Поле катушки индуктивности: Катушка индуктивности в цепи переменного тока

Содержание

Промежуточный контроль по физике 11 класс | Методическая разработка по физике (11 класс):

Промежуточный контроль по физике

учени___ 11 класса

________________________________________________________________________

Вариант 1.

1. Если в катушку вдвигают постоянный магнит и в ней возникает электрический ток, то это явление называется:

А. Электростатической индукцией        Б. Магнитной индукцией

В. Индуктивность        Г. Электромагнитной индукцией

Д. Самоиндукцией

2.Магнитный поток через контур площадью 10 см2 равен 40 мВб. Угол между векторами индукции  и нормалью  равен 60 . Модуль индукции магнитного поля равен:

А. 2∙10-5 Тл        Б. 8∙105 Тл        В. 80 Тл        Г. 8 Тл        Д. 20 Тл

3.При уменьшении тока в катушке в 2 раза энергия ее магнитного поля:

А. Уменьшится в 2 раза        Б. Увеличится в 2 раза

В. Уменьшится в 4 раза        Г. Увеличится в 4 раза

4. ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке индуктивностью 0,2 Гн при равномерном изменении тока от 5 А до 1А за 2 с, равна:

А. 1,6 В        Б. 0,4 В        В. 10 В        Г. 1 В.        Д. 2,5 В

5.В катушке, имеющей 1000 витков, при равномерном исчезновении магнитного поля в течение 0,1 с индуцируется ЭДС, равная 10 В. Поток, пронизывающий каждый виток катушки, равен:

А. 10 Вб        Б. 1 Вб        В. 0,1 Вб        Г. 10-2 Вб        Д. 10-3 Вб

6. . Если емкость уменьшится в 2 раза, а индуктивность возрастет в 8 раз, то частота колебаний в электрическом контуре:

А. Увеличится в  раз        Б. Уменьшится в  раз

В. Увеличится в 2 раза        Г. Уменьшится в 2 раза

Д. Уменьшится в 4 раза

7. Амплитуда гармонических колебаний напряжения равна 10 В. Действующее значение переменного напряжения равно:

А. 10 В        Б. 5 В        В. 9 В  Г. 14 В        Д. 7 В

8. Волну, в которой колебания происходят перпендикулярно перемещению этой волны, называют:

а)        продольной                г) механической

б)        поперечной                д) звуковой

в)        электромагнитной

9. Частота колебаний электромагнитной волны определяется выражением:

а)                 б)

в)                 г)                         д)

10.Генератор ВЧ работает на частоте 150 МГц. Длина волны электромагнитного излучения равна:

а) 0,5 м                        б) 1 м                        в) 2 м

г) 4,5 м                        д) 5 м

11. Предмет расположен на двойном фокусном расстоянии от тонкой линзы. Его изображение будет

а) перевернутым и увеличенным        б) прямым и увеличенным

в) прямым и равным по размерам предмету

г) перевернутым и равным по размеру предмету

12.Угол падения света на горизонтально расположенное плоское зеркало равен 300. Каким будет угол отражения света, если повернуть зеркало на 100 так, как показано на рисунке? 

а) 400        б) 300

в) 200        г) 100

Промежуточный контроль по физике

учени___ 11 класса

________________________________________________________________________

Вариант2

1. Если катушку надевают на постоянный магнит и в ней возникает электрический ток, то это явление называется:

А. Электростатической индукцией        Б. Магнитной индукцией

В. Индуктивностью        Г. Электромагнитной индукцией

Д. Самоиндукцией

2.Определите магнитный поток Ф через контур площадью 20 см2в однородном магнитном поле с индукцией , равной 40 Тл, если угол между вектором индукции  и нормалью к плоскости контура равен 60 .

А. 104 Вб        Б. 10-4 Вб        В. 4∙10-2 Вб        Г. 4∙102 Вб        Д. 1 Вб

3.При увеличении тока в катушке в 3 раза энергия ее магнитного поля:

А. Увеличится в 3 раза        Б. Уменьшится в 3 раза

В. Увеличится в 9 раз        Г. Уменьшится в 9 раз

Д. Не изменится

4. ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке индуктивностью 0,2 Гн при равномерном изменении тока от 6 А до 1А за 1 с, равна:

А. 1,6 В        Б. 0,4 В        В. 10 В        Г. 1 В.        Д. 2,5 В

5. В катушке, имеющей 1000 витков поток, пронизывающий каждый виток катушки, равен 0,01 Вб. При равномерном исчезновении магнитного поля в течение 1с будет индуцироваться ЭДС, равная:

А. 10 В        Б. 1 В        В. 0,1 В        Г. 10-2 В        Д. 10-3 В

6.  Если емкость уменьшится в 2 раза, а индуктивность возрастет в 4 раза, то период колебаний в электрическом контуре:

А. Уменьшится в  раз        Б. Увеличится в  раз

В. Уменьшится в 2 раза        Г. Увеличится в 2 раза

Д. Увеличится в 4 раза

7. Амплитуда гармонических колебаний силы тока равна 10 А. Действующее значение силы тока равно:

А. 10 А        Б. 5 А        В. 14 А        Г. 7 А        Д. 9 А

8 Колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени, называются:

а)        свободными                        г) волной

б)        вынужденными                д) затухающими

в)        автоколебаниями

9.Длина электромагнитной волны определяется выражением:

а)                 б)     в)                 г)                         д)

10. Длина волны электромагнитного излучения генератора ВЧ равна 2 м. Генератор работает на частоте

а) 150МГц                б)60 МГц                в) 600 МГц

г)15 МГц                   д) 1,5 МГц

11.На каком расстоянии от собирающей линзы нужно поместить предмет, чтобы его изображение было действительным?

а) большем, чем фокусное расстояние  б) меньшем, чем фокусное расстояние

в) при любом расстоянии изображение будет действительным

г) при любом расстоянии изображение будет мнимым

12.Угол падения света на горизонтально расположенное плоское зеркало равен 300. Каким будет угол отражения света, если повернуть зеркало на 100 так, как показано на рисунке?

а) 400 в) 200  

б) 300 г) 100               

Вариант 3

1. Индуктивность в системе СИ имеет размерность:

А. В        Б. Тл        В. Гн        Г. Вб        Д. Ф

2.Определите магнитный поток Ф через контур площадью 10 см2в однородном магнитном поле с индукцией , равной 20 Тл, если угол между вектором индукции  и нормалью к плоскости контура равен 60 .

А. 104 Вб        Б. 10-2 Вб        В. 4∙10-2 Вб        Г. 4∙102 Вб        Д. 1 Вб

3.При уменьшении тока в катушке в 3 раза энергия ее магнитного поля:

А. Увеличится в 3 раза        Б. Уменьшится в 3 раза

В. Увеличится в 9 раз        Г. Уменьшится в 9 раз

Д. Не изменится

4.ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке индуктивностью 0,8 Гн при равномерном изменении тока от 3 А до 1А за 1с, равна:

А. 1,6 В        Б. 0,4 В        В. 10 В        Г. 1 В.        Д. 2,5 В

5. В катушке, имеющей 100 витков, при равномерном исчезновении магнитного поля в течение 0,1 с индуцируется ЭДС, равная 10 В. Поток, пронизывающий каждый виток катушки, равен:

А. 10 Вб        Б. 1 Вб        В. 0,1 Вб        Г. 10-2 Вб        Д. 10-3 Вб

6.Если емкость увеличится в 4 раза и индуктивность возрастет в 4 раза, то период колебаний в электрическом контуре:

А. Уменьшится в  раз        Б. Увеличится в  раз

В. Уменьшится в 2 раза        Г. Увеличится в 2 раза

Д. Увеличится в 4 раза

7. Амплитуда гармонических колебаний силы тока равна 7 А. Действующее значение силы тока равно:

А. 10 А        Б. 5 А        В. 14 А        Г. 7 А        Д. 9 А

8.Волну, в которой колебания происходят вдоль линии перемещения этой волны, называют:

а)        продольной                г) механической

б)        поперечной                д) звуковой

в)        электромагнитной

9. .Период колебаний электромагнитной волны определяется выражением:

а)                 б)

в)                 г)                         д)

10.Длина радиоволны, на которой суда передают сигнал бедствия SOS, равна 600 м. На какой частоте передаются такие сигналы?

