Как работает катушка индуктивности: Принцип работы катушки индуктивности

Принцип работы катушки индуктивности

Дроссель — это катушка индуктивности, которая обладает большим сопротивлением по отношению к переменному току. В схеме постоянного тока дроссель оказывает гораздо меньшее сопротивление. Название электрического компонента имеет немецкое происхождение — Drossel, что означает сглаживание, торможение. Принципиальная схема дросселя представляет собой намотанный провод на ферромагнитный сердечник.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Что такое катушка индуктивности и для чего она нужна
• Сопротивление катушки индуктивности, устройство и принцип работы
• Индуктивность и катушка индуктивности (дроссель)
• Принцип работы катушки Тесла, как работает катушка индуктивности
• Катушки индуктивности своими руками
• Катушка индуктивности в цепи переменного тока – принцип действия и значение
• Что такое дроссель
• Индуктивность/катушка в цепи переменного тока — работа и влияние на цепь

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: КАК СДЕЛАТЬ КАТУШКУ ИНДУКТИВНОСТИ СВОИМИ РУКАМИ

Что такое катушка индуктивности и для чего она нужна

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

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. И чем провод длиннее и большее число витков он образует, тем самоиндукция больше.

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.

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

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.

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. Современные катушки средних размеров имеют добротность около 50 — 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. Стабильность катушки характеризуется изменением ее параметров под воздействием температуры, влажности и во времени. 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. 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, то есть 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. 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.

Однако согласно последней редакции ГОСТ 2. 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.

Для устранения паразитных связей, обусловленных внешним электромагнитным полем катушки и влияния на катушку окружающего пространства, ее экранируют, то есть 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, то есть 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.

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. 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. Литература: 1. Оставить комментарий. Имя обязательно. Email обязательно. Оповещать о новых комментариях к статье по почте. Подписаться без комментирования E-Mail:. Катушка индуктивности. Обозначение на схемах.

Поделиться с друзьями:. Еще интересно почитать: Устройство, схема и подключение промежуточного реле. Часть 2 Устройство и принцип работы трансформатора Резистор. Резисторы переменного сопротивления Устройство, схема и подключение промежуточного реле Как читать электрические схемы. Виды электрических схем.

Сопротивление катушки индуктивности, устройство и принцип работы

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие.

Катушки индуктивности теория: разновидности, применение. Катушка индуктивности — винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого . Для работы на особо высоких температурных режимах. В качестве.

Индуктивность и катушка индуктивности (дроссель)

Мы продолжаем изучать электронику с самого начала, то есть с самых основ и темой сегодняшней статьи будет принцип работы и основные характеристики катушек индуктивности. Забегая вперед скажу, что сначала мы обсудим теоретические аспекты, а несколько будущих статей посвятим целиком и полностью рассмотрению различных электрических схем, в которых используются катушки индуктивности, а также элементы, которые мы изучили ранее в рамках нашего курса — резисторы и конденсаторы. Как уже понятно из названия элемента — катушка индуктивности, в первую очередь, представляет из себя именно катушку : , то есть большое количество витков изолированного проводника. Причем наличие изоляции является важнейшим условием — витки катушки не должны замыкаться друг с другом. Чаще всего витки наматываются на цилиндрический или тороидальный каркас:. Это свойство катушки связано с тем, что при протекании по проводнику тока вокруг него возникает магнитное поле:. А вот как выглядит магнитное поле, возникающее при прохождении тока через катушку:.

Принцип работы катушки Тесла, как работает катушка индуктивности

Для того, чтобы создать магнитное поле и сгладить в нем помехи и импульсы, используются специальные накопительные элементы. Катушки индуктивности в цепи переменного тока и постоянного применяются для накопления определенного количества энергии и ограничения электричества. Главное назначение катушек индуктивности ГОСТ — это накопление электрической энергии в пределах магнитного поля для акустики, трансформаторов и т. Их используют для разработки и конструирования различных селективных схем и электрических устройств. От конструкции материала, количества витков , наличия каркаса зависит их функциональность, размеры и область использования.

