Катушки индуктивности виды и типы. Катушки индуктивности: виды, характеристики и применение

Какие бывают виды катушек индуктивности. Как выбрать катушку индуктивности для конкретного применения. Каковы основные характеристики и параметры катушек индуктивности. Где применяются различные типы катушек индуктивности.

Что такое катушка индуктивности и как она работает

Катушка индуктивности — это пассивный электронный компонент, который способен накапливать энергию в магнитном поле при протекании через него электрического тока. Основными характеристиками катушки индуктивности являются:

• Индуктивность — способность катушки накапливать энергию в магнитном поле. Измеряется в генри (Гн).
• Сопротивление постоянному току — сопротивление обмотки катушки.
• Добротность — отношение реактивного сопротивления к активному на заданной частоте.
• Максимальный допустимый ток — предельное значение тока, при котором не происходит насыщения сердечника.

Принцип работы катушки индуктивности основан на явлении электромагнитной индукции — возникновении ЭДС в проводнике при изменении магнитного потока, пронизывающего контур. При протекании переменного тока через катушку возникает переменное магнитное поле, которое индуцирует ЭДС самоиндукции, препятствующую изменению тока.

Основные виды и типы катушек индуктивности

В зависимости от конструкции и применяемых материалов выделяют следующие основные виды катушек индуктивности:

1. Катушки с воздушным сердечником

Простейший вид катушек, не имеющих магнитного сердечника. Обладают низкой индуктивностью, но хорошо работают на высоких частотах. Применяются в высокочастотных цепях и фильтрах.

2. Катушки с ферромагнитным сердечником

Имеют сердечник из магнитного материала (феррита, пермаллоя и др.), что позволяет значительно увеличить индуктивность. Используются в силовой электронике, импульсных источниках питания.

3. Многослойные катушки

Содержат несколько слоев обмотки, что позволяет уменьшить габариты при сохранении высокой индуктивности. Применяются в компактных устройствах.

4. Тороидальные катушки

Имеют кольцевой сердечник, на который намотана обмотка. Обладают малым внешним полем рассеяния. Используются в фильтрах и трансформаторах.

Характеристики и параметры катушек индуктивности

При выборе катушки индуктивности учитываются следующие основные характеристики:

• Номинальная индуктивность (мкГн, мГн, Гн)
• Допустимый ток (мА, А)
• Сопротивление постоянному току (Ом)
• Добротность
• Собственная резонансная частота (МГц)
• Рабочий диапазон температур (°C)

Какие параметры наиболее важны при выборе катушки индуктивности? Это зависит от конкретного применения. Для силовых цепей критичны номинальный ток и потери на нагрев. В высокочастотных схемах важна добротность и собственная резонансная частота. В фильтрах — точность номинала индуктивности.

Применение различных типов катушек индуктивности

Области применения катушек индуктивности очень разнообразны:

Силовая электроника

В импульсных преобразователях напряжения, корректорах коэффициента мощности, фильтрах радиопомех используются мощные катушки с ферритовыми и порошковыми сердечниками.

Радиотехника

Для построения колебательных контуров, фильтров, цепей согласования применяются высокочастотные катушки с воздушным сердечником или из диэлектрика.

Измерительная техника

Прецизионные катушки с высокой стабильностью параметров используются в эталонах, измерительных мостах, генераторах.

Телекоммуникации

В схемах развязки, фильтрации, согласования линий связи применяются разнообразные типы катушек — от воздушных до ферритовых.

Как выбрать подходящую катушку индуктивности

При выборе катушки индуктивности для конкретного применения необходимо учитывать следующие факторы:

1. Требуемое значение индуктивности
2. Допустимый ток
3. Диапазон рабочих частот
4. Габаритные размеры
5. Допустимые потери

Как правильно подобрать катушку индуктивности? Рекомендуется следующий алгоритм:

1. Определить требуемое значение индуктивности из расчета схемы
2. Выбрать тип сердечника исходя из рабочей частоты
3. Рассчитать необходимое сечение провода по допустимому току
4. Подобрать конструкцию катушки с учетом габаритных ограничений
5. Проверить выбранный вариант на соответствие всем требованиям

При затруднениях рекомендуется обратиться к специалистам или использовать онлайн-калькуляторы для расчета параметров катушек индуктивности.

Перспективные разработки в области катушек индуктивности

Развитие технологий позволяет создавать новые типы индуктивных компонентов с улучшенными характеристиками:

• Планарные катушки индуктивности для поверхностного монтажа
• Интегральные катушки в составе микросхем
• Сверхпроводящие катушки с рекордно высокой добротностью
• Катушки на основе наноматериалов

Эти инновационные разработки позволяют уменьшать габариты электронной аппаратуры, снижать потери и повышать ее эффективность.

Заключение

Катушки индуктивности остаются важнейшими компонентами современной электроники. Правильный выбор типа и параметров катушки позволяет оптимизировать характеристики разрабатываемых устройств. Знание особенностей различных видов катушек индуктивности помогает инженерам создавать эффективные схемотехнические решения.

назначение, характеристики, виды. Примеры использования

Катушки  индуктивности  (КИ;  индуктивность;  индуктор;  катушка)  используются в  электронных  схемах нечасто: обычное их место в схемах  преобразователей питания. Так называемые,  высокочастотные катушки  применяют в фильтрации напряжений питания чувствительных (аналоговых) компонентов.