а)        1,8·1011 Гц        г) 2·105 Гц

б)        2·10-6 Гц        д) 5·104 Гц

в)        5·105 Гц

11. Предмет расположен между собирающей линзой и ее фокусом. Изображение предмета –

а) мнимое, перевернутое        б) действительное, перевернутое

в) действительное, прямое        г) мнимое, прямое

12. Оптический прибор, преобразующий параллельный световой пучок А в расходящийся пучок С, обозначен на рисунке квадратом. Этот прибор действует как

а) линза        б) прямоугольная призма        

в) зеркало        г) плоско-параллельная пластина

Ответы к тесту

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

I

г

в

в

б

д

г

д

б

в

в

г

в

II

г

в

в

г

а

б

г

г

в

а

а

а

III

в

б

г

а

г

д

б

а

б

в

г

а

Катушки индуктивности. Природа индуктивности. Конструкция. Параметры. Разновидности катушек.


⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 8Следующая ⇒

 

План:

1. Природа индуктивности.

2. Конструкции катушек индуктивности.

3. Параметры катушек индуктивности.

4. Разновидности катушек индуктивности


Ключевые слова:

Катушки индуктивности, индуктивность, диэлектрический каркас, магнитные сердечники, магнитопровод, обмоточный провод, собственная емкость, контурные катушки индуктивности, катушки связи, вариометры, дроссели, катушки индуктивности для ГИС.


6.1 Природа индуктивности.

Катушки индуктивности обладают свойством оказывать реактивное сопротивление переменному току при незначительном сопротивлении постоянному току. Совместно с конденсаторами они используются для создания фильтров, осуществляющих частотную селекцию электрических сигналов, а так же для создания элементов задержки сигналов и запоминающих элементов, осуществления связи между цепями через магнитный поток и т. д. В отличие от резисторов и конденсаторов они не являются стандартизованными изделиями, а изготавливаются для конкретных целей и имеют такие параметры, которые необходимы для осуществления тех или иных преобразований электрических сигналов, токов и напряжений.

Функционирование катушек индуктивности основано на взаимодействии тока и магнитного потока. Известно, что при изменении магнитного потока

Ф в проводнике, находящемся в магнитном поле, возникает ЭДС, определяемая скоростью изменения магнитного потока

 

(6.1)


Поэтому при подключении к проводнику источника постоянного напряжения ток в нем устанавливается не сразу, так как в момент включения изменяется магнитный поток и в проводе индуцируется ЭДС, препятствующая нарастанию тока, а спустя некоторое время, когда магнитный поток перестает изменяться. Если же к проводнику подключен источник переменного напряжения, то ток и магнитный поток будут изменяться непрерывно, и наводимая в проводнике ЭДС будет препятствовать протеканию переменного тока, что эквивалентно увеличению сопротивления проводника. Чем выше частота изменения напряжения, приложенного к проводнику, тем больше величина ЭДС, наводимая в нем, следовательно, тем больше сопротивление, оказываемое проводником протекающему току. Это сопротивление XL не связано с потерями энергии, поэтому является реактивным. При изменении тока по синусоидальному закону наводимая ЭДС будет равна

 

(6.2)


Она пропорциональна частоте w, а коэффициентом пропорциональности является индуктивность L.Следовательно, индуктивность характеризует способность проводника оказывать сопротивление переменному току. Величина этого сопротивления ХL=wL

Индуктивность короткого проводника (мкГн) определяется его размерами:

 

(6.3)


где l -длина провода в см, d - диаметр провода в см.

Если провод намотан на каркас, то образуется катушка индуктивности. В этом случае магнитный поток концентрируется, и величина индуктивности возрастает.


6.2. Конструкции катушек индуктивности.

Конструкционной основой катушки индуктивности является диэлектрический каркас, на который наматывается провод в виде спирали. Обмотка может быть как однослойной (рис.6.1,а), так и многослойной (рис.6.1,6). В некоторых случаях многослойная обмотка делается секционированной (рис.6.1,в). В интегральных схемах применяются плоские спиральные катушки индуктивности (рис.6.1,г)

.

Рисунок 6.1 Типы обмоток катушек индуктивности.


Для увеличения индуктивности применяют магнитные сердечники. Помещенный внутрь катушки сердечник концентрирует магнитное поле и тем самым увеличивает ее индуктивность. Перемещением сердечника внутри каркаса можно изменять, индуктивность. На рис.6.2 представлены три разновидности цилиндрических сердечников: С - стержневой, Т - трубчатый и ПР - подстроечный резьбовой и две разновидности броневых. Броневые сердечники состоят из двух чашек 2, изготовленных из карбонильного железа или ферритов.

Рисунок 6.2. Разновидности цилиндрических сердечников


Они могут иметь либо замкнутый магнитопровод (тип СБ - а), либо разомкнутый (тип С Б - б). Для изменения индуктивности служит подстроечный цилиндрический сердечник 1. Помимо цилиндрических и броневых сердечников применяют торроидальные (кольцевые) сердечники. На высоких частотах (десятки-сотни МГц) применяют подстроечные цилиндрические сердечники из диамагнетиков (латунь, медь). При введении этих сердечников внутрь катушки индуктивность уменьшается.

В катушках индуктивности, работающих на низких частотах, в качестве сердечников используют пермаллои. При этом рается из тонких пластин толщиной 0,002-0,1мм.

Для уменьшения влияния электромагнитного поля катушки на другие элементы схемы, а также для уменьшения влияния внешних полей на катушку индуктивности, ее располагают внутри металлического экрана, как это показано на рис. 6.3 (1 – заглушка, 2 – экран, 3 – корпус, 4 – обмотка, 5 – каркас, 6 –подстроечный стержень, 7 – чашка сердечника, 8 – основание, 9 – заливка).

Рисунок 6.3. Конструкция катушки индуктивности с металлическим экраном.


6.3. Параметры катушек индуктивности.

Индуктивность является основным параметром катушки индуктивности. Ее величина (мкГн) определяется соотношением

 


где W - число витков, D - диаметр катушки в см, L0 - коэффициент, зависящий от отношения длины катушки / к ее диаметру О.

Для однослойных катушек величина L0 определяется соотношением

 

(6.5)


Оптимальными в этом случае являются отношение а диаметр катушки в пределах от 1 до 2 см. При расчете диаметр катушки D принимается равным диаметру каркаса D0. Для многослойных катушек величина L0 зависит не только от величины 1/D , но и от отношения толщины намотки t к диаметру катушки D. Она определяется по графикам (рис.2.24). В этом случае внешний диаметр катушки D=D0 + 2t

Рисунок 6.4. Зависимость индуктивности L от отношения

При расчете катушки индуктивности предварительно задаются геометрическими размерами катушки и определяют коэффициент L0, а затем по заданной величине индуктивности L находят число витков:

 

(6.6)


где I, - в мкГн , D - в см.

Для намотки катушки обычно применяют провод оптимального диаметра, который рассчитывается с помощью эмпирических формул и графиков. Для этого по графику S=f(t/D;l/D) (рис.6.5) находят вспомогательный коэффициент S. Затем рассчитывают коэффициент

 

(6.7)


где f -в мкГц , D - в см. Затем рассчитывают коэффициент a1

где f - частота в Гц. После чего по графику  (рис. 6.6) находят вспомогательный коэффициент и рассчитывают оптимальный диаметр провода (мм)

 

(6.8)


Рисунок 6.5. График для нахождения вспомогательного коэффициента S.


