется два вида кодирования.

А. Кодированная маркировка

   Первые две цифры указывают значение в микрогенри (мкГн), последняя — количество нулей. Следующая за цифрами буква указывает на допуск. Например, код 101J обозначает 100 мкГн ±5%. Если последняя буква не указывается —допуск 20%. Исключения: для индуктивностей меньше 10 мкГн роль десятичной запятой выполняет буква R, а для индуктивностей меньше 1 мкГн — буква N.

Допуск:

   D=±0,3 нГн; J=±5%; К=±10%; M=±20%

Примеры обозначений:

Таблица 2

Код	Обозначение
22N	22 нГн ±20%
R10M	0,10 мкГн±20%
R15M	0,15 мкГн±20%
R22M	0,22 мкГн ±20%
R33M	0,33мкГн+20%
R47M	0,47мкГн±20%
R68M	0,68 мкГн +20%
1R0M	1,2мкГн ±20%

Таблица 3

Код	Обозначение
2R2K	2,2 мкГн±10%
3R3K	3,3 мкГн ±10%
4R7K	4,7 мкГн±10%
6R8K	6,8 мкГн±10%
100К	10 мкГн±10%
150К	15 мкГн±10%
220К	22 мкГн±10%
33ОК	33 мкГн±10%

Таблица 4

Код	Обозначение
680К	68 мкГн ± 10%
101К	100мкГн±10%
151К	150 мкГн ± 10%
221K	220 мкГн ±10%
331К	33ОмкГн ±10%
471J	470 мкГн ±5%
681J	680 мкГн ±5%
102	1000 мкГн±20%

Рис. 3

В. Непосредственная маркировка

   Индуктивности маркируются непосредственно в микрогенри (мкГн). В таких случаях маркировка 680К будет означать не 68 мкГн ±10%, как в случае А, а 680 мкГн ±10%.

Катушка индуктивности. Обозначение на схеме и примеры её использования в электронике.

Обозначение, параметры и разновидности катушек индуктивности

Одним из самых известных и необходимых элементов аналоговых радиотехнических схем является катушка индуктивности. В цифровых электронных схемах индуктивные элементы практически потеряли свою актуальность и применяются только в устройствах питания как сглаживающие фильтры.

Катушки индуктивности на принципиальных схемах обозначаются латинской буквой “L” и имеют следующее изображение.

Разновидностей катушек индуктивности существуют десятки. Они бывают высокочастотные, низкочастотные, с подстроечными сердечниками и без них. Бывают катушки с отводами, катушки, рассчитанные на большие напряжения. Вот так, например, выглядят бескаркасные катушки.

Катушки для СВЧ аппаратуры называются микрополосковыми линиями. Они даже внешне не похожи на катушки. С катушками индуктивности связан такой эффект как резонанс и гениальный Никола Тесла получал на резонансных трансформаторах миллионы вольт.

Основной параметр катушки это её индуктивность. Величина индуктивности измеряется в Генри (Гн, англ. – «H»). Это достаточно большая величина и поэтому на практике применяют меньшие значения (мГн, mH – миллигенри и мкГн, μH– микрогенри) соответственно 10^-3 и 10^-6 Генри. Величина индуктивности катушки указывается рядом с её условным изображением (например, 100 μH). Чтобы не запутаться в микрогенри и миллигенри, советую узнать, что такое сокращённая запись численных величин.

Многие факторы влияют на индуктивность катушки. Это и диаметр провода, и число витков, а на высоких частотах, когда применяют бескаркасные катушки с небольшим числом витков, то индуктивность изменяют, сближая или раздвигая соседние витки.

Часто для увеличения индуктивности внутрь каркаса вводят сердечник из ферромагнетика, а для уменьшения индуктивности сердечник должен быть латунным. То есть можно получить нужную индуктивность не увеличением числа витков, что ведёт к увеличению сопротивления, а использовать катушку с меньшим числом витков, но использовать ферритовый сердечник. Катушка индуктивности с сердечником изображается на схемах следующим образом.

В реальности катушка с сердечником может выглядеть так.

Также можно встретить катушки индуктивности с подстроечным сердечником. Изображаются они вот так.

Катушка с подстроечным сердечником вживую выглядит так.

Такая катушка, как правило, имеет сердечник, положение которого можно регулировать в небольших пределах. При этом величина индуктивности также меняется. Подстроечные катушки индуктивности применяются в устройствах, где требуется одноразовая подстройка. В дальнейшем индуктивность не регулируют.

Наряду с подстроечными катушками можно встретить и катушки с регулируемой индуктивностью. На схемах такие катушки обозначаются вот так.

В отличие от подстроечных катушек, регулируемые катушки индуктивности допускают многократную регулировку положения сердечника, а, следовательно, и индуктивности.

Ещё один параметр, который встречается достаточно часто это добротность контура. Под добротностью понимается отношение между реактивным и активным сопротивлением катушки индуктивности. Добротность обычно бывает в пределах 15 – 350.

На основе катушки индуктивности и конденсатора выполнен самый необходимый узел радиотехнических устройств, колебательный контур. На схеме изображён входной контур простого радиоприёмника рассчитанного на работу в диапазонах средних и длинных волн.