Общее назначение КИ  (представлена на рисунке 1.27)  –  запасать энергию магнитного поля 

W_м= L_*I²/  2  при протекании электрического тока, где I  –  протекающий через катушку ток, а  L  —  основной параметр КИ  —  индуктивность.

Качественные рассуждения при анализе электрической схемы: «катушка индуктивности  хорошо  пропускает  постоянный  и  низкочастотные  токи  и  затрудняет прохождение высокочастотных токов  –  представляет собой разрыв цепи для таких токов».

Исторический образ  КИ –  катушка с проводом. Внешне она может не отличаться от проволочного резистора.  Чем больше витков, тем  выше  основной параметр  катушки  –  индуктивность.

Отличие  от  проволочного  резистора  заключается в том, что омическое сопротивление  провода в катушке индуктивности является паразитным параметром: чем оно больше, тем больше потери энергии в катушке индуктивности (это функция собственно резистора). Второе отличие заключается в наличие магнитного сердечника (показано на  рисунке  1.28): чем лучше магнитные свойства сердечника, тем выше индуктивность.

Точный расчёт индуктивности катушки зависит от особенностей её конструкции. Для относительно простого случая (показано на рисунке 1.29) индуктивность оценивается по формуле:

L ≈ µ_0*µ_*s_*N²/ l ,  (1.11)

где   µ₀ ≈1,26·10^-6Гн/м магнитная постоянная,

µ — относительная магнитная проницаемость,

s – площадь поперечного сечения катушки [м²],

N- число витков провода, l – длина намотки [м].

Значения  проницаемости  некоторых  магнитных  материалов  представлены в таблице 1. 11.

Таблица  1.11 – Значения свойств некоторых магнитных материалов

Материал	µ	Относительная проницаемость, µ/ µ0
Пермаллой	1×10-2	до 50000
Электротехническая сталь	5×10-3	4000
Феррит (никель-цинк)	8,0×10-4 и более	до 640 и более
Никель	1,25×10-4	до 600
*Именно по этой характеристике оценивают магнитные качества магнитных материалов.

На  принципиальных  электрических  схемах  катушки индуктивности  обозначаются  графемой (показано на рисунке 1.30 слева):

Примечание   –   В  некоторых  случаях  общепринятую  в  принципиальных  схемах  графему  заменяют  более  сложной  моделью  (показано  на  рисунке  1.30  справа).  Такая  замена обоснована для КИ, которые имеют низкое значение добротности Q (см. определение далее).

Помимо индуктивности другими важными характеристиками катушек индуктивности являются:

• номинальный  рабочий  ток  в  амперах.  Это  паспортное  значение  не должно превышаться во время эксплуатации КИ;
• добротность. Это паспортное значение рассчитывают по формуле: Q = ω_*L / R_L ,  (1.12)

где  R_L – сопротивление катушки на постоянном токе,

ω=2πf – актуальная круговая частота переменного тока, протекающего в КИ.

Чем больше  Q, тем меньше потери энергии на выбранной частоте, тем качественнее изготовлена катушка.

Катушки индуктивности  также  как  резисторы  и  конденсаторы,  выпускаются в  трёх  функциональных разновидностях:  постоянные,  переменные  и  подстроечные. Подстроечные широко используются в радиотехнике, но практически не используются в измерительной технике  –  их рассматривать не будем. Постоянные  катушки индуктивности  имеют разнообразные конструктивные решения (показано на рисунке 1.31).

Наиболее  широкое  применение  в  настоящее  время  находят  КИ  для  поверхностного  монтажа  (показано  на  рисунке  1.32).  Они  снижают  габаритные размеры электронных узлов, повышают надёжность работы схем и удешевляют продукцию.

Типовые характеристики современных КИ представлены в таблицах 1.12 и 1.13.

Таблица   1.12 –  Типовые характеристики высокочастотных чип-индуктивностей MURATA LQG18HN размера 0603

Типовые расчётные соотношения

1. Последовательное соединение КИ: L_э=L₁+L₂.

Пример:

L1 = 3,3 нГн/910 мА, L2= 6,8 нГн/680 мА; Lэ = 3,3 + 6,8 = 10,1 нГн.

При этом следует иметь в виду, что результат справедлив для токов, не превышающих 680 мА  –  это максимальный рабочий ток который может быть пропущен через L2.

2. Параллельное соединение КИ возможно, но лучше не использовать, т.к. результат мало предсказуем: расположенные рядом КИ взаимодействуют через общее магнитное поле. Формула для расчёта в этом случае более сложная.

Пример использования катушек индуктивности

Катушки индуктивности широко применяются в преобразователях питания.  Схема подключения  понижающего  ключевого  преобразователя  показана  на    рисунке  1.33.  На его вход можно подавать постоянное напряжение в очень широком диапазоне значений  –  от  5до140 В,  на  выходе  поддерживается  стабильным  напряжение +5 В.

Указанные пассивные компоненты рекомендуются производителем в техническом описании. Особенно важно соблюдать рекомендации по выбору типа КИ.