Рисунок 6.6 График для нахождения вспомогательного коэффициента

 

Полученное значение округляется до ближайшего стандартного значения (табл.2.6) и выбирается марка провода с диаметром dиз

 

Таблица 6.1. Основные параметры обмоточных проводов

d, мм Sn, мм~


Максимальный диаметр в изоляции , мм

ПЭВТЛК ПЭМ-1 ПЭВ-1 ПЭВ-2,ПЭТВ ПЭМ-2
0,063 0,0028 0. 11 0,09 0,085 0,09
0,071 0,0038 0,12 0,09 0,095 0,1
0,08 0,005 0,13 0,1 0,105 0,11
0,09 0,0064 0,14 0,11 0,115 0,12
0,1 0,0079 0,15 0,12 0,125 0,13
0,112 0,0095 0,16 0,14 0,135 0,14
0,125 0,0113 0,17 0,15 0,15 0,155
0,14 0,0154 0,185 0,16 0,165 0,17
0,16 0,02 0,2 0,19 0,19 0,2
0,18 0,0254 0,23 0,21 0,21 0,22
0,2 0,0314 0,25 0,23 0,23 0,24
0,224 0,0415 0,27 0,25 0,26 0,27
0,25 0,0491 0,3 0,29 0,29 0,3
0,28 0,0615 0,34 0,32 0,32 0,33
0,315 0,0755 0,37 0,35 0,355 0,365
0,355 0,0962 0,405 0,39 0,395 0,415
0,4 0,126 0,47 0,44 0,44 0,46
0,45 0,158 - 0,49 0,49 0,51
0,5 0,193 - 0,55 0,55 0,57
0,56 0,246 - 0,61 0,61 0,63
0,63 0,311 - 0,68 0,68 0,7
0,71 0,39 - 0,76 0,76 0,79
0,75 0. 435 - 0,81 0,81 0,84
0,8 0,503 - 0,86 0,86 0,89
0,85 0,567 - 0,91 0,91 0,94
0,9 0,636 - 0,96 0,96 0,99
0,95 0,71 - 1,01 1,01 1,04
1 0,785 - 1,08 1,07 1, 11

 

После выбора оптимального диаметра провода проверяют возможность размещения обмотки в заданных размерах l и t. Для однослойных катушек рассчитывают шаг намотки

 

(6. 9)


Если t>dиз то обмотка размещается. В противном случае задаются большей величиной l и повторяют расчет.

Для многослойных катушек рассчитывают толщину обмотки

 

(6.10)


где а - коэффициент неплотности обмотки ( a = 1,05...1,3), и находят фактическое значение наружного диаметра катушки D=D0+2t. Если эта величина отличается от выбранной в начале расчета более чем на 10%, то задаю тся новыми значениями l и t и расчет повторяют. При помещении катушки в экран индуктивность катушки уменьшается

 

(6.11)


где h - коэффициент, зависящий от отношения l/D (рис.6.7),

D - диаметр катушки,

Dэк-диаметр экрана.

Рисунок 6.7. График зависимости коэффициента h от отношения l/D


Индуктивность уменьшается тем больше, чем меньше диаметр экрана. В большинстве случаев Dэк/D »1,6¸1,8.При этом индуктивность уменьшается не более чем на 20%.

Многослойные катушки обычно выполняют с сердечниками броневого типа, при использовании которых большая часть силовых линий магнитного поля катушки замыкается через сердечник, а меньшая - через воздух, вследствие чего влияние экрана на индуктивность катушки значительно ослабляется.

Применение сердечников из магнитных материалов позволяет уменьшить число витков катушки индуктивности и соответственно ее габариты. Основным параметром сердечника является магнитная проницаемость mс. При его наличии индуктивность катушки становится равной

 


Поскольку в расчетные формулы входят эмпирические коэффициенты, то индуктивность изготовленной катушки отличается от расчетной. Применение подстроечных магнитных сердечников позволяет получить требуемое значение индуктивности.

Собственная емкость является паразитным параметром катушки индуктивности, ограничивающим возможности ее применения. Ее возникновение обусловлено конструкцией катушки индуктивности: емкость существует между отдельными витками катушки, между витками и сердечником, витками и экраном, витками и другими элементами конструкции. Все эти распределенные емкости можно объединить в одну, называемую собственной емкостью катушки CL

Наименьшей собственной емкостью обладают однослойные катушки индуктивности Приближенно она рассчитывается по формуле (пФ)

 


где D - диаметр катушки в см. Обычно она не превышает 1-2пФ.

Собственная емкость многослойных катушек значительно больше. При многослойной рядовой намотке она достигает ЗО пФ; при намотке „внавал" она несколько меньше. Существенное уменьшение емкости многослойных катушек достигается при использовании универсальной обмотки, при выполнении которой провод укладывается под некоторым углом к образующей цилиндрического каркаса. Схема такой намотки показана на рис.6.8. Как только провод доходит до края катушки, направление укладки меняется. Цикл универсальной обмотки выбирается таким, что, совершив один оборот вокруг каркаса, провод возвращается к положение, отличающееся от исходного на угол b. Этот угол выбирается таким, чтобы каждый последующий виток находился рядом с предыдущим.

Рисунок 6.8. Универсальная обмотка для уменьшения собственной ёмкости катушки


Очевидно, что

 

(6.14)


Угол j , под которым осуществляется укладка провода, находится из соотношения

 

(6.15)


где l-осевая длина катушки,

D - диаметр витка.

Наименьшее значение угла j получается для витков, имеющих наименьший диаметр, равный диаметру каркаса D0.

Обычно при использовании универсальной обмотки длину катушки принимают в пределах от 2 до 10мм. Количество циклов намотки связано с расчетным числом витков W соотношением

 

(6. 16)


Величина собственной емкости катушек с универсальной обмоткой составляет от 3 до 8пФ. Дополнительное снижение емкости достигается секционированием обмотки, как показано на рис.6.1,в.

Совместное действие индуктивности и емкости можно учесть введением понятия об эквивалентной индуктивности катушки, определяемой из уравнения

откуда

 

(6.17)


где -собственная резонансная частота катушки индуктивности.

Если рабочая частота много ниже собственной резонансной частоты wL, то приближенно можно считать Lэ=L.

В процессе работы на катушку действуют различные внешние факторы: температура, влага и другие, влияющие на ее индуктивность. Наиболее существенным является влияние температуры, которое оценивают температурным коэффициентом .

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 ведет к изменению собственной емкости катушки.

Для повышения температурной стабильности применяют каркасы из материала с малым значением коэффициента линейного расширения. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяет керамика. Повышению температурной стабильности катушек способствует прочное сцепление обмотки с каркасом. С этой целью обмотку выполняют методом вжигания серебра в керамический каркас. В этом случае изменение размеров токопроводящего слоя определяется только линейным расширением каркаса. Такие катушки индуктивности имеют TKL »(5-100).10-6 Стабильность многослойных катушек существенно хуже, так как в них невозможно избежать изменения линейных размеров провода обмотки. Многослойные катушки имеют TKL» (50-100).10-6


6.4 Разновидности катушек индуктивности.

Контурные катушки индуктивности. Эти катушки используются совместно с конденсаторами для получения резонансных контуров. Они должны иметь высокую стабильность, точность и добротность. В диапазоне длинных и средних волн эти катушки многослойные, как правило, с намоткой типа "универсаль". Для повышения добротности применяют многожильные провода типа "литцендрат". Для изменения индуктивности применяют цилиндрические сердечники из альсифера или карбонильного железа.

В диапазоне коротких и ультракоротких волн используются однослойные катушки с индуктивностью порядка единиц микрогенри и добротностью порядка 50 - 100. Число витков таких катушек не превышает одного - двух десятков, диаметр каркаса 10 - 20 мм. В качестве каркасов используют керамику, полиэтилен и полистирол. Для уменьшения собственной емкости применяют ребристые каркасы. Обмотка выполняется одножильным медным проводом диаметром около 1 мм. На УКВ применяют бескаркасные катушки из неизолированного провода.

Катушки связи. Эти катушки применяются для обеспечения индуктивной связи между отдельными цепями и каскадами. Такая связь позволяет разделить по постоянному току цепи базы и коллектора и т. д.

К таким катушкам не предъявляются жесткие требования на добротность и точность, поэтому они выполняются из тонкого провода в виде двух обмоток небольших габаритов. Основными параметрами этих катушек являются индуктивность и коэффициент связи

где L1 и L2 - индуктивность связанных катушек,

М - взаимная индуктивность между ними. Величина коэффициента связи зависит от расстояния между катушками, чем оно меньше, тем больше k.

Вариометры. Это такие катушки, в которых предусмотрена возможность изменения индуктивности в процессе эксплуатации для перестройки колебательных контуров.

Они состоят из двух катушек, соединенных последовательно. Одна из катушек неподвижная (статор), другая располагается внутри первой и вращается (ротор). При изменении положения ротора относительно статора изменяется величина взаимоиндукции, а следовательно, индуктивность вариометра

 

L = L1 + L2 ± 2М (6. 18)


Такая система позволяет изменять индуктивность в 4 - 5 раз.