В настоящее время в этих диапазонах станций практически нет. Катушка индуктивности L1 имеет достаточно большое число витков, чтобы перекрыть диапазон по максимуму. Для улучшения приёма к первой обмотке L1 подключается внешняя антенна. Это может быть простой кусок проволоки длиной в пределах двух метров.

Благодаря большому числу витков в индуктивности L1 присутствует целый спектр частот и как минимум пять — шесть работающих радиостанций. Две индуктивности L1 и L2 намотанные на одном каркасе представляют собой высокочастотный трансформатор. Для того чтобы выделить на катушке индуктивности L2 станцию, работающую, допустим на частоте 650 КГц необходимо с помощью переменного конденсатора C1 настроить колебательный контур на данную частоту.

После этого выделенный сигнал можно подавать на базу транзистора усилителя высокой частоты. Это одно из применений катушки индуктивности. Точно на таком же принципе построены выходные каскады радио- и телевизионных передатчиков только наоборот. Антенна не принимает слабый сигнал, а отдаёт в пространство ЭДС.

Примеров использования катушки индуктивности великое множество. На рисунке изображён весьма несложный, но хорошо зарекомендовавший себя в работе сетевой фильтр.

Фильтр состоит из двух дросселей (катушек индуктивности) L1 и L2 и двух конденсаторов С1 и С2. на старых схемах дроссели могут обозначаться как Др1 и Др2. Сейчас это редкость. Катушки индуктивности намотаны проводом ПЭЛ-0,5 – 1,5 мм. на каркасе диаметром 5 миллиметров и содержат по 30 витков каждая. Очень хорошо параллельно сети 220V подключить варистор. Тогда защита от бросков сетевого напряжения будет практически полной. В качестве конденсаторов лучше не использовать керамические, а поискать старые, но надёжные МБМ на напряжение не менее 400V.

Вот так выглядит дроссель входного фильтра компьютероного блока питания ATX.

Как видно, он намотан на кольцеобразном сердечнике. На схеме он обозначается следующим образом. Точками отмечены места начала намотки провода. Это бывает важно, так как это влият на направление магнитного потока.

Выходные выпрямители современного импульсного блока питания всегда конструируют по двухполупериодным схемам. Широко известный выпрямительный диодный мост, у которого большие потери практически не используют. В двухполупериодных выпрямителях используют сборки из двух диодов Шоттки. Самая важная особенность выпрямителей в импульсных блоках питания это фильтры, которые начинаются с дросселя (индуктивности).

Напряжение, снимаемое с выхода выпрямителя обладающего индуктивным фильтром, зависит кроме амплитуды ещё и от скважности импульсов, поэтому очень легко регулировать выходное напряжение, регулируя скважность входного. Процесс регулирования скважности импульсов называют широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), а в качестве управляющей микросхемы используют ШИМ контроллер.

Поскольку амплитуда напряжения на входах всех выпрямителей изменяется одинаково, то стабилизируя одно напряжение, ШИМ контроллер стабилизирует все. Для увеличения эффекта, дроссели всех фильтров намотаны на общем магнитопроводе.

Именно таким образом устроены выходные цепи компьютерного блока питания формата AT и ATX. На его печатной плате легко обнаружить дроссель с общим магнитопроводом. Вот так он выглядит на плате.

Как уже говорилось, этот дроссель не только фильтрует высокочастотные помехи, но и играет важную роль в стабилизации выходных напряжений +12, -12, +5, -5. Если выпаять этот дроссель из схемы, то блок питания будет работать, но вот выходные напряжения будут «гулять» причём в очень больших пределах – проверено на практике.

Так магнитопровод у такого дросселя общий, а катушки индуктивности электрически не связаны, то на схемах такой дроссель обозначают так.

Здесь цифра после точки (L1.1; L1.2 и т.д.) указывает на порядковый номер катушки на принципиальной схеме.

Ещё одно очень хорошо известное применение катушки индуктивности это использование её в системах зажигания транспортных средств. Здесь катушка индуктивности работает как импульсный трансформатор. Она преобразует напряжение 12V с аккумулятора в высокое напряжение порядка нескольких десятков тысяч вольт, которого достаточно для образования искры в свече зажигания.

Когда через первичную обмотку катушки зажигания протекает ток, катушка запасает энергию в своём магнитном поле. При прекращении прохождения тока в первичной обмотке пропадающее магнитное поле индуцирует во вторичной обмотке мощный короткий импульс напряжением 25 – 35 киловольт.

Импульсный трансформатор из тех же катушек индуктивности является основным узлом хорошо известного устройства для самообороны как электорошокер. Схем может быть несколько, но принцип один: преобразование низкого напряжения от небольшой батарейки или аккумулятора в импульс слабого тока, но очень высокого напряжения. У серьёзных моделей напряжение может достигать 75 – 80 киловольт.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Понимание Индуктивности »Электроника Примечания

Понимание основ индуктивности позволяет более эффективно использовать индукторы и трансформаторы.