Катушка индуктивности представляет из себя точь-в-точь то же самое, но вместо нитки, лески или чего-нибудь еще там намотана обыкновенная медная проволока в изоляции.

Катушки индуктивности своими руками

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

Катушка индуктивности в цепи переменного тока – принцип действия и значение

Катушка индуктивности inductor. При прохождении тока, вокруг скрученного проводника катушки , образуется магнитное поле она может концентрировать переменное магнитное поле , что и используется в радио- и электро- технике. В последнее время, применяются индукторы закрытые в корпуса из металлического сплава для уменьшения наводок, излучения, шумов и высокочастотного свиста при работе катушки. Дроссель служит для уменьшения пульсаций напряжения, сглаживания или фильтрации частотной составляющей тока и устранения переменной составляющей тока. Сопротивление дросселя увеличивается с увеличением частоты, а для постоянного тока сопротивление очень мало. Характеристики дросселя получаются от толщины проводника, количества витков, сопротивления проводника, наличия или отсутствия сердечника и материала, из которого сердечник сделан.

Что такое катушка Тесла или катушка индуктивности, что из себя представляет, как работает и как выглядит, схема и принцип работы катушки Тесла.

Что такое дроссель

Катушка индуктивности играет немаловажную роль, в качестве одного из элементов, используемых в электротехнике. Так, несколько катушек образовывают трансформатор или могут быть использованы в качестве магнитов. А в целом спектр использования катушек индуктивности в электротехнике довольно широк, но для начала следует подробнее рассказать о принципе устройства и её работе. Итак, катушка индуктивности или как коротко её называют специалисты — индуктивность, представляет собой пассивный элемент с двумя полюсами, применяемый в различных электронных устройствах и системах.

Индуктивность/катушка в цепи переменного тока — работа и влияние на цепь

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Электроника шаг за шагом — Катушка индуктивности (Выпуск 8)

Как следствие, при протекании через катушку переменного электрического тока наблюдается её значительная инерционность. Применяются для подавления помех , сглаживания биений, накопления энергии, ограничения переменного тока , в резонансных колебательный контур и частотно-избирательных цепях, в качестве элементов индуктивности искусственных линий задержки с сосредоточенными параметрами, создания магнитных полей , датчиков перемещений и так далее. Индуктивная катушка — элемент электрической цепи, предназначенный для использования его индуктивности [1] ГОСТ , см. Катушка индуктивности — индуктивная катушка, являющаяся элементом колебательного контура и предназначенная для использования её добротности [2] ГОСТ , см. Электрический реактор — индуктивная катушка, предназначенная для использования её в силовой электрической цепи [3] ГОСТ , см. Одним из видов реактора является токоограничивающий реактор , например, для ограничения тока короткого замыкания ЛЭП.

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

Применяемые в низкочастотных усилителях трансформаторы могут подразделяться на две основные категории: силовые или сетевые трансформаторы и сигнальные трансформаторы, используемые в качестве согласующих, выходных, либо повышающих, например, для картриджей звукоснимателей с подвижной катушкой. Совершенно аналогично катушки индуктивности могут предназначаться для работы в цепях прохождения сигнала, например в различных фильтрах, либо же они могут быть мощными дросселями, используемыми в высоковольтных источниках питания. Основной особенностью этих компонентов схем является применение в них магнитных материалов. Они представляют последнюю группу идеальных пассивных компонентов схем резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, включая трансформаторы. В отличие от резисторов и конденсаторов, катушки индуктивности и трансформаторы, как правило, не являются промышленными изделиями, а изготавливаются вручную. Именно по этой причине многие разработчики стараются всячески избегать их применения. Такой подход нельзя признать разумным, так как он серьезно ограничивает возможности проектирования схем.

Очевидно, что она не зависит от времени. Здесь мы будем иметь дело только с одним контуром, который магнитно взаимодействует с самим собой. Мы должны иметь дело с индуктивностью, когда одна и та же цепь взаимодействует с одной и той же цепью магнетизмом, то есть это особый случай взаимной индуктивности.