Дроссели. Это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Обычно включаются в цепях питания усилительных устройств. Предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов. На низких частотах они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические сердечники.

Катушки индуктивности для ГИС. На частотах порядка 10 - 100 МГц находят применение тонкопленочные спиральные катушки. На площади в 1 кв.см, располагается не более 10 витков. Добротность таких катушек не превышает 20-30. Поэтому они находят ограниченное применение. В ГИС предпочтительны миниатюрные торроидальные катушки на ферритовых сердечниках, индуктивность которых достигает десятков тысяч микрогенри.

В последнее время наметилась тенденция замены катушек специальными схемами на транзисторах (гираторы) и электромеханическими, пьезоэлектрическими и акустоэлектронными фильтрами, основанными на принципе механических упругих колебаний и механического резонанса. Скорость распространения упругих колебаний в твердом теле примерно в 100 тысяч раз меньше скорости распространения электромагнитных волн, что позволяет создавать очень компактные механические резонаторы с распределенными параметрами, обладающие добротностью порядка 103. Развитие микроэлектроники привело к появлению фильтров на приборах с зарядовой связью и фильтров на поверхностных акустических волнах. Кроме того, в ИМС широкое применение находят активные RC - фильтры, в которых используются операционные усилители с глубокой частотно-зависимой обратной связью.


Контрольные вопросы

1.
Что такое индуктивность?

2.
Что такое катушка индуктивности?

3.
Конструкции катушек индуктивности?

4.
Типы обмоток?

5.
Разновидности катушек индуктивности?

6.
Как индуктивность зависит от диаметра обмоточного провода?

7.
Что такое вариометр?

8.
Что такое дроссель?

9.
Что такое катушка связи?

10.
Для чего служит контурная катушка индуктивности?

Лекция №7.


Рекомендуемые страницы:

Радио для всех - Индуктивности

 


 

 

 

Основные понятия.

Индуктивность — это способность извлекать энергию из источника и сохранять ее в виде магнитного поля. Это свойство проводника, предотвращающее резкие изменения текущего через него тока. Например, если ток в катушке увеличивается, магнитное поле вокруг катушки расширяется. Если ток в катушке уменьшается, магнитное поле сжимается. Однако сжатие магнитного поля индуцирует в катушке напряжение, которое поддерживает ток. Таким образом, индуктивность позволяет энергии сохраняться в виде магнитного поля, зависящего от тока. Когда ток уменьшается, уменьшается и магнитное поле, возвращая в цепь запасенную энергию.

 

Правило:

ЭДС самоиндукции имеет такое направление, что в любой момент оно противодействует приложенному извне напряжению.

Закон электромагнитной индукции мы расматривали в статье о магнетизме  Важно понимать, что по этому закону в проводнике возникает ЭДС самоиндукции. Ленц первый изучил это явление и сформулировал правило. При увеличении тока силовые магнитные линии как будто „выходят" из оси проводника и концентрическими окружностями распространяются наружу, а ЭДС самоиндукции имеет направление, противоположное увеличивающемуся току.

 

Эмилий Ленц
(1804-1865)
Российский физик и электротехник.
Один из основоположников руcской геофизики

 

 

При уменьшении тока силовые магнитные линии концентрическими окружностями возвращаются к оси проводника, а ЭДС самоиндукции имеет  направление согласно уменьшающемуся току.

С помощью известных величин попробуем найти индуктивность. Магнитная индукция (В) создаваемая током, пропорциональна силе тока. Магнитный поток(Ф) пропорционален (В).

Значит

 и можно утверждать, что

искомая индуктивность.

 

Подробнее

 

Единица, которой измеряется индуктивность называется генри (Гн). Она названа в честь американского физика Джозефа Генри.

 

Джозеф Генри
(1797-1878)
Американский физик.
Открыл самоиндукцию.
Установил колебательный характер
разряда конденсатора

 

Генри — это такая индуктивность, которая требуется для индуцирования электродвижущей силы в 1 вольт при изменении тока в проводнике со скоростью 1 ампер в секунду. Это большая единица, значительно чаще используются миллигенри (мГн) и микрогенри (мкГн).

 

1мГ= 1 миллигенри = 0,001Г

1мкГ=1 микрогенри = 0,000001Г

 

Катушки индуктивности.

В радиолюбительской и профессиональной практике широкое применение приобрели катушки индуктивности. Катушка индуктивности — это устройство, имеющее определенную индуктивность. Состоит из провода, намотанного на сердечник, и классифицируется по материалу сердечника. Сердечник катушки может быть либо магнитным, либо немагнитным.

 

Катушки могут иметь как постоянную, так и изменяемую индуктивность. Катушки с переменной индуктивностью содержат подстроечный сердечник.  Максимальная индуктивность регистрируется, когда сердечник полностью введен в катушку.

 

Катушка индуктивности.

 

Безкаркасные катушки (без сердечника), используются в тех случаях, когда индуктивность не превышает 2-5 миллигенри. Они наматываются на керамические или композитные сердечники. Сердечники из феррита или порошкообразного железа используются для индуктивностей до 200 миллигенри. Тороидальные сердечники имеют кольцеобразную форму и позволяют получить высокую индуктивность при малых размерах. Магнитное поле сосредоточено внутри сердечника. Экранированные индуктивности заключены в корпус (экран), сделанный из магнитного материала для защиты их от влияния внешних полей.

 

Условное обозначение катушек.

 

Обозначение

Реальный вид

 

Дополнительные символы

 

Основные размеры катушек.

В однослойной катушке диаметр D представляет собой диаметр окружности, образуемой осевой линией активного сечения провода. На высоких частотах этот диаметр принимают равным внутреннему диаметру витков (диаметр каркаса или d1).

Длина катушки l является расстоянием между осевыми линиями крайних витков. Обычно d0- диаметр провода в изоляции. Шаг намотки τ- расстояние между осевыми линиями смежных витков. Из-за неплотности, для расчетов вводится поправочный коэффициент. α - коэффициент неплотности. Он помогает найти длину l катушки с намотанным проводом.Значения коэффициента смотрим в табличке.

 

 

Значения размеров многослойной катушки определяются величиной наружного диаметра D, внутреннего D0. Радиальной глубиной t и длиной намотки l. Dср - средний диаметр катушки. N - число витков.

Все размеры выражаются в миллиметрах.

 

более точно

 

 

Типы намоток катушек.

 

 

 

 

Применяемые виды намотки можно разделить на однослойные и многослойные. При однослойной намотке витки располагаются на цилиндрической поверхности каркаса в один слой. При плотном расположении витков, получается сплошная однослойная намотка. При некотором расстоянии витков друг от друга - намотка с "шагом". Многослойные намотки могут быть разделены на простые и сложные. К простым относятся рядовая (витки на каркас укладываются правильными рядами) и "внавал" (мотаются без определенной закономерности). К сложным многослойным намоткам можно отнести универсальные, секционированные и пирамидальные. При универсалной намотке витки не располагаются параллельно друг к другу, а идут попеременно от одного края к другому, пересекаясь под некоторым углом. такое расположение дает катушке высокую механическую прочность без специальных каркасов.  Повторяемость процесса однослойных и многослойных намоток определяется витками.

Виток - угол намотки провода вокруг оси катушки. Повторяемость процесса намотки универсальных катушек характеризуется циклом. он соответствует такому углу намотки провода вокруг оси катушки, за который провод возвращается в свое исходное положение на край катушки. Так как витки располагаются параллельно друг другу, то каждый последующий виток не может точно возратиться в свое исходное положение, а приходит в него или несколько позже, или несколько раньше. Пирамидальная намотка отличается малой собственной емкостью. Объясняется это тем, что в данной намотке смежными являются витки с наибольшей разностью потенциалов 9между ними). Выполняется с любым числом слоев.

Чаще используется двухслойная намотка

(для прочности).

 

Далее материалы по теме

 

Характеристики и маркировка индуктивностей

 

 

 

 

Магнитные поля и индуктивность - Основы индуктивности

Всякий раз, когда электроны проходят через проводник, вокруг этого проводника возникает магнитное поле. Этот эффект называется электромагнетизмом.