 

Тип — намотка — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Тип намотки определяется величиной индуктивности дросселя. Для коротковолновых [ дросселей, имеющих индуктивность 20 — 30 мкгн, обычно применяется Сплошная однослойная намотка на каркас диаметром 5 — 15 мм. Выбор каркасов с таким небольшим диаметром вызывается необходимостью получения минимальной собственной емкости, так как величина ее прямо пропорциональна диаметру намотки. Уменьшение диаметра намотки увеличивает число витков, необходимых для получения заданной индуктивности, поэтому длина намотки получается примерно в 4 — 6 раз больше ее диаметра.  [1]

По типу намотки катушки подразделяют на однослойные со сплошной обмоткой и с обмоткой с принудительным шагом, многослойные цилиндрические, плоские, тороидальные с круглым и прямоугольным сечением, корзинчатые и др. Тип обмотки выбирается в зависимости от индуктивности катушки и конструкции сердечника.  [2]

По типу намотки обмотки делятся на цилиндрические, непрерывные, дисковые и винтовые.  [3]

По типу намотки катушки подразделяют на однослойные со сплошной обмоткой и с обмоткой с принудительным шагом, многослойные цилиндрические, плоские, тороидальные с круглым и прямоугольным сечением, корзинчатые и др. Тип обмотки выбирается в зависимости от индуктивности катушки и конструкции сердечника.  [4]

Высокочастотные катушки индуктивности.  [5]

По типу намотки катушки индуктивности разделяются на рядовые однослойные и многослойные, а также универсальные. Катушки с однослойной намоткой обладают достаточно высокими характеристиками, отличаются простотой и технологичностью конструкции. Многослойные катушки рядовой намотки по своим качествам значительно хуже однослойных, так как они обладают сравнительно большой величиной собственной емкости.  [6]

Для ориентировочного выбора типа намотки связанных катушек можно пользоваться следующими величинами осуществимых коэффициентов связи: однослойные катушки, расположенные вплотную, 0 2 0 3; однослойные катушки, витки которых намотаны параллельно ( витки одной катушки между витками другой), 0 8 — — 0 9; рядом расположенные однослойная и многослойная 2г катушки, 0 5 — г — О.  [7]

Катушки индуктивности по типу намотки бывают однослойными и многослойнцми с различным законом выполнения витков. Конструктивно намотка катушек выполняется или на специальных каркасах, или без каркасов. Бескаркасные катушки изготовляются из толстого голого провода и применяются обычно лишь в качестве контурных катушек метрового диапазона. С целью уменьшения размеров катушек в них применяют специальные сердечники из магнитных материалов.  [8]

Тороидальная катушка.  [9]

Величина собственной емкости определяется типом намотки и размерами катушки.  [10]

Определив эту индуктивность, задавшись типом намотки и ее ориентировочными размерами, определяют требуемое число витков.  [11]

Обозначение катушек индуктивности и.  [12]

Уточняем геометрические размеры, число витков и тип намотки катушки.  [13]

Ср — опытный коэффициент, зависящий от типа намотки и параметров сердечника; Л — длина обмотки вдоль направления потока рассеяния; 6 — расстояние между первичной и высоковольтной обмотками; А — толщина высоковольтной обмотки поперек линий потока рассеяния; Z.  [14]

Обмотки трансформаторов различных мощностей и напряжений различаются типом намотки, числом витков, поперечным сечением провода и числом параллельных проводов, направлением намотки, схемой соединения отдельных элементов обмотки и конструкцией изоляции. В сериях отечественных силовых трансформаторов применяют концентрические обмотки круглой формы. Они устойчивы при воздействии на них растягивающих или сжимающих усилий, имеют наименьшую длину провода при заданном активном сечении магнитопровода, надежны в эксплуатации, просты в изготовлении.  [15]

Страницы:      1    2    3

Различные типы катушек индуктивности и их применение

Любая электронная схема состоит только из трех основных компонентов: резистора, конденсатора и катушки индуктивности. Мы уже рассмотрели введение в резистор и его различные типы, а также рассмотрели конденсаторы и их различные конфигурации. В этом уроке мы узнаем о различных типах катушек индуктивности и о том, как выбрать катушку индуктивности для различных приложений.

 

Что такое индуктор?

Катушки индуктивности часто называют «сопротивление переменному току». Основной характеристикой индуктора является его способность сопротивляться изменениям тока и запасать энергию в виде магнитного поля. Стандартной единицей индуктивности является генри.

 

Типы катушек индуктивности

В зависимости от применения существует множество типов катушек индуктивности, они бывают разных форм-факторов, есть высокочастотные катушки индуктивности, низкочастотные катушки индуктивности для силовых линий и некоторые катушки индуктивности, специально разработанные для развязки и применения фильтров, ниже мы подробно обсудим различные типы катушек индуктивности.

 

Дроссель с ламинированным сердечником

Конструкция

Элементы индуктора с многослойным сердечником состоят из бобины, многослойного сердечника и катушки, намотанной на катушку.

Чтобы сделать индуктор с многослойным сердечником, проволока наматывается на катушку индуктора, затем пластины E и I помещаются внутрь катушки одна за другой, образуя сердечник, эти листы E и I изготовлены из стали с высоким содержанием кремния и термообработкой для обеспечения высокой проницаемости и снижения гистерезиса и потерь на вихревые токи.

Применение

• Бортовое зарядное устройство для электромобилей
• Линейный и шумовой фильтр
• Фильтрующие дроссели сигналов CH и CL

Примеры характеристик

• Индуктивность — от 0,12 мГн до 100 мГн
• Постоянный ток — от 1,0 до 200 А пост. тока
• Система изоляции — изоляция класса B, 130° C

Пример Деталь №

• CH-100

 

Индуктор с воздушным сердечником

Конструкция

Взяв цилиндрический материал определенного диаметра (например, сверло) в качестве шаблона, мы можем обернуть отрезок проволоки, чтобы сделать индуктор с воздушным сердечником, далее индуктивность можно стабилизировать, погрузив индуктор в лак или закрепив его воском.