Катушка индуктивности. устройство и принцип работы

Основные технические параметры

Катушки индуктивности имеют следующие характеристики:

• добротность отклонения;
• эффективность;
• начальная индуктивность;
• температура;
• стабильность;
• предельная емкость;
• номинальная индуктивность.

Стабильность демонстрирует свойства устройства при изменении условий использования. Температура фиксируется вследствие различных причин. Многое зависит от размера каркаса. Когда температура уменьшается, индуктивность также снижается. Современные параметры — это цикличность, которая является отношением температуры к линейному расширению. Учитывается изменение в керамической основе плюс показатель плотности.

Температура отслеживается на горячей намотке. В этом плане хорошо себя показали многослойные дроссели с сердечником, которые сделаны из карбонильного железа. Ёмкость отображает количество витков катушки, берется в расчет количество секций и контуров. Высокочастотные модели считаются более емкостными и стабильными.

Емкостные катушки

Номинальная индуктивность — это параметр, который учитывает изменение размеров волны. Измерение происходит в микрогенрах. Если смотреть на формулу, учитывается количество витков, длина намотки, плюс диаметр катушки.

Свойства катушки индуктивности

Тепловое реле для электродвигателя: принцип работы, устройство, как выбрать

Свойства катушки индуктивности:

• Скорость изменения тока через катушку ограничена и определяется индуктивностью катушки.
• Сопротивление (модуль импеданса) катушки растет с увеличением частоты текущего через неё тока.
• Катушка индуктивности при протекании тока запасает энергию в своём магнитном поле. При отключении внешнего источника тока катушка отдаст запасенную энергию, стремясь поддержать величину тока в цепи. При этом напряжение на катушке нарастает, вплоть до пробоя изоляции или возникновения дуги на коммутирующем ключе.

Катушка индуктивности в электрической цепи для переменного тока имеет не только собственное омическое (активное) сопротивление, но и реактивное сопротивление переменному току, нарастающее при увеличении частоты, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.

Катушка индуктивности обладает реактивным сопротивлением, модуль которого XL=ωL{\displaystyle X_{L}=\omega L}, где L{\displaystyle L} — индуктивность катушки, ω{\displaystyle \omega } — циклическая частота протекающего тока. Соответственно, чем больше частота тока, протекающего через катушку, тем больше её сопротивление.

Катушка с током запасает энергию в магнитном поле, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока I{\displaystyle I}. Эта энергия равна:

Векторная диаграмма в виде комплексных амплитуд для идеальной катушки индуктивности в цепи синусоидального напряжения

Катушка индуктивности в переменном напряжении — аналог подверженного механическим колебаниям тела с массой. {2}{\mbox{.}}}

При изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, значение которой:

ε=−LdIdt.{\displaystyle \varepsilon =-L{dI \over dt}{\mbox{.}}}

Для идеальной катушки индуктивности (не имеющей паразитных параметров) ЭДС самоиндукции равна по модулю и противоположна по знаку напряжению на концах катушки:

|ε|=−ε=U.{\displaystyle |\varepsilon |=-\varepsilon =U{\mbox{.}}}

При замыкании катушки с током на резистор происходит переходной процесс, при котором ток в цепи экспоненциально уменьшается в соответствии с формулой:

I=Iexp(−tT),{\displaystyle I=I_{0}exp(-t/T){\mbox{,}}}

где : I{\displaystyle I} — ток в катушке,

I{\displaystyle I_{0}} — начальный ток катушки,

t{\displaystyle t} — текущее время,

T{\displaystyle T} — постоянная времени.

Постоянная времени выражается формулой:

T=L(R+Ri),{\displaystyle T=L/(R+R_{i}){\mbox{,}}}

где R{\displaystyle R} — сопротивление резистора,

Ri{\displaystyle R_{i}} — омическое сопротивление катушки.

При закорачивании катушки с током процесс характеризуется собственной постоянной времени Ti{\displaystyle T_{i}} катушки:

Ti=LRi.{\displaystyle T_{i}=L/R_{i}{\mbox{.}}}

При стремлении Ri{\displaystyle R_{i}} к нулю, постоянная времени стремится к бесконечности, именно поэтому в сверхпроводящих контурах ток течёт «вечно».