Магнитные поля влияют на выравнивание электронов в атоме и могут вызывать развитие физической силы между атомами в пространстве, точно так же, как электрические поля, развивающие силу между электрически заряженными частицами. Подобно электрическим полям, магнитные поля могут занимать совершенно пустое пространство и воздействовать на материю на расстоянии.

Поля имеют две меры: силу поля и поток поля. Сила поля - это величина «толчка», которую поле оказывает на определенном расстоянии. Поток поля - это общая величина или эффект поля в пространстве.

Сила поля и поток примерно аналогичны напряжению («толкание») и току (потоку) через проводник, соответственно, хотя поток поля может существовать в полностью пустом пространстве (без движения частиц, таких как электроны), тогда как ток может принимать только место, где есть свободные электроны для движения.

Поток поля можно противодействовать в пространстве, так же как потоку электронов можно противодействовать сопротивлением. Величина потока поля, который будет развиваться в пространстве, пропорциональна величине приложенной силы поля, деленной на величину сопротивления магнитному потоку.

Подобно тому, как тип проводящего материала определяет удельное сопротивление проводника электрическому току, тип материала, занимающего пространство, через которое действует сила магнитного поля, определяет специфическое сопротивление потоку магнитного поля.

В то время как поток электрического поля между двумя проводниками позволяет аккумулировать свободный заряд электронов внутри этих проводников, поток магнитного поля позволяет накопить определенную «инерцию» в потоке электронов через проводник, создающий поле.

Магнитные поля с индукторами

Катушки индуктивности - это компоненты, предназначенные для использования этого явления за счет придания длине проводящего провода формы катушки. Эта форма создает более сильное магнитное поле, чем то, что создается прямым проводом.

Некоторые индукторы выполнены из проволоки, намотанной в самонесущей катушке. Другие оборачивают провод вокруг твердого сердечника определенного типа. Иногда сердечник индуктора будет прямым, а в других случаях он будет соединен в петлю (квадратную, прямоугольную или круглую), чтобы полностью сдерживать магнитный поток. Все эти варианты конструкции влияют на производительность и характеристики индукторов.

Схематический символ катушки индуктивности, такой как конденсатор, довольно прост и представляет собой не более чем символ катушки, представляющий свернутый в спираль провод. Хотя простая форма катушки является общим обозначением любого индуктора, индукторы с сердечниками иногда выделяются добавлением параллельных линий к оси катушки.

В новой версии символа индуктора не используется форма катушки в пользу нескольких «выступов» подряд:

Символы индуктивности

Поскольку электрический ток создает концентрированное магнитное поле вокруг катушки, этот поток поля соответствует накоплению энергии, представляющей кинетическое движение электронов через катушку.

Чем больше ток в катушке, тем сильнее будет магнитное поле и тем больше энергии будет накапливать индуктор.

Поскольку индукторы хранят кинетическую энергию движущихся электронов в виде магнитного поля, они ведут себя совершенно иначе, чем резисторы (которые просто рассеивают энергию в виде тепла) в цепи. Накопление энергии в катушке индуктивности зависит от протекающего через нее тока.

Способность индуктора накапливать энергию в зависимости от тока приводит к тенденции поддерживать ток на постоянном уровне. Другими словами, катушки индуктивности имеют тенденцию сопротивляться изменениям тока. Когда ток через катушку индуктивности увеличивается или уменьшается, она «сопротивляется» изменению, создавая напряжение между своими выводами, полярность противоположная изменению.

Для сохранения большего количества энергии в катушке индуктивности необходимо увеличить ток через нее. Это означает, что его магнитное поле должно увеличиваться в силе, и это изменение напряженности поля создает соответствующее напряжение в соответствии с принципом электромагнитной самоиндукции.

И наоборот, чтобы высвободить энергию из индуктора, ток через него должен быть уменьшен. Это означает, что магнитное поле индуктора должно уменьшаться в силе, и это изменение напряженности поля самоиндуцирует падение напряжения противоположной полярности.

Так же, как первый Закон движения Исаака Ньютона («объект в движении имеет тенденцию оставаться в движении; объект в состоянии покоя стремится оставаться в состоянии покоя») описывает тенденцию массы противодействовать изменениям скорости, мы можем констатировать тенденцию индуктора противодействовать изменениям тока как такового:

”Электроны, проходящие через индуктор, стремятся оставаться в движении; Покоящиеся в катушке индуктивности электроны имеют тенденцию оставаться в покое. «Гипотетически, индуктор, оставленный замкнутым накоротко, будет поддерживать постоянную скорость тока через него без внешней помощи:

На практике, однако, способность индуктора к самоподдерживающемуся току реализуется только со сверхпроводящим проводом, так как сопротивления провода в любом нормальном индукторе достаточно, чтобы вызвать очень быстрое затухание тока без внешнего источника питания.

Когда ток через катушку индуктивности увеличивается, в ней падает напряжение, противоположное направлению потока электронов, действуя как силовая нагрузка.В этом состоянии индуктор заряжается, потому что в его магнитном поле накапливается все большее количество энергии.

Обратите внимание на полярность напряжения относительно направления тока:

И наоборот, когда ток через катушку индуктивности уменьшается, в ней падает напряжение, помогающее направлению электронного потока, действуя как источник энергии.

В этом состоянии считается, что индуктор разряжается, поскольку его запас энергии уменьшается, поскольку он передает энергию из своего магнитного поля остальной части цепи. Обратите внимание на полярность напряжения относительно направления тока.

Если источник электроэнергии внезапно подключается к ненамагниченному индуктору, индуктор сначала будет сопротивляться потоку электронов, понижая полное напряжение источника. Когда ток начинает увеличиваться, создается все более сильное магнитное поле, поглощающее энергию от источника. В конце концов ток достигает максимального уровня и перестает расти.

В этот момент индуктор перестает поглощать энергию от источника и снижает минимальное напряжение на своих выводах, в то время как ток остается на максимальном уровне.Поскольку индуктор накапливает больше энергии, его уровень тока увеличивается, а падение напряжения уменьшается.

Обратите внимание, что это прямо противоположно поведению конденсатора, когда накопление энергии приводит к увеличению напряжения на компоненте! В то время как конденсаторы сохраняют свой энергетический заряд, поддерживая статическое напряжение, индукторы поддерживают свой энергетический «заряд», поддерживая постоянный ток через катушку.

Тип материала, на который наматывается провод, сильно влияет на силу потока магнитного поля (и, следовательно, на количество запасенной энергии), генерируемого для любого заданного количества тока через катушку.Сердечники катушек, сделанные из ферромагнитных материалов (таких как мягкое железо), будут стимулировать развитие более сильных потоков поля с заданной силой поля, чем немагнитные вещества, такие как алюминий или воздух.

Что такое индуктивность?

Мера способности катушки индуктивности накапливать энергию для заданного количества протекающего тока называется индуктивностью .

Неудивительно, что индуктивность также является мерой интенсивности сопротивления изменениям тока (точно, сколько самоиндуцированного напряжения будет произведено при заданной скорости изменения тока).

Индуктивность символически обозначается с заглавной буквы «L» и измеряется в единицах Генри, сокращенно «H».

Дроссель

Устаревшее название катушки индуктивности - дроссель, так называемый дроссель из-за его обычного использования для блокировки («дросселирования») высокочастотных сигналов переменного тока в радиосхемах. Другое название индуктора, которое все еще используется в наше время, - это реактор, особенно когда он используется в приложениях большой мощности.

Оба этих названия станут более понятными после того, как вы изучите теорию цепей переменного тока (AC), и особенно принцип, известный как индуктивное реактивное сопротивление.