Материалом сердечника является воздух, поэтому он имеет низкую проницаемость и, следовательно, меньшую индуктивность, поэтому его можно использовать для высокочастотных приложений.

Области применения

• Используется для создания радиочастотных настроечных катушек.
• Катушка индуктивности с воздушным сердечником используется в схемах фильтров.
• Цепь демпфера.
• Используется для обеспечения более низкой пиковой индуктивности,
• Используется в высокочастотных приложениях, включая телевизионные и радиоприемники

Пример Характеристики

• Допуск: ± 2%
• Индуктивность: 0,85 мГн
• Калибр провода: 18 AWG
• Сопротивление постоянному току: 0,44 Ом
• Потребляемая мощность: 30 Вт RMS

Пример Деталь №

• 0807SQ-22NJLB

 

Катушка индуктивности с ферритовым сердечником

Конструкция

Если намотать отрезок проволоки на ферритовый сердечник, получится катушка индуктивности с ферритовым сердечником. Итак, , что такое ферритовый сердечник и когда его следует использовать?

Смешивание оксида железа (Fe2O3) в сочетании с оксидами других металлов, таких как (Mn), цинка (Zn) или магния (Mg) при температуре 1000°C — 1300°C приведет к получению материала с очень интересными магнитными свойствами, называемыми феррит.

Катушки индуктивности с ферритовым сердечником обладают высокой проницаемостью, высоким удельным электрическим сопротивлением и низкими потерями на вихревые токи. Эти характеристики делают их подходящими для многих высокочастотных применений.

Применение

• Может использоваться на высоких и средних частотах
• Используется в коммутационной цепи
• Пи-фильтры

Пример Особенности

• Запатентованные ферритовые материалы 5H и 10H и эквивалент
• Подходит для диапазона ≥ 150 кГц
• Диапазон рабочих температур от −25°C до +120°C
• UL 94 V–0 огнестойкий для основания и бобины

Пример Деталь №

• SBT-0260T
• СС21В-030930

 

Катушка индуктивности

Конструкция

Намотав отрезок проволоки на специально изготовленную цилиндрическую катушку и закрепив ее термоусадочной трубкой, мы получим катушку индуктора.

Материал сердечника — феррит, поэтому свойства также аналогичны индуктору с ферритовым сердечником. Небольшой размер делает их подходящими для адаптеров питания, таких как приложения.

Применение:

• Цепь SMPS
• Входной и выходной фильтр
• Пи-фильтр

Пример Характеристики

• Стандарт первичной индуктивности +/- 10 %
• Доступен в вертикальном исполнении
• Диэлектрическая прочность между катушкой и сердечником 0,5 кВ

Пример Деталь №

• 15104C

 

Индуктор с тороидальным сердечником

Конструкция

Отрезок проволоки, намотанной на кольцевидный сердечник, широко известен как индуктор с тороидальным сердечником. Материал сердечника — феррит, поэтому свойства материала напоминают индуктор с ферритовым сердечником.

Этот тип сердечника может очень хорошо сдерживать магнитное поле из-за своей природы замкнутого контура, что улучшает размер и индуктивность.

Из-за сильного магнитного поля и высокого значения индуктивности с меньшим количеством обмоток полное сопротивление очень меньше, что помогает повысить эффективность катушки индуктивности.

Применение

• Медицинское оборудование
• Импульсные регуляторы
• Промышленные контроллеры
• Выходные фильтры (SMPS)

Пример Характеристики

• 560 мкГн ±15% при 10 кГц / 5 мА
• 77 мОм ±10 % (макс.)  @  Ta = 25 °C

Пример Деталь №

• MCAP115018077A-561LU

 

Осевые индукторы / индукторы с цветным кольцом 

Конструкция

и нижняя часть ядра гантели. После этого он проходит процесс формования (зеленый материал, окружающий индуктор), где значения печатаются в виде цветных полос, поэтому мы можем определить значение индуктора, просто прочитав цветные полосы и сравнив их с диаграммой цветового кода, как резистор.

Приложения

• Сетевой фильтр
• Конструкция фильтра
• Повышающий преобразователь
• Общий

Пример характеристик

• Превышение температуры — 35 °C
• Диапазон рабочих температур от -55 °C до +105 °C
• Диапазон температур хранения от -55 °C до +105 °C
• Уровень чувствительности к влаге — 1

Пример Деталь №

• 78F101J-RC

 

Экранированный индуктор для поверхностного монтажа

Конструкция

Изготавливается путем намотки отрезка проволоки в цилиндрическую катушку и закрепления ее в специально изготовленном ферритовом корпусе экранированного индуктора для поверхностного монтажа.

Эти катушки индуктивности специально разработаны для монтажа на печатных платах, а экранирование предназначено для снижения электромагнитных помех и шума от катушки индуктивности, а также для возможности использования в конструкциях с высокой плотностью.