---

Индуктивность и трансформатор Учебник включает в себя:
Индуктивность Символы Закон Ленца Собственная индуктивность Расчеты индуктивного сопротивления Теория индуктивного сопротивления Индуктивность проводов и катушек трансформеры

---

Индуктивность является ключевым параметром в электрических и электронных цепях.Подобно сопротивлению и емкости, это основное электрическое измерение, которое в той или иной степени влияет на все цепи.

Индуктивность используется во многих областях электрических и электронных систем и цепей. Компоненты могут иметь различные формы и могут называться различными именами: катушки, катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы. , , Каждый из них также может иметь множество различных вариантов: с сердечниками и без сердечников, а материалы сердечника могут быть разных типов.

Понимание индуктивности и различных форм и форматов индукторов и трансформаторов помогает понять, что происходит в электрических и электронных цепях.

Термин индуктивность был введен Оливером Хевисайдом в 1886 году. Обычно используется символ L для индукторов, показанных на принципиальных схемах, и индуктивности в уравнениях после физика Генриха Ленца.

Основы индуктивности

Индуктивность — это способность индуктора накапливать энергию, и она делает это в магнитном поле, которое создается потоком электрического тока.

Энергия требуется для установки магнитного поля, и эта энергия должна высвобождаться при падении поля.

В результате магнитного поля, связанного с протеканием тока, индукторы генерируют противоположное напряжение, пропорциональное скорости изменения тока в цепи.

Индуктивность вызвана магнитным полем, создаваемым электрическими токами, протекающими внутри электрической цепи. Обычно катушки из проволоки используются в качестве катушки, увеличивающей связь магнитного поля и увеличивающей эффект.

Существует два способа использования индуктивности:

• Самоиндуктивность: Самоиндуктивность — это свойство цепи, часто катушки, при которой изменение тока вызывает изменение напряжения в этой цепи из-за магнитного эффекта, вызванного протеканием тока.Можно видеть, что самоиндуктивность относится к одной цепи — другими словами, это индуктивность, обычно внутри одной катушки. Этот эффект используется в одиночных катушках или дросселях.
  
• Взаимная индуктивность: Взаимная индуктивность — это индуктивный эффект, когда изменение тока в одной цепи вызывает изменение напряжения на второй цепи в результате воздействия магнитного поля, связывающего обе цепи. Этот эффект используется в трансформаторах.

Определение единицы индуктивности

При обозначении индуктора на принципиальной схеме или в уравнении обычно используется символ «L».На принципиальных схемах индукторы обычно пронумерованы, L1, L2 и т. Д.

Единицей индуктивности СИ является Генри, H, который можно определить с точки зрения скорости изменения тока и напряжения.

Определение Генри:

Индуктивность цепи составляет один Генри, если скорость изменения тока в цепи составляет один ампер в секунду, и это приводит к электродвижущей силе в один вольт.

Один генри равен 1 Wb / A.

Индуктивность — что происходит

Когда ток протекает внутри проводника, будь то прямой или в форме катушки, вокруг него создается магнитное поле, и это влияет на то, каким образом создается ток после замыкания цепи.

С точки зрения того, как индуктивность влияет на электрическую цепь, она помогает понять, как работает схема, сначала для постоянного тока, а затем для переменного тока. Хотя они следуют одним и тем же законам и дают одинаковые результаты, это помогает объяснению, пример постоянного тока проще, и тогда это объяснение можно использовать в качестве основы для случая переменного тока.

• Постоянный ток: По мере замыкания цепи начинает течь ток.Когда ток увеличивается до своего постоянного значения, магнитное поле, которое он создает, накапливается до его окончательной формы. Когда это происходит, магнитное поле изменяется, поэтому оно индуцирует напряжение обратно в саму катушку, как и следовало ожидать в соответствии с законом Ленца.
  Индуктор в цепи с аккумулятором и резистором Постоянная времени Т в секундах цепи, которая будет включать в себя значение индуктивности L Генри и соответствующее сопротивление цепи, R Ом, может быть рассчитана как L / R.T — это время, когда ток I ампер поднимается до 0,63 от своего окончательного значения установившегося состояния V / R. Энергия, запасенная в магнитном поле, составляет 1/2 л I ² .
  Увеличение тока при установлении постоянного напряжения на индуктивности Когда ток отключен, это означает, что сопротивление цепи резко возрастает до бесконечности. Это означает, что отношение L / R становится очень маленьким, а магнитное поле падает очень быстро. Это представляет собой большое изменение в магнитном поле, и, соответственно, индуктивность пытается поддерживать ток, и обратная ЭДС устанавливается для противодействия этому, возникающему из энергии, запасенной в магнитном поле.Напряжения означают, что искры могут появиться на контакте переключателя, особенно когда контакт оборван. Это приводит к точечным контактам и износу любых механических переключателей. В электронных схемах эта обратная ЭДС может разрушить полупроводниковые устройства, и поэтому часто используются способы уменьшения этой обратной ЭДС.
• Переменный ток: В случае переменного тока, проходящего через индуктор, используются те же основные принципы, но, поскольку форма сигнала является повторяющейся, мы склонны смотреть на то, как индуктор реагирует немного по-другому, так как это удобнее.