В цепи синусоидального тока, ток в катушке по фазе отстаёт от фазы напряжения на ней на π/2.

Явление самоиндукции аналогично проявлению инертности тел в механике, если аналогом индуктивности принять массу, тока — скорость, напряжения — силу, то многие формулы механики и поведения индуктивности в цепи принимают похожий вид:

F =mdvdt{\displaystyle F\ =m{dv \over dt}} |ε|=LdIdt{\displaystyle |\varepsilon |=L{dI \over dt}},

где

F {\displaystyle F\ } |ε|{\displaystyle |\varepsilon |} U {\displaystyle U\ } ; m {\displaystyle m\ } L {\displaystyle L\ } ; dv {\displaystyle dv\ } dI {\displaystyle dI\ }

Ecoxp=12LI2{\displaystyle E_{\mathrm {coxp} }={1 \over 2}LI^{2}} Ekinet=12mv2{\displaystyle E_{\mathrm {kinet} }={1 \over 2}mv^{2}}

Терминология

При использовании для подавления помех, сглаживания пульсаций электрического тока, изоляции (развязки) по высокой частоте разных частей схемы и накопления энергии в магнитном поле сердечника часто называют дросселем, а иногда реактором.

В силовой электротехнике (для ограничения тока при, например, коротком замыкании ЛЭП) называют реактором.

Цилиндрическую катушку индуктивности, длина которой намного превышает диаметр, называют соленоидом, магнитное поле внутри длинного соленоида однородно. Кроме того, зачастую соленоидом называют устройство, выполняющее механическую работу за счёт магнитного поля при втягивании ферромагнитного сердечника, или электромагнитом. В электромагнитных реле называют обмоткой реле, реже — электромагнитом.

Нагревательный индуктор — специальная катушка индуктивности, рабочий орган установок индукционного нагрева.

При использовании для накопления энергии (например, в схеме импульсного стабилизатора напряжения) называют индукционным накопителем или накопительным дросселем.

Принцип действия индуктивного сопротивления линий

Как намотать катушку индуктивности для акустики

Именно индуктивность признана главной характеристикой для катушек наряду с аналогичным показателем для их обмоток. R реактивного вида, проявляющееся под действием самоиндукционной ЭДС, растет в прямой пропорции с частотой тока.

Реактивная и активная составляющие обуславливают полное сопротивление, которое можно представить в виде суммы квадратов каждого показателя.

Оперативно справиться с поставленной задачей по расчету номинальных показателей помогут специальные таблицы. В них для самых распространенных проводников приведены все главные характеристики. Но на практике часто требуется узнать Х для участка с конкретной протяженностью. В этом случае главным инструментом является уже приводившееся выражение 

Активное сопротивление катушки

Устройство и принцип работы электросчетчика

Активное сопротивление обуславливается омической характеристикой проводов обмотки. При работе на низких частотах, омическое сопротивление не зависит от частоты. В мощных устройствах необходимо учитывать эффект близости, который заключается в том, что токи и образуемое ими магнитное поле вызывают вытеснение тока в проводах соседних витков. В результате, снижается эффективное используемое сечение провода и растет его омическое сопротивление.

Обратите внимание! На высоких частотах проявляется скин-эффект, который заключается в том, что ток вытесняется в поверхностные слои провода. В результате этого снижается используемое сечение кабеля

Для снижения скин-эффекта вместо одного проводника используют жгут из нескольких более тонких – литцендрат, либо поверхность провода покрывают слоем серебра, поскольку оно обладает наименьшим удельным сопротивлением.

Скин-эффект

В мощных электромагнитных системах (ускорители частиц) для снижения активного сопротивления, используется свойство сверхпроводимости – полное исчезновение сопротивления при охлаждении некоторых материалов ниже критической температуры.

Провод литцендрат

Во многих случаях применения катушек индуктивности следует учитывать влияние активного сопротивления обмоток. Данный параметр может отрицательно влиять не только путем снижения добротности, но и вызывать повышенный нагрев проводников обмоток в том случае, когда устройство работает с большими токами.