Приложения

• Приложения для КПК/ноутбуков/настольных ПК/серверов
• Сильноточные преобразователи POL
• Низкопрофильные сильноточные блоки питания
• Устройства с батарейным питанием
• Преобразователи DC/DC в распределенных энергосистемах
• Преобразователь постоянного тока в постоянный для программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA)

Пример Характеристики

• Экранированная конструкция
• Диапазон частот до 5,0 МГц
• Наименьшее значение DCR/мкГн для этого размера корпуса
• Справляется с высокими скачками переходного тока без насыщения
• Сверхнизкий шум благодаря композитной конструкции

Пример Деталь №

• IHLP-1212BZ-01

 

Катушки для беспроводной зарядки

Конструкция

Если смотать многожильный провод, а затем поместить его в феррит, получится катушка для беспроводной зарядки.

Длина многожильного провода используется для уменьшения скин-эффекта, который описывает высокочастотное магнитное поле, которое может проникать на определенную глубину, означает, что если используется одножильный провод, в этом случае большая часть тока будет протекать через внешней части проводника, что увеличивает сопротивление.

Поместив ферритовую пластину под катушку, можно улучшить индуктивность, а также сфокусировать магнитное поле и уменьшить излучение.

Приложения

• Беспроводная зарядка
• Информационные и коммуникационные продукты
• Промышленные, медицинские и другие товары

Пример Характеристики

• Ls [мкГн] : 6,20 мкГн +/- 5% при 100 кГц
• Rs [Ом] : 0,095 Ом +/-10% при 100 кГц
• Rdc [Ом] : 0,08 Ом

Пример Деталь №

• WT202012-15F2-ID

 

Связанный индуктор

Конструкция

Намотка двух проводов на общий сердечник образует связанный индуктор. Обмотки могут быть соединены последовательно, параллельно или в виде трансформатора, в соответствии с требованиями приложения, они работают путем передачи энергии от одной обмотки к другой за счет взаимной индуктивности, наиболее распространенные связанные катушки индуктивности имеют соотношение витков один к одному, используемое в мужском постоянном токе. -Преобразователи постоянного тока.

Применение

• Преобразователь обратного хода
• Преобразователь SEPIC
• Конвертер Кука

Примеры характеристик

• Диапазон рабочих температур от -50°C до +155°C
• Повышение температуры, максимум 40°C
• Рабочая частота до 3 МГц

Пример Деталь №

• 76889440047

 

Многослойные катушки индуктивности

Конструкция

Само название указывает на то, что она состоит из нескольких слоев. Он построен с использованием тонких пластин из феррита. Рисунок катушки напечатан на нем специальной металлической пастой (рецепт конфиденциальен для производителя), правильное размещение этих листов один слой за другим образует катушку, следовательно, индуктивность.

Приложения

• Маленькое носимое приложение
• Беспроводные локальные сети
• Bluetooth
• SBC
• Материнская плата

Примеры характеристик

• Рабочая температура: от -55 °C до +125 °C
• Тепловой удар: от -40 °C до +85 °C
• Влажность: 90 % RH при 40 °C

Пример Деталь №

• ILSB-0805

 

Экранированный переменный индуктор

Конструкция

Намотав отрезок проволоки на катушку с полым цилиндром и поместив и переместив сердечник из ферромагнитного материала или латуни, мы можем изменить значение индуктора.

Если материалом сердечника является феррит, то перемещение материала сердечника в центре обмотки увеличит индуктивность.

Если материал сердечника — латунь, то перемещение его к центру обмотки уменьшит индуктивность.

Применение

• Высокая надежность соответствует автомобильным приложениям.
Соответствует стандарту
• AEC-Q200.

Пример Характеристики

• Диапазон частот: 20 ～ 129 МГц
• Диапазон индуктивности: 0,05 ~ 2,7 мГн
• Q Прибл.: 20 ～ 60
• Высокая устойчивость к механическим воздействиям

Пример Деталь №

• A1313AN-0001GGH=P3

 

Итак, это все о наиболее часто используемых катушках индуктивности в области электротехники и электроники, существует также много других типов катушек индуктивности, которые не являются обычными и используются для специальных целей.

Различные типы катушек индуктивности с применением

В промышленности используются различные типы катушек индуктивности. Каждый из этих различных типов имеет некоторые специальные области применения, такие как фильтры, генераторы, изолятор и т. Д. Поэтому важно знать о конкретном типе катушки индуктивности перед ее покупкой.

Что такое индуктор?

Мы уже публиковали подробный пост о катушках индуктивности? Вы можете прочитать это здесь: Что такое индуктор — его работа, параметры, факторы и применение

Ниже мы обсудим различных типа индукторов на основе различных факторов и их применения.

Например:

• Индуктор с воздушным сердечником
• Катушка индуктивности с ферромагнитным/железным сердечником
• Катушка индуктивности с ферритовым сердечником
• Катушки индуктивности с железным порошковым сердечником
• Катушки индуктивности с керамическим сердечником
• Индуктор с многослойным стальным сердечником
• Индуктор с тороидальным сердечником
• Индуктор барабана/шпульки
• Многослойный индуктор
• Тонкопленочный индуктор
• Литой индуктор
• Связанный индуктор
• Силовой индуктор
• Радиочастотный РЧ-индуктор
• Дроссели
• Катушки переменной индуктивности

Содержание

Типы катушек индуктивности в зависимости от их сердечника:

Сердечник индуктора играет важную роль в его характеристиках. Материал и конструкция сердечника определяют индуктивность, допустимый ток и рабочую частоту катушки индуктивности.