  По своей природе переменная форма волны постоянно меняется. Это означает, что результирующее магнитное поле всегда будет изменяться, и всегда будет создаваться индуцированная обратная ЭДС. Результатом этого является то, что индуктор препятствует протеканию переменного тока через него в результате индуктивности. Это в дополнение к сопротивлению, вызванному но омическим сопротивлением провода.

  Это означает, что если омическое сопротивление индуктора низкое, он будет пропускать постоянный ток, постоянный ток с небольшими потерями, но он может представлять высокий импеданс для любого высокочастотного сигнала.Эта характеристика индуктора может использоваться для обеспечения того, чтобы любые высокочастотные сигналы не проходили через индуктор.

Еще один аспект индуктивности состоит в том, что реактивное сопротивление индуктора и конденсатора может действовать вместе в цепи, чтобы нейтрализовать друг друга. Это называется резонансом и широко используется в полосовых фильтрах.

Индуктивность проводов и катушек

Прямые провода и катушки имеют индуктивность. Обычно катушки используются для катушек индуктивности, потому что соединение магнитного поля между различными витками катушки увеличивает индуктивность и позволяет удерживать провод в меньшем объеме.

Для большинства низкочастотных применений индуктивность прямого провода можно игнорировать, но по мере увеличения частоты в области ОВЧ и за ее пределами индуктивность самого провода может стать значительной, и соединения должны быть короткими, чтобы минимизировать эффекты ,

Имеются расчеты

, позволяющие достаточно точно рассчитать индуктивность проводов, но индуктивность катушек немного сложнее и зависит от множества факторов, включая форму катушки и постоянство материала внутри и вокруг катушки. ,

Индуктивность является ключевым аспектом проводов и катушек. Индуктивность является незаменимой характеристикой, которая может быть использована для многих целей.

Более основные понятия:
Напряжение Текущий сопротивление емкость Мощность трансформеры РЧ шум Децибел, дБ Q, добротность
Возврат в меню основных понятий. , ,

.

Индуктивность

• Изучив этот раздел, вы сможете описать:
• • Единица индуктивности.
• • Факторы, влияющие на индуктивность.
• • Напряжение и e.m.f.
• • Самоиндукция.
• • Назад по.м.ф. и его последствия.

Индуктивность

Ток, генерируемый в проводнике изменяющимся магнитным полем, пропорционален скорости изменения магнитного поля.Этот эффект называется ИНДУКТИВНОСТЬЮ и обозначается символом L. Он измеряется в единицах, называемых Генри (H), названных в честь американского физика Джозефа Генри (1797-1878). Один генри — это величина индуктивности, необходимая для создания эдс 1 вольт в проводнике, когда ток в проводнике изменяется со скоростью 1 Ампер в секунду. Генри является довольно большой единицей для использования в электронике, с милли-генри (мГн) и микро-генри (мкГн), более распространенными. Эти единицы описывают одну тысячную и одну миллионную часть Генри соответственно.

Хотя Генри дается символ (заглавная буква) H — имя Генри, применительно к единице индуктивности используется строчная буква h. Генри во множественном числе могут быть генри или генри; Американский национальный институт стандартов и технологий рекомендует использовать в американских публикациях генри.

Факторы, влияющие на индуктивность.

Количество индуктивности в индуктивности зависит от:

• а. Количество витков провода в индуктивности.
• б.Материал ядра.
• гр. Форма и размер ядра.
• д. Форма, размер и расположение проволоки, из которой состоят катушки.

Поскольку индуктивность (в Генри) зависит от очень многих переменных величин, довольно трудно точно рассчитать; многочисленные формулы были разработаны для учета различных конструктивных особенностей. Кроме того, эти формулы часто должны использовать специальные константы и таблицы данных преобразования для работы с необходимой степенью точности.Использование компьютерных программ и автоматизированного проектирования несколько облегчило ситуацию. Однако внешние эффекты, вызванные другими компонентами и проводкой рядом с индуктором, также могут влиять на его значение индуктивности после его сборки в цепи, поэтому, когда требуется точное значение индуктивности, одним из подходов является расчет приблизительного значения и расчет индуктор, так что он регулируется.

Типичная формула для аппроксимации значения индуктивности индуктора приведена ниже.Эта конкретная версия предназначена для расчета индуктивности «соленоида, намотанного одним слоем витков бесконечно тонкой ленты, а не проволоки, и с витками, равномерно и близко расположенными».

Рис. 3.2.1 Миниатюрный переменный индуктор.

Где:

• L — индуктивность по Генри.
• d — диаметр катушки в метрах.
• n — число витков в катушке.
• l — длина катушки в метрах.

Для катушек, не соответствующих точно приведенным выше техническим требованиям, должны быть включены дополнительные факторы. На рис. 3.2.1 показан один из способов получения достаточно точной индуктивности, используемой в некоторых ВЧ и РЧ цепях. Миниатюрный индуктор намотан на пластиковую форму, в которую ввинчен ферритовый сердечник (железная пыль), чтобы обеспечить сердечник, дающий нужную индуктивность.

Напряжение и э.м.ф.