Оцените статью:

Основные факты о катушках индуктивности [Урок 1] Обзор катушек индуктивности — «Как работают катушки индуктивности?»

Катушка индуктивности представляет собой пассивный электронный компонент, способный накапливать электрическую энергию в форме магнитной энергии. По сути, он использует проводник, намотанный в катушку, и когда электричество течет в катушку слева направо, это создает магнитное поле в направлении по часовой стрелке.

Ниже представлено уравнение, представляющее индуктивность катушки индуктивности. Чем больше витков, с которыми проводник намотан вокруг сердечника, тем сильнее создаваемое магнитное поле. Сильное магнитное поле создается также за счет увеличения площади поперечного сечения индуктора или изменения сердечника индуктора.

Теперь предположим, что через катушку индуктивности протекает переменный ток. «AC» (переменный ток) относится к току, уровень и направление которого циклически меняются с течением времени. Когда ток приближается к катушке индуктивности, магнитное поле, создаваемое этим током, пересекает другие обмотки, вызывая индуцированное напряжение и, таким образом, предотвращая любые изменения уровня тока. Если ток вот-вот резко возрастет, создается электродвижущая сила в направлении, противоположном току, т. е. в направлении, в котором ток уменьшается, предотвращая, таким образом, любое увеличение тока. И наоборот, если ток вот-вот упадет, электродвижущая сила генерируется в направлении, в котором ток увеличивается.

Эти эффекты наведенного напряжения возникают, даже если направление тока течет на противоположное. Прежде чем преодолеть наведенное напряжение, которое пытается блокировать ток, направление тока меняется на противоположное, чтобы ток не текал.

Уровень тока остается неизменным, когда на катушку индуктивности протекает постоянный ток, поэтому наведенное напряжение не создается, и можно считать, что в результате возникает короткое замыкание. Другими словами, катушка индуктивности — это компонент, который пропускает через себя постоянный ток, но не переменный ток.

• Индуктор хранит электрическую энергию в виде магнитной энергии.
• Индуктор не пропускает через себя переменный ток, но пропускает постоянный ток.

Свойства катушек индуктивности используются во множестве различных приложений. Существует множество различных типов катушек индуктивности, и в следующем уроке будут описаны области применения, для которых катушки индуктивности лучше всего подходят.

 

Ответственное лицо: Murata Manufacturing Co., Ltd.  T.K

Сопутствующие товары

Катушки индуктивности

Связанные статьи

• Знакомство с индукторами, используемыми в схемах NFC
• Беспроводная связь / высокочастотные индукторы: необходимы для автоматизированного вождения
• Линейка радиочастотных индукторов серии LQW с проволочной обмоткой

Будь в курсе!

Получайте электронные письма от Murata с последними обновлениями на этом сайте.
Информационный бюллетень Murata (электронный информационный бюллетень) запуск

mail_outline

Объяснение индукторов — инженерное мышление

Узнайте, как работают индукторы, где мы их используем, почему мы их используем, различные типы и почему они важны.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.

Помните, что электричество опасно и может привести к летальному исходу, вы должны иметь квалификацию и компетентность для выполнения любых электромонтажных работ.

Что такое индуктор?

Катушка индуктивности — это компонент электрической цепи, который накапливает энергию в своем магнитном поле. Он может освободить это почти мгновенно. Способность накапливать и быстро высвобождать энергию — очень важная функция, поэтому мы используем их во всех видах цепей.

В нашей предыдущей статье мы рассмотрели, как работают конденсаторы, прочитать НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ .

Как работает индуктор?

Во-первых, представьте себе воду, текущую по некоторым трубам. Есть насос, толкающий эту воду, который эквивалентен нашей батарее. Труба разветвляется на две ветки, трубы эквивалентны нашим проводам. В одном ответвлении есть труба с переходником, этот переход затрудняет протекание воды, поэтому он эквивалентен сопротивлению в электрической цепи.

Электрическая цепь индуктора.