 

В зависимости от материала сердечника

Некоторые типы катушек индуктивности, классифицированные в зависимости от материала их сердечника, приведены ниже:

Катушка индуктивности с воздушным сердечником:

Катушки индуктивности с воздушным сердечником имеют немагнитный сердечник, такой как пластик, керамика или просто воздух, как предлагается своим очевидным названием.

В индукторе с воздушным сердечником в качестве сердечника используется любой немагнитный материал для уменьшения потерь в сердечнике, т. е. потерь на вихревые токи и паразитных потерь, особенно при очень высокой рабочей частоте. Но использование немагнитного сердечника также снижает его индуктивность.

Они широко используются в радиочастотных устройствах из-за низких потерь на высоких рабочих частотах.

Основным недостатком индуктора с воздушным сердечником является то, что механическая вибрация может повлиять на его индуктивность.

• Запись по теме: Что такое соленоид и магнитное поле соленоида

Катушка индуктивности с ферромагнитным/железным сердечником:

Катушка индуктивности такого типа состоит из сердечника, изготовленного из ферромагнитного материала. Они также известны как катушки индуктивности с железным сердечником.

Ферромагнитные материалы являются магнитными по своей природе, и их магнитный сердечник используется для значительного увеличения индуктивности катушки. Это связано с тем, что ферромагнитные материалы обладают высокой магнитной проницаемостью и увеличивают магнитное поле катушки.

Однако использование ферромагнитного сердечника имеет некоторые недостатки в виде потерь, называемых потерями в сердечнике. Потери в сердечнике состоят из потерь на вихревые токи и потерь на гистерезис.

Конструкция и использование различных типов ферромагнитных материалов для сердечника индуктора оказывает огромное влияние на его характеристики. Вот почему катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником подразделяются на множество типов.

Похожие сообщения:

• Калькулятор индуктивности индуктора с воздушным сердечником
• Калькулятор параллельного индуктора

Катушка индуктивности с ферритовым сердечником:

Катушка индуктивности этого типа использует ферритовый сердечник. Феррит представляет собой материал с высокой магнитной проницаемостью изготовлен из смеси оксида железа (оксид железа, Fe ₂ O ₃ ) и небольшого процента других металлов, таких как никель, цинк, барий и т. д.

Существует два типа ферритов, т. е. твердые ферриты и Мягкие ферриты.

• Твердые ферриты используются в постоянных магнитах, так как они плохо размагничиваются. Они не используются в индукторах из-за их больших потерь на гистерезис.
• В то время как Мягкие ферриты 9Намагниченность 0004 легко меняется и они являются хорошим проводником магнитного поля. Таким образом, они используются в трансформаторе и катушках индуктивности.

Ферритовый ферритовый сердечник имеет очень низкую электропроводность , что снижает вихревые токи в сердечнике, что приводит к очень низким потерям на вихревые токи на высоких частотах. Следовательно, их можно использовать в высокочастотных приложениях.

Ферритовый материал очень дешев, так как почти состоит из железной ржавчины и очень устойчив к коррозии.

• Связанный пост: Типы резисторов — фиксированные, переменные, линейные и нелинейные

Сердечник из железного порошка Индукторы:

Сердечник таких индукторов состоит из смеси железных зерен с органическим связующим, таким как эпоксидная смола и т. д. в ядре. Так как размер частиц определяет течение вихревых токов в ядре. Чем меньше размер частицы, тем меньше индуцированный вихревой ток.

Воздушный зазор между частицами сердечника распределен равномерно, что снижает магнитную проницаемость сердечника. Поэтому ток насыщения этого сердечника относительно очень высок.

Но, как мы знаем, железные сердечники очень чувствительны к потерям в сердечнике на высоких частотах. Таким образом, они используются для частот ниже 100 кГц. Из-за их более высокого тока насыщения они используются в приложениях большой мощности, в основном в дросселях, таких как накопительные дроссели, диммерные дроссели, фильтрующие дроссели и т. д.

Железный порошок очень дешев, что делает такую ​​конструкцию сердечника очень экономичной, если размер не имеет значения.

Related Posts:

• Типы активных фильтров высоких частот
• Типы пассивных фильтров верхних частот

Катушки индуктивности с керамическим сердечником:

Керамика — немагнитный материал, как и воздух. Керамические сердечники используются для придания формы катушке и конструкции для ее выводов. Поскольку это немагнитный материал, он имеет низкую магнитную проницаемость и низкую индуктивность. Но это обеспечивает снижение потерь в сердечнике. Он в основном доступен в корпусе SMD и используется в приложениях, где требуются низкие потери в сердечнике, высокая добротность и низкая индуктивность.

• Связанный пост: Типы конденсаторов — фиксированные, переменные, полярные и неполярные

Индуктор со стальным ламинированным сердечником

В индукторах такого типа сердечник является ламинированным, что означает, что он состоит из множества тонких листов, плотно расположенных друг над другом. Листы покрыты изоляцией для увеличения их электрического сопротивления и предотвращения протекания вихревых токов между ними. Поэтому потери на вихревые токи в индукторах с многослойным сердечником значительно уменьшаются. Они используются в приложениях с высокой мощностью.