Обзор
  • Катушки индуктивности реагируют на изменения тока, понижая напряжение с полярностью, необходимой для противодействия изменению.
  • Когда катушка индуктивности сталкивается с увеличивающимся током, она действует как нагрузка: падает напряжение, поскольку она поглощает энергию (отрицательную на стороне входа тока и положительную на стороне выхода тока, как резистор).
  • Когда индуктор сталкивается с уменьшающимся током, он действует как источник: создавая напряжение, высвобождая накопленную энергию (положительный на стороне входа тока и отрицательный на стороне выхода тока, как батарея).
  • Способность индуктора накапливать энергию в виде магнитного поля (и, следовательно, противодействовать изменениям тока) называется индуктивностью. Он измеряется в единицах Генри (H).
  • Раньше индукторы назывались дросселями. В приложениях большой мощности их иногда называют реакторами.
Индуктор

- Инструментальные средства

  • Около
  • Контакт
  • Заявление об ограничении ответственности
  • Авторские права
  • Подписаться
  • Отправить статьи
  • Форум
  • Рука помощи
  • Подработка
  • Узнать ПЛК
  • Игра
Искать: Поиск Facebook Twitter Youtube
  • Дом
    • Все
    • Анимация
    • Основы
    • Формулы
    • Стандарты
    • Проект
    • Как это работает
  • Измерение
    • Анализаторы
    • Поток
    • Давление
    • Уровень
    • Температура
    • Вибрация
    • Регулирующие клапаны
    • Калибровка
    • Переключатели
    • Электромагнитный клапан
  • Контроль
    • PLC Учебники
    • Системы управления
    • Автоматизированная система безопасности (SIS)
    • Связь
    • Пожарная и газовая система
  • Вопросы и ответы
    • Вопросы для интервью по КИП
    • Вопросы с несколькими вариантами ответов
    • Практические вопросы
    • Вопросы и ответы по электронике
    • Вопросы и ответы по электрике
  • EE
    • Электроника
      • Электроника, вопросы и ответы
      • Основы электроники
      • Электронные устройства и схемы
      • Электроника Анимация
      • Цифровая электроника
    • Электрооборудование
      • Основы электрооборудования
      • Вопросы и ответы по электрике
      • Силовая электроника
      • Электрические машины
      • Электрическая анимация
      • Энергетические системы
      • Распределительное устройство и защита
      • Передача и распределение
  • MCQ
    • Приборы
    • Электроника и измерения
    • Цифровая электроника
    • Электронные устройства и схемы
    • Системы управления
    • Аналоговая электроника
    • Микропроцессор
    • Электрические схемы
    • Электрические машины
    • Электрические схемы
    • Силовая электроника
    • Энергетические системы
    • Электромагнитное поле
  • Подробнее
    • Инструменты
    • Форум
    • Учебники
    • Гостевые статьи
    • Проектирование приборов
    • Обычный
    • Программное обеспечение
    • Инструменты Excel
    • Монтаж и ввод в эксплуатацию
    • Основы процесса
    • Видео
    • Книги
  • Курсы
Главное меню Инструменты Inst Искать: Поиск На главную »Индуктор

Различные типы индукторов и их применение

В любой конструкции электронной схемы есть только три основных компонента - резистор, конденсатор и катушка индуктивности. Мы уже рассмотрели введение в резистор и его различные типы, а также рассмотрели конденсаторы и его различные конфигурации. В этом руководстве мы узнаем о различных типах индукторов и о том, как выбрать индуктор для различных приложений.

Что такое индуктор?

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

Типы индукторов

В зависимости от области применения существует множество типов индукторов, они бывают различных форм-факторов, есть высокочастотные индукторы, низкочастотные индукторы линий электропередач и некоторые специально разработанные индукторы для развязки и фильтрации приложений, ниже мы обсудим различные типы индукторов в деталях.

Индуктор с ламинированным сердечником

Строительство

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

Для изготовления индуктора с многослойным сердечником проволока наматывается на катушку индуктора, затем пластины E и I помещаются внутри катушки одну за другой, чтобы сформировать сердечник, эти листы E и I изготовлены из стали с высокой содержание кремния и его термообработка для обеспечения высокой проницаемости и снижения гистерезиса и потерь на вихревые токи.

Приложения

  • Бортовое зарядное устройство для электромобилей
  • Линейный и шумовой фильтр
  • Дроссели фильтров сигналов CH и CL

Примеры функций

  • Индуктивность - 0.От 12 до 100 мГн
  • Постоянный ток - от 1,0 АЦП до 200 АЦП
  • Система изоляции - изоляция класса B, 130 ° C

Пример Номер детали

Индуктор с воздушным сердечником

Строительство

Взяв цилиндрический материал определенного диаметра (например, сверло) в качестве шаблона, мы можем намотать кусок проволоки, чтобы сделать индуктор с воздушным сердечником, кроме того, индуктивность можно стабилизировать, окунув индуктор в лак или закрепив его. воск.

Материал сердечника - воздух, поэтому он имеет низкую проницаемость, следовательно, меньшую индуктивность, поэтому его можно использовать для высокочастотных приложений.

Приложения

  • Он используется для создания катушек настройки RF.
  • Индуктор с воздушным сердечником используется в цепях фильтров.
  • Демпферная цепь.
  • Он используется для обеспечения более низкой пиковой индуктивности,
  • Используется в высокочастотных приложениях, включая теле- и радиоприемники.

Примеры функций

  • Допуск: ± 2%
  • Индуктивность: 0.85 мГн
  • Сечение провода: 18 AWG
  • Сопротивление постоянному току: 0,44 Ом
  • Допустимая мощность: 30 Вт RMS

Пример Номер детали

Индуктор с ферритовым сердечником

Строительство

Если намотать кусок проволоки вокруг ферритового сердечника, получится индуктор с ферритовым сердечником. Итак, , что такое ферритовый сердечник и когда мы должны его использовать?

Смешивание оксида железа (Fe2O3) с другими оксидами металлов, такими как (Mn), цинк (Zn) или магний (Mg), при температуре от 1000 ° C до 1300 ° C приведет к получению материала с очень интересными магнитными свойствами, называемого ферритом. .

Катушки индуктивности

с ферритовым сердечником имеют высокую магнитную проницаемость, высокое электрическое сопротивление и низкие потери на вихревые токи. Эти характеристики делают их пригодными для многих высокочастотных приложений.

Приложения

  • Может использоваться на высоких и средних частотах
  • Используется в схеме переключения
  • Pi Фильтры

Примеры функций

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

Пример Номер детали

Индуктор катушки

Строительство

Намотка отрезка проволоки в специально изготовленную цилиндрическую бобину и закрепление ее термоусадочной трубкой образует индуктор бобины.

Материал сердечника - феррит, поэтому по своим свойствам он аналогичен индуктору с ферритовым сердечником. Небольшой размер делает их пригодными для использования в таких приложениях, как адаптер питания.

Приложения:

  • Схема SMPS
  • Входной и выходной фильтр
  • Pi фильтр

Примеры функций

  • Стандартная первичная индуктивность +/- 10%
  • Доступны в вертикальном исполнении
  • Диэлектрическая прочность между катушкой и сердечником 0.5 кВ

Пример Номер детали

Индуктор с тороидальным сердечником

Строительство

Длина провода, намотанного на сердечник в форме пончика, широко известна как индуктор с тороидальным сердечником. Материал сердечника - феррит, поэтому свойства материала напоминают индуктор с ферритовым сердечником.

Этот тип сердечника может очень хорошо выдерживать магнитное поле из-за своей природы замкнутого контура, таким образом улучшая размер и индуктивность.

Из-за сильного магнитного поля и высокого значения индуктивности при меньшем количестве обмоток полное сопротивление намного меньше, что помогает повысить эффективность катушки индуктивности.

Приложения

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

Примеры функций

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

Пример Номер детали

Осевые индукторы / Цветные кольцевые индукторы

Строительство

Для изготовления этого типа индуктора очень тонкий медный провод наматывается на ферритовый сердечник в форме гантели, а две крышки соединяются вверху и внизу сердечника 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 считывая цветные полосы и сравнивая их с таблицей цветовых кодов, как и резистор.

Приложения

  • Сетевой фильтр
  • Дизайн фильтра
  • Повышающий преобразователь
  • Общие

Примеры функций

  • Повышение 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 Номер детали

Экранированный индуктор для поверхностного монтажа

Строительство

Он построен путем наматывания отрезка проволоки в цилиндрическую бобину и закрепления его в специально изготовленном ферритовом корпусе в форме экранированного индуктора для поверхностного монтажа.

Эти индукторы специально разработаны для приложений, устанавливаемых на печатные платы, и экранирование предназначено для уменьшения электромагнитных помех и шума от индуктора, а также для возможности использования в конструкции с высокой плотностью размещения.