Напряжение , наведенное в проводник, называется e.m.f. (электродвижущая сила), потому что его источником является изменение магнитного поля вокруг и снаружи проводника. Любое внешнее напряжение (в том числе напряжение, создаваемое внешней батареей или источником питания) называется e.m.f., в то время как напряжение (разность потенциалов или внутреннее напряжение) на внутреннем компоненте в цепи называется напряжением.

Назад по э.ф.

Обратный e.m.f. (также называемый счетчиком e.m.f.) представляет собой ЭДС, создаваемую через индуктор изменяющимся магнитным потоком вокруг проводника, вызванным изменением тока в индуктивности.Его значение можно рассчитать по формуле:

Где:

• E — это индуцированная спина e.m.f. в вольтах
• L — индуктивность катушки в генри.
• ΔI — изменение тока в амперах.
• Δt — время, необходимое для изменения тока в секундах.

Примечания:

Δ (греч. D — дельта) обозначает разницу или изменение свойства.

Таким образом, формула описывает обратную ЭДС как зависящую от индуктивности (в Генри), умноженной на скорость изменения тока (в амперах в секунду).

Знак минус перед L указывает, что полярность индуцированной обратной эдс будет изменена по сравнению с изменяющимся напряжением на проводнике, которое первоначально вызывало изменяющийся ток и, следовательно, изменяющееся магнитное поле.

Помните, что при работе с практическими значениями в милли- или микрогенри все значения, используемые в формуле, должны быть преобразованы в стандартные значения ампер и секунд Генри, как описано в нашей брошюре «Советы по математике».

Пример

Поскольку значение обратной ЭДС зависит от скорости изменения тока, оно будет наибольшим, когда произойдет самое быстрое изменение.Например, скорость изменения чрезвычайно высока всякий раз, когда ток через индуктор отключается; тогда изменение может быть от максимума до нуля всего за несколько миллисекунд.

Представьте, что индуктор 200 мГн, подключенный к источнику питания 9 В, пропускает ток 2 А. Когда ток отключается, он падает до нуля через 10 мсек, что будет генерировать обратная эдс на катушке?

E = 200 мГн x 2A / 10 мс

или

E = 200 x 10 ^-3 x 2/10 x 10 ^-3

= 40 вольт

Таким образом, обратная ЭДС, генерируемая при выключении, более чем в 4 раза превышает напряжение питания!

Эти импульсы высокого напряжения, возникающие при отключении индуктивного элемента, такого как двигатель или катушка реле, могут привести к повреждению выходного транзистора или интегральной схемы, переключающей устройство.Поэтому существенная защита обеспечивается включением диода в выходной каскад, как показано на рис. 3.2.2 и 3.2.3

Защита от ЭМП

Рис. 3.2.2 Задняя часть Диод защиты.

Защитный диод на рис. 3.2.2, подключенный через индуктор, обычно имеет обратное смещение, так как напряжение на его катоде, подключенном к шине питания + V, будет более положительным, чем его анод на коллекторе транзистора. Однако при выключении большой скачок напряжения противоположной полярности появляется на катушке индуктивности из-за коллапсирующего магнитного поля.Во время этого скачка напряжения коллектор транзистора может иметь более высокий потенциал, чем источник питания, за исключением того, что если это произойдет, диод станет смещенным в прямом направлении и предотвратит повышение напряжения коллектора выше, чем шина питания.

Рис. 3.2.3 Защитные диоды в ULN2803.

На Рис. 3.2.3 показан популярный И.С. (ULN2803) для переключения индуктивных нагрузок. Выходы восьми инвертирующих усилителей каждый защищен диодом, общие катоды которого подключены к положительной шине питания + V на выводе 10.

Самоиндукция

То, как работает самоиндукция, зависит от двух взаимосвязанных действий, происходящих одновременно, и от каждого из этих действий в зависимости от другого.

Акция 1.

Любой проводник, в котором меняется ток, будет создавать вокруг себя изменяющееся магнитное поле.

Акция 2.

Любой проводник в ИЗМЕНЯЕМОМ магнитном поле будет иметь измененную ЭДС, индуцированную в него.Значение этой индуцированной ЭДС и величина индуцированного тока, который она производит в проводнике, будет зависеть от скорости изменения магнитного поля; чем быстрее изменяется поток поля, тем больше будет индуцированный э.м.ф. и его последующее течение.

Эффект индуктора, индуцирующего ЭДС в себя, называется самоиндукцией (но часто упоминается просто как Индукция). Когда индуктор индуцирует эдс в отдельный соседний индуктор, это называется взаимной индукцией и является свойством, используемым трансформаторами.

Изменяющееся магнитное поле, создаваемое вокруг проводника изменяющимся током в проводнике, вызывает изменение ЭДС на этом проводнике. Эта изменяющаяся ЭДС, в свою очередь, создает переменный ток, протекающий в направлении, противоположном исходному току. Следовательно, изменения в этом токе противодействуют изменениям в исходном токе.

Следовательно, действие действия 2 заключается в ограничении изменений, происходящих из-за действия 1. Если исходный ток увеличивается, индуцированный ток замедлит скорость увеличения.Точно так же, если исходный ток уменьшается, индуцированный ток замедлит скорость снижения. Общий результат этого заключается в уменьшении амплитуды переменного тока через индуктор, а также в уменьшении амплитуды переменного напряжения на индуктивности.