В другую ветку встроено водяное колесо. Водяное колесо может вращаться, и вода, протекающая через него, заставит его вращаться. Колесо очень тяжелое, поэтому требуется некоторое время, чтобы набрать скорость, и вода должна продолжать давить на него, чтобы заставить его двигаться. Это эквивалентно нашему индуктору.

Аналогия с водяным колесом

Когда мы впервые запускаем насос, вода будет течь, и она хочет вернуться к насосу, поскольку это замкнутый контур, точно так же, как когда электроны покидают батарею, они текут, пытаясь вернуться к с другой стороны аккумулятора.

Обратите внимание: в этих анимациях мы используем поток электронов от отрицательного к положительному, но вы, возможно, привыкли видеть обычный поток от положительного к отрицательному. Просто знайте о двух и о том, какой из них мы используем.

через GIPHY

По течению воды; он достигает ветвей и должен решить, какой путь выбрать. Вода давит на колесо, но колесу потребуется некоторое время, чтобы начать движение, поэтому оно создает большое сопротивление трубе, что затрудняет течение воды по этому пути, поэтому вместо этого вода пойдет по пути. редуктора, потому что он может протекать прямо через него и гораздо легче возвращаться к насосу.

По мере движения воды колесо будет вращаться все быстрее и быстрее, пока не достигнет максимальной скорости. Теперь колесо практически не оказывает сопротивления, поэтому вода может течь по этому пути намного легче, чем по пути редуктора. Вода в значительной степени перестанет течь через редуктор и будет полностью течь через водяное колесо.

Когда мы выключим насос, вода больше не будет поступать в систему, но водяное колесо вращается так быстро, что не может просто остановиться, у него есть инерция. Поскольку он продолжает вращаться, теперь он будет толкать воду и действовать как насос. Вода будет течь по петле обратно сама по себе, пока сопротивление труб и редуктора не замедлит воду настолько, что колесо перестанет вращаться.

Таким образом, мы можем включать и выключать насос, а водяное колесо будет поддерживать движение воды в течение короткого времени во время перерывов.

Мы получаем очень похожий сценарий, когда индуктор подключаем параллельно резистивной нагрузке, такой как лампа.

Основы индуктора.

Когда мы запитываем цепь, электроны будут сначала течь через лампу и питать ее, очень небольшой ток будет течь через индуктор, потому что его сопротивление вначале слишком велико. Сопротивление уменьшится и позволит протекать большему току. В конце концов индуктор практически не оказывает сопротивления, поэтому электроны предпочтут вернуться по этому пути к источнику питания, и лампа выключится.

Снижение сопротивления.

Когда мы отключаем источник питания, индуктор будет продолжать толкать электроны по петле и через лампу, пока сопротивление не рассеет энергию.

Пример схемы при отключенном питании.

Что происходит в индукторе, чтобы он работал так?

Когда мы пропускаем электрический ток через провод, провод создает вокруг себя магнитное поле. Мы можем увидеть это, поместив компас вокруг провода, когда мы пропускаем ток через провод, компасы будут двигаться и выравниваться с магнитным полем.

Пример компаса.

Когда мы меняем направление тока; магнитное поле меняет направление на противоположное, поэтому компасы также меняют направление, чтобы выровняться с этим. Чем больший ток мы пропускаем через провод, тем больше становится магнитное поле.

Циркуль вокруг проволоки.

Когда мы сворачиваем проволоку в катушку, каждая проволока снова создает магнитное поле, но теперь все они сольются вместе и образуют большее, более мощное магнитное поле.

Магнитное поле вокруг катушки.

Мы можем увидеть магнитное поле магнита, просто посыпав магнит несколькими железными опилками, которые обнажат линии магнитного потока.

Магнитное поле

через GIPHY

При отключении электричества; магнитного поля не существует, но когда мы подключаем источник питания, через катушку начинает течь ток, поэтому магнитное поле начинает формироваться и увеличиваться в размерах до максимального размера.

Магнитное поле накапливает энергию. Когда питание отключается, магнитное поле начинает схлопываться, и поэтому магнитное поле будет преобразовано в электрическую энергию, которая толкает электроны вперед.