Приложения

  • КПК / ноутбук / настольный компьютер / серверные приложения
  • Сильноточные преобразователи POL
  • Низкопрофильные сильноточные источники питания
  • Устройства с батарейным питанием
  • Преобразователи постоянного тока в постоянный в распределенных энергосистемах
  • DC / DC преобразователь для программируемой вентильной матрицы (FPGA)

Примеры функций

  • Экранированная конструкция
  • Диапазон частот до 5.0 МГц
  • Самый низкий DCR / мкГн, в этом размере упаковки
  • Обрабатывает сильные всплески переходного тока без насыщения
  • Сверхнизкий шум жужжания благодаря композитной конструкции

Пример Номер детали

Катушки для беспроводной зарядки

Строительство

Если скрутить многожильный провод и вставить в него феррит, получится катушка беспроводной зарядки.

Длина многожильного провода используется для уменьшения скин-эффекта, который описывает высокочастотное магнитное поле, которое может проникать на определенную глубину; это означает, что если в этом случае используется сплошной провод, большая часть тока будет проходить через внешняя часть проводника, увеличивающая сопротивление.

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

Приложения

  • Беспроводная зарядка
  • Информационно-коммуникационная продукция
  • Продукция промышленного, медицинского и другого назначения

Примеры функций

  • Ls [мкГн]: 6,20 мкГн +/- 5% при 100 кГц
  • Rs [Ом]: 0,095 Ом +/- 10% при 100 кГц
  • Rdc [Ом]: 0.08 Ом

Пример Номер детали

Спаренный индуктор

Строительство

Обмотка двух проводов в общий сердечник образует спаренный индуктор. Обмотки могут быть соединены последовательно, параллельно или как трансформатор, в соответствии с требованиями приложения, они работают, передавая энергию от одной обмотки к другой за счет взаимной индуктивности, наиболее распространенные связанные индукторы имеют соотношение витков один к одному, используемое в основном постоянном токе. -Преобразователи постоянного тока.

Приложения

  • Обратный преобразователь
  • Конвертер SEPIC
  • Конвертер Cuk

Примеры функций

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

Пример Номер детали

Многослойные индукторы на микросхеме

Строительство

Само название говорит о том, что он состоит из многослойных.Он построен из тонких пластин из феррита. Рисунок катушки напечатан на нем специальной металлической пастой (рецепт является конфиденциальным для производителя), правильное размещение этих листов слой за другим формирует катушку, следовательно, индуктивность.

Приложения

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

Примеры функций

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

Пример Номер детали

Экранированный индуктор переменного тока

Строительство

Обернув кусок проволоки вокруг бобины полого цилиндра и поместив и перемещая сердечник, сделанный из ферромагнитного материала или латуни, мы можем изменить номинал индуктора.

Если материал сердечника - феррит, то перемещение материала сердечника в центре обмотки приведет к увеличению индуктивности.

Если материал сердечника - латунь, то перемещение его к центру обмотки приведет к уменьшению индуктивности.

Приложения

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

Примеры функций

  • Диапазон частот : 20 ~ 129 МГц
  • Диапазон индуктивности : 0.05 ~ 2,7 мГн
  • Q Прибл. 20 ~ 60
  • Высокая устойчивость к механическим воздействиям

Пример Номер детали

Итак, это все о наиболее часто используемых индукторах в области электротехники и электроники. Есть много других типов индукторов, которые не являются распространенными и используются для специальных целей.

RF Индуктор | Особенности и как выбрать индукторы | РЧ индукторы

Murata RF индукторы

Как следует из названия, индукторы для высокочастотных цепей используются в высокочастотном диапазоне от 10 МГц до нескольких ГГц. Поскольку эти продукты требуют высокого значения Q (фактора качества), большинство из них имеют структуру немагнитного сердечника и в основном используются в высокочастотных цепях оборудования мобильной связи, такого как мобильные телефоны, беспроводные ЛВС и другие.

Таблица 1 Примеры применения индукторов в каждом блоке схемы мобильного телефона

Приложение Расположение Назначение
Соответствие Линии между компонентами в антенных блоках и блоках ПЧ и т. Д. Устранение рассогласования импеданса и минимизация отражений и потерь
Резонанс Синтезаторы и колебательные схемы Обеспечение необходимых частот
Дроссель Линии питания функциональных компонентов, используемых в блоках ВЧ и ПЧ Резка переменного тока, например высокочастотных компонентов

Мы предлагаем разнообразную линейку индукторов для высокочастотных цепей с тремя различными структурами: проволочная обмотка, многослойная и пленочная.
Характеристики и подходящие применения каждой структуры кратко описаны ниже.

Murata's Technology

1. 3 Производственные технологии

2. Технология высокодобротных индукторов с проволочной обмоткой

Реализация размера 0804

Миниатюризация была реализована за счет интеграции высокоточной технологии намотки проволоки и формования сердечника небольшого размера технология с общими технологиями высокочастотной проволочной намотки.

3.Технология индукторов пленочного типа

Высокоточная многослойная

Достигнута высокая добротность при увеличении внутреннего диаметра и более легком прохождении магнитного потока благодаря высокой многослойной точности!

Тонкая разводка
Поперечное сечение электрода


Добился мелкой разводки с малым шагом!
Выполнена разводка с высокой линейностью и точностью размеров!
Достигнуты низкие потери на высоких частотах с помощью прямоугольных и высокоформатных электродов!
Различия в характеристиках каждой конструкции

1. Особенности структуры намотки из проволоки

Структура намотки из проволоки формируется путем намотки медной проволоки в форме спирали вокруг сердечника из оксида алюминия. Катушка может быть сформирована из более толстой проволоки, чем многослойные и пленочные конструкции, что обеспечивает следующие характеристики:
  • Возможно низкое сопротивление постоянному току
  • Чрезвычайно высокое значение Q (коэффициент качества)
  • Поддерживаются большие токи
Эти особенности делают структуру с проволочной обмоткой подходящей для согласования в схемах антенн и PA, требующих чрезвычайно высокой добротности, и резонансных приложениях в схемах IF.


2. Характеристики пленочной структуры

Чип-индукторы с пленочной структурой имеют многослойную структуру, но катушка сформирована с высокой точностью на керамических материалах с использованием оригинальной технологии микропроцессора Murata.
Можно сформировать высокоточные сердечники, обеспечивающие следующие характеристики:
  • Высокие электрические характеристики могут быть реализованы даже для компактных микросхем, таких как 0603 размер
  • Подготовлен точный ряд близких ступеней индуктивности и жестких допусков индуктивности.
  • Высокий добротность и высокий SRF
Это делает индукторы микросхемы с пленочной структурой подходящими для согласования радиочастотных цепей и резонансных приложений, которые требуют узких допусков и высокой добротности для поддержки тенденции к меньшему и более легкому оборудованию мобильной связи.



3. Особенности многослойной структуры

Многослойная структура образована наслоением керамических материалов и проводника катушки для создания интегрированного индуктора многослойного типа.Это обеспечивает меньший размер и меньшую стоимость по сравнению с проволочной структурой.
Хотя коэффициент добротности ниже, чем у проволочной намотки, многослойная структура обеспечивает хороший общий баланс между допуском значения L, номинальным током, размером, ценой и другими характеристиками, что позволяет использовать в широком диапазоне приложений.
Многослойная структура подходит для различных применений, таких как согласование радиочастотных цепей, дроссель и резонанс для оборудования мобильной связи.


4.Различия характеристик на основе конструкций

Q Factor

Частотные характеристики Q показаны на графике структурой (проволочная намотка, многослойная) высокочастотной катушки Murata размером 1005. Как показано на Рисунке 1, особенностью проволочного типа является очень высокая добротность по сравнению с многослойным типом.
Особенностью пленочного типа является также более высокий коэффициент добротности, чем у многослойного метода, применяемого другими компаниями в той же отрасли.Murata предлагает тип пленки маленького размера 0603 и размера 0402. (Фигура 2)
Рисунок 1: Сравнение Q-характеристик многослойной серии LQG15 и серии LQW15 с проволочной обмоткой (обе 2,7 нГн)
Рисунок 2: Сравнение Q-характеристик между 0603 Size, LQP03TN Series и многослойными продуктами других компаний (обе 10 нГн)
Шаг и допуск индуктивности

Допуски между многослойной структурой Murata и пленочной структурой высокочастотных катушек и линейкой значений L показаны в следующей таблице.По сравнению с многослойным типом, точность позиционирования пленки более точна при формировании катушки. Таким образом, значение L меньше варьируется, что позволяет уменьшить допуск и выполнить более жесткие шаги.