Поскольку сила магнитного поля, создаваемого исходным током, зависит от скорости (скорости) изменения тока, индуктор уменьшает поток переменного тока (AC) больше на высоких частотах, чем на низких.Этот ограничивающий эффект, создаваемый индуцированной ЭДС, будет больше на более высоких частотах, потому что на высоких частотах ток и, следовательно, поток изменяется быстрее. Название, данное этому эффекту, — Индуктивная реактивность.

Индуктивное сопротивление.

Reactance создает противодействие потоку переменного тока. Как и сопротивление, оно измеряется в омах, но поскольку сопротивление имеет одинаковое значение на любой частоте, а сопротивление переменному току в индуктивности изменяется в зависимости от частоты, его нельзя назвать сопротивлением.Вместо этого он называется Reactance (X). Конденсаторы также обладают свойством реактивного сопротивления, но они реагируют на частоту по-другому, поэтому существует два типа реактивного сопротивления; Индукторы имеют индуктивное сопротивление (X _L ), а конденсаторы имеют емкостное сопротивление (X _C ).

,

Индуктивность | электроника | Britannica

Индуктивность , свойство проводника (часто в форме катушки), которое измеряется величиной электродвижущей силы или напряжения, индуцированного в нем, по сравнению со скоростью изменения электрического тока, который производит напряжение Постоянный ток создает стационарное магнитное поле; постоянно меняющийся ток, переменный ток или флуктуирующий постоянный ток создают переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует электродвижущую силу в проводнике, который присутствует в поле.Размер индуцированной электродвижущей силы пропорционален скорости изменения электрического тока. Коэффициент пропорциональности называется индуктивностью и определяется как значение электродвижущей силы, индуцированной в проводнике, деленное на величину скорости изменения тока, вызывающего индукцию.

Британика Викторина

Гаджеты и технологии: факты или вымысел?

Флэш-память чаще всего используется в портативных устройствах.

Если электродвижущая сила индуцируется в проводнике, который отличается от того, в котором ток изменяется, это явление называется взаимной индукцией, примером которой является трансформатор. Однако изменяющееся магнитное поле, вызванное переменным током в проводнике, также индуцирует электродвижущую силу в самом проводнике, который несет изменяющийся ток. Такое явление называется самоиндукцией, а отношение индуцированной электродвижущей силы и скорости изменения тока определяется как самоиндукция.

Самоиндуцированная электродвижущая сила противостоит изменению, которое ее вызывает. Следовательно, когда ток начинает течь через катушку провода, он подвергается противодействию своему течению в дополнение к сопротивлению металлической проволоки. С другой стороны, когда электрическая цепь, несущая постоянный ток и содержащая катушку, внезапно открывается, коллапсирующее и, следовательно, уменьшающееся магнитное поле вызывает индуцированную электродвижущую силу, которая стремится поддерживать ток и магнитное поле и может вызвать искру между контактами выключателя.Таким образом, самоиндуктивность катушки или просто ее индуктивность можно рассматривать как электромагнитную инерцию, свойство, которое противостоит изменениям как в токах, так и в магнитных полях.

Индуктивность зависит от размера и формы данного проводника, количества витков, если это катушка, и типа материала рядом с проводником. Катушка, намотанная на сердечник из мягкого железа, намного более эффективно подавляет увеличение тока, чем та же катушка с воздушным сердечником. Железный сердечник увеличивает индуктивность; при той же скорости изменения тока в катушке присутствует большая противодействующая электродвижущая сила (обратная эдс), чтобы подавить ток.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Единицей магнитной индуктивности является генри, названный в честь американского физика 19-го века Джозефа Генри, который впервые признал феномен самоиндукции. Один генри эквивалентен одному вольту, деленному на один ампер в секунду. Если ток, изменяющийся со скоростью один ампер в секунду, индуцирует электродвижущую силу в один вольт, цепь имеет индуктивность одного Генри, относительно большую индуктивность.

Джозеф Генри. Hulton Archive / Getty Images .

Введение в индукторы — что такое индуктор, основы, типы и работа индукторов

Один пассивный компонент, который всегда остается неясным, — это индуктивности . Это структуры, подобные катушке, которые вы найдете в большинстве силовых электронных схем, и именно благодаря своим свойствам ваши трансформаторы работают. Причина, по которой многие люди не понимают индукторов, заключается в том, что они изменяют не только электрическое поле, но и магнитное поле вокруг него. В этом уроке мы поймем основы Inductor и расскажем о нем, чтобы мы знали, как и когда его использовать в наших приложениях.

Что такое индуктор?

Индуктор , пожалуй, самый простой из всех электронных компонентов, сконструированный во многом как резистор — простая длина провода, который намотан. Однако здесь сопротивление — это не то свойство, которое мы ищем. Это то, что происходит из-за формы провода — катушки — оно создает магнитное поле, когда через него проходит ток. Это индуцированное магнитное поле придает этому проволоку некоторые интересные электрические свойства, особенно индуктивность, что дает этим частям их имя.