В зависимости от конструкции сердечника

Геометрия сердечника также влияет на характеристики индуктора. Некоторые из этих конструкций приведены ниже:

• Запись по теме: Типы трансформаторов и их применение

Катушка индуктивности с тороидальным сердечником

Как следует из названия, эти типы катушек индуктивности имеют тороидальный сердечник, который представляет собой круглое кольцо или сердечник в форме пончика. Сердечник изготовлен из ферромагнитного материала.

Преимущество этого круглого сердечника заключается в том, что магнитное поле находится внутри сердечника, а утечка магнитного потока очень мала. Из-за низкого потока рассеяния магнитное поле в сердечнике выше. Это увеличивает индуктивность индуктора с тороидальным сердечником, и она выше, чем у индукторов со стержневым или стержневым сердечником, изготовленных из того же материала.

Другим важным аспектом тороидального сердечника является то, что сердечник излучает меньше электромагнитных помех (ЭМП) по сравнению с другими индукторами. Именно поэтому их предпочитают при разработке компактных устройств, где компоненты расположены очень близко друг к другу.

Они используются в источниках питания, схемах управления, системах связи и медицинских устройствах и т. д.

• Связанный пост: Типы диодов и их применение

Сердечник барабана/шпульки Катушка индуктивности:

Этот тип катушки индуктивности изготовлен из сердечника в форме катушки. Это цилиндр с двумя плоскими дисками на каждом конце. Он также известен как индуктор барабанного сердечника.

Катушка намотана на цилиндр. Сердечник катушки не обеспечивает замкнутого магнитного пути, вместо этого поток проходит через диск в воздушный зазор, а затем входит в сердечник через второй диск на другом конце. Он обеспечивает большой воздушный зазор для своего магнитного поля, чтобы хранить больше энергии. И поэтому увеличивается ток насыщения индуктора. Это означает, что катушка индуктивности может выдерживать высокие пиковые токи без насыщения, но за счет излучения электромагнитных помех (ЭМП).

Существует два типа катушек индуктивности: экранированные и неэкранированные.

• Катушки индуктивности с экранированным катушечным сердечником имеют дополнительный слой поверх обмотки для завершения пути потока, содержащего магнитное поле внутри сердечника. Катушки индуктивности такого типа имеют низкие электромагнитные помехи из-за низкой утечки потока и высокой индуктивности из-за увеличения магнитной проницаемости, но за счет низкого тока насыщения по сравнению с катушкой индуктивности с неэкранированным сердечником.
Выше обсуждался индуктор с неэкранированным катушечным сердечником
• , который не имеет замкнутого пути потока и имеет высокий ток насыщения за счет низкой индуктивности и электромагнитных помех.

Катушки индуктивности с неэкранированным сердечником экономичны. Они используются в приложениях преобразования энергии, где пиковый ток велик. Они доступны в осевой, радиальной и поверхностной упаковке.

• Связанный пост: Различные типы датчиков с приложениями

Типы катушек индуктивности в зависимости от их использования

Катушки индуктивности предназначены для различного использования. Их конструкция варьируется от приложения к приложению, где некоторые из этих катушек индуктивности в зависимости от их использования приведены ниже.

Многослойный индуктор:

Как следует из названия, эти индукторы имеют несколько слоев проволоки, намотанных друг на друга. Такие катушки индуктивности имеют большую индуктивность за счет увеличения числа витков обмотки.

Многослойные катушки индуктивности поставляются в упаковке SMD (устройства поверхностного монтажа).

Многослойные индукторы SMD имеют несколько слоев проводящих дорожек друг над другом, разделенных ферритовым материалом. Эти дорожки действуют как катушка индуктора. Однако из-за увеличения числа витков катушки увеличивается и паразитная емкость. Это снижает добротность индуктора, которую можно улучшить, используя керамический диэлектрический материал, поскольку ферритовые сердечники имеют потери на очень высокой частоте.

Они используются в устройствах мобильной связи благодаря своей компактной конструкции SMD.

• Связанный пост: Типы предохранителей – их конструкция, работа и применение

Тонкопленочный индуктор:

Этот тип индуктора выполнен на подложке из тонкого феррита или магнитного материала. Проводящая спиралевидная медная дорожка помещается поверх подложки. Конструкция обеспечивает стабильность и устойчивость к вибрациям.

Благодаря высокой точности, производительности и компактным размерам он используется в устройствах мобильной связи, беспроводных сетях, источниках питания и т. д.

Литой индуктор

Катушка индуктивности такого типа покрыта изоляцией, такой как литой пластик или керамика, как и резисторы.

Сердечник изготовлен из феррита или фенольного материала. Обмотка может быть различной конструкции и доступна в различных формах, таких как осевая, цилиндрическая и стержневая. Они также доступны в SMD и THT. Их миниатюрный размер и малый вес позволяют использовать их в печатных платах (печатных платах), мобильных устройствах и компьютерах и т. д.

Связанный индуктор

Спаренные индукторы состоят из двух обмоток вокруг общего сердечника.

Изменяющийся магнитный поток, обусловленный первой обмоткой, индуцирует ЭДС во второй обмотке; это явление известно как взаимная индуктивность. Эти обе обмотки электрически изолированы. Таким образом связанный индуктор обеспечивает электрическую изоляцию между двумя цепями. Трансформатор представляет собой связанную катушку индуктивности.