через GIPHY

На самом деле это произойдет невероятно быстро, мы просто замедлили анимацию, чтобы ее было легче увидеть и понять.

Почему это происходит?

Катушки индуктивности не любят изменения тока, они хотят, чтобы все оставалось по-прежнему. Когда ток увеличивается, они пытаются остановить его противодействующей силой. Когда ток уменьшается, они пытаются остановить его, выталкивая электроны, чтобы попытаться сохранить его таким, каким он был.

Таким образом, когда цепь переходит из выключенного состояния во включенное, произойдет изменение тока, он увеличился. Индуктор попытается остановить это, поэтому он создает противодействующую силу, известную как обратная ЭДС или электродвижущая сила, которая противодействует силе, которая ее создала. В этом случае ток течет через катушку индуктивности от батареи. Некоторый ток все еще будет протекать, и при этом он создает магнитное поле, которое будет постепенно увеличиваться. По мере его увеличения через индуктор будет протекать все больший и больший ток, и обратная ЭДС будет исчезать. Магнитное поле достигнет своего максимума, и ток стабилизируется. Катушка индуктивности больше не сопротивляется потоку тока и действует как обычный кусок провода. Это создает очень легкий путь для обратного потока электронов к батарее, что намного проще, чем поток через лампу, поэтому электроны будут проходить через индуктор, и лампа больше не будет светить.

Когда мы отключаем питание, индуктор понимает, что ток уменьшился. Ему это не нравится, и он пытается поддерживать его постоянным, поэтому он будет выталкивать электроны, чтобы попытаться стабилизировать его, это приведет к включению света. Помните, что магнитное поле накапливает энергию электронов, протекающих через него, и будет преобразовывать ее обратно в электрическую энергию, чтобы попытаться стабилизировать ток, но магнитное поле будет существовать только тогда, когда ток проходит через провод, и поэтому ток уменьшается от сопротивление цепи, магнитное поле разрушается до тех пор, пока оно больше не обеспечивает никакой энергии.

Катушка индуктивности v резистор

Если мы подключим резистор и катушку индуктивности в отдельных цепях к осциллографу, мы можем визуально увидеть эффекты. Когда ток не течет, линия постоянна и плоская на нуле. Но когда мы пропускаем ток через резистор, мы получаем мгновенный вертикальный график прямо вверх, а затем он становится плоским и продолжается до определенного значения. Однако, когда мы подключаем катушку индуктивности и пропускаем через нее ток, он не будет мгновенно подниматься вверх, он будет постепенно увеличиваться и формировать изогнутый профиль, в конечном итоге сохраняя фиксированную скорость.

Когда мы останавливаем ток через резистор, он снова мгновенно падает, и мы возвращаем эту внезапную вертикальную линию к нулю. Но когда мы останавливаем ток через индуктор, ток продолжается, и мы получаем еще один изогнутый профиль до нуля. Это показывает нам, как индуктор сопротивляется начальному увеличению, а также пытается предотвратить уменьшение.

Кстати, мы подробно рассмотрели ток в предыдущей статье, проверьте ЗДЕСЬ .

Как выглядят катушки индуктивности?

Катушки индуктивности в печатных платах будут выглядеть примерно так, как показано ниже.

Катушки индуктивности в печатных платах.

По сути, просто медная проволока, обернутая вокруг цилиндра или кольца. У нас есть другие конструкции, которые имеют кожух, обычно это экранирует его магнитное поле и предотвращает его взаимодействие с другими компонентами.

Мы увидим катушки индуктивности, представленные на технических чертежах с такими символами.

Обозначения на технических чертежах.

Следует помнить, что все со спиральным проводом будет действовать как индуктор, включая двигатели, трансформаторы и реле.

Для чего мы используем катушки индуктивности?

• Мы используем их в повышающих преобразователях для увеличения выходного напряжения постоянного тока при одновременном снижении тока.
• Мы можем использовать их, чтобы заглушить источник переменного тока и пропустить только постоянный ток.
• Мы используем их для фильтрации и разделения различных частот.
• Мы также используем их для трансформаторов, двигателей и реле.