Разница между индуктором и конденсатором

Мы уже узнали о конденсаторе в предыдущей статье. И теперь, когда вы узнали основы индуктора, у вас может возникнуть вопрос: « В чем разница между индуктором и конденсатором? ”

Перво-наперво, прежде всего, накапливается энергия, когда на него подается потенциал напряжения, но конденсатор накапливает энергию в форме электрического поля, а индуктор накапливает энергию в форме магнитного кошачьего.Хорошо, но как это влияет на его производительность.

Нам нужно глубоко вкопаться, чтобы понять это, но сейчас вы можете просто вспомнить, что конденсатор пытается выровнять напряжение в цепи, то есть ему не нравится изменение потенциала на каждом компоненте, и, следовательно, он будет заряжаться. или разрядить, чтобы выровнять напряжение. Индуктор, с другой стороны, не любит изменение тока в цепи, поэтому при изменении тока он будет заряжаться или разряжаться для выравнивания тока в цепи.

Также помните, что индуктор меняет полярность при разряде, поэтому потенциал во время зарядки будет противоположен потенциалу во время разряда.

Символы для индукторов

Как и многие другие электронные компоненты, символ для индуктора является упрощенной пиктограммой того, как он на самом деле выглядит:

Линии рядом с символом представляют материал ядра — то, что мы обсудим позже.

Работа индуктора

Индуктор, как уже упоминалось, это просто катушка провода.

Прежде чем мы перейдем к чему-либо еще, давайте зададимся вопросом, почему катушка?

Как мы уже знаем, любой проводник с током генерирует магнитное поле следующим образом:

Однако, если вы включите значение тока в формулы, то вы поймете, что создаваемое магнитное поле крошечно — практически ничтожно, если только токи не могут быть слишком высокими, порядка мегаампер.

Итак, чтобы увеличить магнитное поле, создаваемое определенной длиной провода, мы завернем его в форму катушки. Это увеличивает магнитное поле, вот так:

Эту форму также называют соленоидом .

Когда на клеммы индуктора подается напряжение, текущий ток создает магнитное поле. Это магнитное поле снова создает индуктивный ток в индукторе противоположной полярности, согласно закону Ленца. Токи не компенсируют друг друга — скорее, индуцированный ток активно пытается противостоять входящему току из-за напряжения на индуктивности.Общий результат этой битвы состоит в том, что ток через индуктор не может быстро меняться — это всегда линейный наклон.

Измерение индуктора

Рабочее поведение индуктора ставит интересный вопрос — как мы можем количественно измерить поведение индуктора в терминах, которые легко измеримы?

Мы могли бы попробовать измерить индукторы по магнитному полю, которое они создают. Как только мы это делаем, мы сталкиваемся с проблемами.Магнитное поле, создаваемое индуктором, зависит от тока, который проходит через него, поэтому даже маленький индуктор может создать большое магнитное поле.

Вместо этого мы могли бы использовать тот же подход, который мы использовали для конденсаторов, и мы можем определить индуктивность цепи как изменение напряжения, вызванное, когда ток изменяется с определенной скоростью.

Математически,

V = L (dI / dt)

Где V — напряжение, L — индуктивность, I — ток, а t — период времени.

Индуктивность, «L», измеряется в Генри, названном в честь Джозефа Генри, американского ученого, открывшего электромагнитную индукцию.

Формула для расчета индуктивности катушки проволоки дается по следующей формуле:

L = (µn2a) / л

Где L — индуктивность в Генри, µ — постоянная проницаемости, т. Е. Коэффициент того, насколько легко магнитное поле может быть создано в данной среде, n — число витков, a — площадь катушки, а l — площадь длина катушки.

Опять же, Генри — очень большая единица, поэтому практически индукторы измеряются в микроГенри, шт. Иногда вы можете даже обнаружить очень малую индуктивность, измеренную в нано-генри, которая составляет одну тысячную доли мкГн.

Различные типы индукторов

Теперь µ в приведенном выше уравнении имеет некоторые интересные следствия. Это говорит о том, что магнитным полем внутри индуктора можно манипулировать.Как упомянуто выше, иногда магнитное поле, созданное даже соленоидом, иногда не соответствует требованиям. Вот почему почти во всех случаях вы найдете индукторы, сформированные вокруг материала сердечника.

Ядра — это материалы, которые поддерживают создание магнитного поля. Они обычно сделаны из железа и его соединений, таких как феррит (который является оксидом железа). С помощью сердечника вы можете получить большее магнитное поле, чем без него.

1. ИНДУКТОРЫ ВОЗДУШНОГО ЯДРА:

Как следует из названия, этот тип индуктора не имеет сердечника — материал сердечника — воздух! Поскольку воздух имеет относительно низкую проницаемость, индуктивность индукторов с воздушным сердечником довольно низкая — редко превышает 5 мкГн.Поскольку они имеют низкую индуктивность, скорость нарастания тока достаточно высока для приложенного напряжения, что делает их способными обрабатывать высокие частоты. Они в основном используются в радиочастотных цепях.

2. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ ИНДУКТОРЫ

Железо, пожалуй, самый узнаваемый магнитный материал, что делает его идеальным выбором для индукторов. Они принимают форму индукторов с железным сердечником. Они обычно используются для низкочастотной линейной фильтрации, поскольку они могут быть довольно громоздкими и иметь большую индуктивность.Они также используются в аудиооборудовании.

3. ИНДУКТОРЫ FERRITE CORE

Феррит это просто порошок оксидов железа. Этот порошок смешивают с эпоксидной смолой и формуют для образования сердечников, вокруг которых могут быть намотаны провода. Индукторы с ферритовым сердечником легко узнаваемы благодаря их серовато-черному цвету. Они также очень хрупкие и легко ломаются. Они являются наиболее широко используемыми типами индукторов, поскольку проницаемость можно точно контролировать, контролируя соотношение феррита и эпоксидной смолы в смеси.

последовательно-параллельных индукторов

Индукторы, соединенные последовательно и параллельно, ведут себя совершенно противоположно конденсаторам.

Например, чтобы рассчитать индуктивность группы индукторов последовательно, вы можете просто суммировать значения отдельных индуктивностей.

L = L1 + L2 +… + Ln

Где L — общая индуктивность, а L1, L2 … Ln — индивидуальные индуктивности.

Предположим, у вас есть два индуктора, один измеряет 10 мкГн, а другой 15 мкГн, а затем, последовательно соединяя их, вы получаете общую индуктивность 25 мкГн.

параллельно индукторы ведут себя так же, как резисторы параллельно, индуктивность определяется как:

1 / L = 1 / L1 + 1 / L2 +… + 1 / Ln

Где L — общая индуктивность, а L1, L2 … Ln — индивидуальные индуктивности.

Таким образом, если вы подключите две индуктивности 10 мкГн параллельно, вы получите индуктивность 5 мкГн.

Полезные формулы для индукторов

1. ЭНЕРГИЯ, СОХРАНЕННАЯ ИНДУКТОРАМИ:

Индукторы могут накапливать энергию так же, как конденсаторы, но энергия исчезает, когда вы отключаете питание, и магнитное поле разрушается. Другими словами, индуктор без питания не может поддерживать свое магнитное поле.

E = ½ * L * I2

Где E — энергия в Джоулях, L — индуктивность в Генри, а I — ток в амперах.

Если у вас есть индуктор 20 мкГн, через который протекает ток 5А, то запас энергии будет 0,00025 Дж. В этом аспекте катушки индуктивности, подобно конденсаторам, также содержат очень мало энергии.

2. СКОРОСТЬ ТЕКУЩЕГО НАПРАВЛЕНИЯ

Эта формула уже обсуждалась, но стоит присмотреться.

V / L = dI / dt

Где V — напряжение, приложенное к индуктору, L — индуктивность, I — ток, а t — время.

Это говорит о том, что когда на индуктор подается постоянное напряжение, ток возрастает по линейному наклону. Это может быть полезно при создании линейных изменений тока, так же как конденсаторы создают линейные изменения напряжения при постоянном токе.

3. ИМПЕДАНС

Индукторы

имеют импеданс, который связан с частотой по формуле:

XL = 2π * f * L

Где XL — индуктивное сопротивление, f — частота в герцах, а L — индуктивность в Генри.

Поведение индуктивности в цепях

Удивительно, но катушки индуктивности практически бесполезны в цепях постоянного тока, поскольку протекает постоянный ток, а катушка индуктивности действует как кусочек провода.

Они находят большую часть своего использования в цепях переменного тока. Как упомянуто выше, они имеют импеданс, что делает их полезными для ограничения тока в цепи переменного тока, такой как балласты люминесцентных ламп.

Они также могут быть использованы для фильтрации сигналов.

В первом случае индуктор пропускает весь постоянный ток через него на землю, предотвращая выход всех низких частот на выход.На более высоких частотах сопротивление индуктора постоянно увеличивается, поэтому сигнал может проходить через выход, поэтому он называется фильтром верхних частот.

Во втором случае индуктор пропускает постоянный ток и низкие частоты, но блокирует все высокие частоты с выхода, и поэтому он называется фильтром нижних частот.

Индукторы в реальной жизни

Индукторы, поскольку они сделаны из медного провода и феррита, имеют тенденцию быть дорогими и находят большую часть их использования в радио, источниках питания и телекоммуникационном оборудовании.

В источниках питания используется свойство индуктора предотвращать внезапные изменения тока. Наряду с конденсатором он предотвращает внезапные изменения выходного напряжения и тока блока питания.

Радиочастотные схемы

используют интересную LC-цепь, называемую танком. Конденсатор заряжается и разряжается в индуктор, который создает его магнитное поле. Когда магнитное поле разрушается, создается напряжение и заряжает конденсатор. Это создает периодические колебания, которые можно использовать для генерации высоких частот.

Частота может быть рассчитана по формуле:

Где f — частота в герцах, L — индуктивность в Генри, а C — емкость в Фарадах.

Заключение

И это все практические знания, которые вам потребуются для работы с индукторами. Они являются по сути простыми устройствами и не так распространены, как их родственники по конденсаторам и резисторам, но все же очень полезны.