Они имеют множество применений в зависимости от их обмотки. Катушки индуктивности с соотношением обмоток 1:1 в основном используются для гальванической развязки или увеличения последовательной индуктивности. Соотношение обмотки 1: N связанных катушек индуктивности (которые могут повышать или понижать напряжение) используются в других схемах преобразования энергии, таких как обратноходовые, SEPIC, ZETA и т. д.

Силовой индуктор

Эти индукторы специально разработаны для того, чтобы выдерживать большие токи без достижения области магнитного насыщения. Чтобы увеличить номинальный ток насыщения, магнитное поле индуктора увеличивается, что вызывает EMI (электромагнитные помехи). Чтобы уменьшить электромагнитные помехи, большинство мощных катушек индуктивности используются с надлежащим экранированием. Они доступны от нескольких ампер до нескольких сотен ампер как в SMD, так и в корпусе для сквозных отверстий.

• Запись по теме: Типы переключателей — конструкция, работа и применение

Радиочастотный высокочастотный индуктор

Такие типы индукторов предназначены для высокочастотных применений. Обычная катушка индуктивности работает не очень хорошо из-за высокого импеданса и потерь в сердечнике на высоких частотах. Большинство этих потерь происходит из-за паразитной емкости, скин-эффекта, эффекта близости и потерь в сердечнике (потери на вихревые токи) и т. д.

Потери на вихревые токи прямо пропорциональны частоте. Таким образом, это устраняется путем полного удаления сердечника вместо использования индуктора с воздушным сердечником.

При этом паразитная емкость возникает из-за разности потенциалов между витками обмотки, находящимися в непосредственной близости. Это заставляет индуктор саморезонировать на высокой частоте. Это уменьшается за счет сохранения некоторого пространства между проводами и обмотки катушки в виде паутины или корзины (соты), чтобы избежать параллельных витков.

• Связанный пост: Различные типы реле, их конструкция, работа и применение

Эффект кожи и близости возникает из-за увеличения частоты, что увеличивает сопротивление провода. Эта высокая частота вызывает скин-эффект, когда большая часть тока протекает по поверхности провода из-за повышенного сопротивления внутри провода, где ток практически отсутствует. Эффект близости имеет тот же результат, но он возникает из-за индуцированного вихревого тока между двумя проводами в непосредственной близости, который заставляет ток течь по поверхности проводов. Чтобы уменьшить сопротивление из-за этих эффектов, обмотка выполнена из полос для увеличения площади поверхности.

• Запись по теме: Типы батарей и элементов и их применение

Дроссели

Дроссель представляет собой простую катушку индуктивности, но он специально разработан для блокирования (заглушения) высокочастотных сигналов. Сопротивление дросселя значительно возрастает с увеличением частоты. Поэтому он блокирует высокий переменный ток и пропускает постоянный и низкочастотный переменный ток с некоторыми потерями.

Катушки индуктивности, которые используются в качестве дросселей, сконструированы без использования каких-либо методов снижения импеданса, используемых для увеличения добротности. Дроссели имеют низкую добротность, и они разработаны таким образом преднамеренно, потому что мы хотим, чтобы их импеданс увеличивался при увеличении частоты.

Существует два типа дросселей: дроссели AF и дроссели RF. Дроссель AF (звуковая частота) используется для блокировки звуковой частоты и пропускания только постоянного тока. В то время как РЧ (радиочастотные) дроссели предназначены для блокировки РЧ частоты, но допускают постоянный ток и звуковую частоту.

• Связанный пост: Типы серводвигателей — конструкция, работа, управление и применение

Катушки индуктивности с переменной индуктивностью:

Как следует из названия, эти катушки индуктивности имеют переменную индуктивность. Этот переменный индуктор разработан более чем одним возможным способом.

Наиболее распространенная конструкция переменной катушки индуктивности имеет подвижный ферритовый сердечник. Перемещение сердечника вдоль обмотки будет увеличивать или уменьшать проницаемость, что влияет на индуктивность индуктивности. Сердечник может быть спроектирован таким образом, чтобы скользить или ввинчиваться в катушку или из нее.

Другой метод конструкции переменной катушки индуктивности заключается в увеличении или уменьшении количества витков за счет подвижного контакта в верхней части обмоток. Проводник, используемый в этих обмотках, не имеет изоляции (поэтому сердечник должен быть изолирован), поэтому перемещение контакта поверх витка изменит количество эффективных витков. Поскольку количество витков прямо пропорционально обмотке, соответственно изменяется и индуктивность. Но недостатком такого метода является то, что контакт замыкается более чем на один виток, что увеличивает потери в обмотке. Эту проблему можно решить, увеличив расстояние между отдельными витками и используя в качестве контактного колеса канавку. Такой тип переменного индуктора известен как роликовый индуктор.

• Связанный пост: Типы выпрямителей и их работа

Наиболее эффективным методом является использование вариометра. Он обеспечивает непрерывное изменение индуктивности. Вариометр состоит из двух катушек (одна внутри другой), соединенных последовательно в соотношении 1:1. Взаимная индукция между этими двумя катушками играет всю роль в изменении общей индуктивности. Внутренняя катушка может вращаться с помощью вала, который изменяет направление линий магнитного поля, создаваемых этой катушкой.

Когда магнитные поля имеют одинаковое направление, они складываются и обеспечивают максимальную индуктивность. Когда их направления перпендикулярны друг другу, индуктивность уменьшается. Когда они становятся полностью противоположными друг другу, магнитные поля компенсируют друг друга, и общая индуктивность минимальна.