5. Заключение

Тип проволочной обмотки Тип пленки Многослойный тип
Структура
Характеристики Исключительно хорошие Q-характеристики
Low Rdc
Сверхминиатюрный размер
Высокое значение добротности и малый размер
Минимальный допуск по индуктивности, уровни индуктивности с тонкой шкалой
Модельный ряд с широким диапазоном значений индуктивности
Использование и приложения В основном схемы согласования РЧ, требующие характеристик добротности
дроссельные цепи, поддерживающие высокие уровни тока
Схемы согласования антенн
Согласующие цепи усилителей мощности и согласующие цепи
ВЧ, требующие небольших размеров, минимальных допусков по индуктивности и высокой добротности
Цепи согласования блоков ВЧ
Дроссельные цепи

Эффективное использование индукторов

Высокочастотные катушки в основном используются в сотовых телефонах, беспроводных локальных сетях и других высокочастотных цепях.Некоторые типичные примеры их использования и применения описаны ниже.


1. Проволочная обмотка

Проволочные индукторы серии LQW имеют высокое значение добротности. Катушки индуктивности с высокими значениями добротности используются в схемах согласования радиочастотных блоков, поскольку их высокие значения добротности обеспечивают им превосходные характеристики затухания в полосе пропускания

Катушки индуктивности

Введение

Катушки индуктивности

- это простые по конструкции компоненты, состоящие из катушек изолированного медного провода, намотанного вокруг каркаса, который будет иметь какой-либо тип сердечника в центре.Этот сердечник может быть из металла, например железа, который легко намагничивается; или в высокочастотных индукторах, скорее всего, это будет просто воздух.

Действие индукторов зависит от магнитного поля, которое присутствует вокруг любого проводника, когда по нему проходит ток. Если катушка с проволокой намотана вокруг сердечника, сделанного из материала, который легко намагничивается, такого как железо, то магнитное поле вокруг катушки концентрируется внутри сердечника; это значительно увеличивает эффективность индуктора.

Индукторы в цепях переменного тока.

Катушки индуктивности

широко используются в приложениях переменного тока (AC), таких как радио, телевидение и коммуникационное оборудование, и в этих системах очень полезно то, как индукторы реагируют на сигналы переменного тока различных частот.

Дроссели.

Другое название индуктора - «Дроссель». Катушки индуктивности, представляющие собой просто катушки из медной проволоки, позволяют легко проходить постоянному току, но когда применяется переменный ток, индукторы создают противодействие протеканию тока, которое увеличивается с увеличением частоты переменного тока.Следовательно, переменному току не разрешается течь или он «перекрывается», в то время как постоянный ток может проходить. Этот эффект используется в цепях питания, где сеть переменного тока общего пользования (линия) должна быть преобразована в источник постоянного тока, пригодный для питания электронных схем.

Накопитель энергии в цепи постоянного тока.

Рис. 3.0.1 Обратная ЭДС в индукторе.

Когда на катушку индуктивности подается постоянное напряжение, через нее протекает ток. Поскольку этот ток увеличивается при включении, вокруг катушек с проволокой создается увеличивающееся магнитное поле.Таким образом, электрическая энергия, используемая для создания магнитного поля, сохраняется в виде магнитной энергии. Кроме того, когда энергия в магнитном поле изменяется, это вызывает напряжение в тех же катушках, которые создают магнитное поле.

Однако индуцированное напряжение, называемое «электромагнитной силой самоиндукции», будет иметь полярность, противоположную приложенному напряжению, которое создает магнитное поле; следовательно, это вызвало ЭДС. также обычно называют 'back e.m.f. ' и его эффект заключается в замедлении в противном случае быстрого изменения тока, которое происходит при включении.

По мере нарастания тока через катушку индуктивности скорость изменения тока уменьшается из-за обратной ЭДС, как и обратная ЭДС из-за уменьшения скорости изменения тока. Электрическая энергия, приложенная к индуктору, теперь преобразована в магнитную энергию и накапливается в магнитном поле, созданном вокруг индуктора.

Если напряжение, приложенное к катушке индуктивности, теперь отключено, энергия, накопленная в магнитном поле, возвращается обратно в катушки индуктора, на этот раз нет противоположного напряжения питания, поэтому все магнитное поле мгновенно схлопывается, и накопленная энергия, теперь в виде напряжения на катушке индуктивности, но с полярностью, противоположной исходному приложенному напряжению.

Однако это напряжение теперь будет намного больше, чем исходное напряжение питания; это потому, что амплитуда напряжения, индуцированного в проводнике, пропорциональна (среди прочего) скорости изменения магнитного поля. При включении из-за того, что менялись два противоположных напряжения: увеличивающееся напряжение питания и противоэдс. снижаясь, скорость изменения замедлялась. Однако при выключении напряжение питания отсутствует, поэтому магнитное поле очень быстро разрушается, вызывая очень высокую скорость изменения и, следовательно, создавая очень большой импульс напряжения.

Этот импульс может иметь амплитуду в десятки, сотни или тысячи вольт, что может быть очень полезно, например в возникновении искры зажигания в бензиновом двигателе или очень опасно, например не приятно трогать! Он также может очень легко разрушить другие компоненты, такие как полупроводники, и может стать источником серьезных радиопомех.

Подробнее об обратном э.д.с. Вот.

Катушки индуктивности многих типов.

Физический размер катушек индуктивности сильно различается в зависимости от потребляемой мощности и частоты используемого переменного тока; от огромных силовых трансформаторов на электростанциях и электросетях до крошечных индукторов в радиооборудовании, состоящих из нескольких витков провода и всего несколько миллиметров в поперечнике.

Какой индуктор и индуктивность? - Формулы для расчета индуктивности

Прежде чем узнать определение и работу индуктора, мы должны знать, что такое индуктивность. Всякий раз, когда изменяющийся поток связан с катушкой проводника, возникает ЭДС. Если изменяющийся поток связан с катушкой проводника, в нем возникнет электромагнитная сила (ЭДС). Индуктивность катушки можно определить как свойство катушки индуцировать электромагнитную силу из-за изменяющегося потока, связанного с ней.По этой причине все электрические катушки можно назвать индукторами. В качестве альтернативы можно определить индуктор, поскольку это один из типов устройств, которые используются для хранения энергии в виде магнитного поля. В этой статье представлена ​​краткая информация о том, что такое индуктор, работа, расчет проводимости и приложения.

Индуктор и расчет индуктивности

Что такое индуктор?

Катушка индуктивности также называется реактором, катушкой и дросселем. Это двухконтактный электрический компонент, используемый в различных электрических и электронных схемах.Индуктор используется для хранения энергии в виде магнитного поля. Он состоит из провода, обычно скрученного в катушку. Когда через него проходит ток, энергия временно сохраняется в катушке. Высший индуктор равен короткому замыканию для постоянного тока и обеспечивает силу, противоположную переменному току, которая зависит от частоты тока. Противодействие протеканию тока в катушке индуктивности связано с частотой тока, протекающего через нее. Иногда катушки индуктивности обозначают как «катушки», потому что физическая конструкция максимальных катушек индуктивности спроектирована с использованием намотанных участков провода.


Индуктор

Конструкция индуктора

Индуктор обычно состоит из катушки с проводящим материалом, обычно защищенной медной проволокой, покрытой пластиком или ферромагнитным материалом. Высокая магнитная проницаемость ферромагнитного сердечника увеличивает магнитное поле и полностью ограничивает его индуктором, тем самым увеличивая индуктивность. Низкочастотные индукторы сконструированы как трансформаторы, с центром из электротехнической стали, ламинированной для предотвращения вихревых токов.

Мягкие ферриты широко используются для сердечников выше звуковых частот.Между тем, они не исключают больших потерь энергии на высоких частотах. Индукторы бывают разных форм. Большинство индукторов спроектированы с магнитным проводом, покрытым вокруг ферритовой катушки с проводом, видимым снаружи, в то время как некоторые из них полностью покрывают провод ферритом и называются «экранированными». Некоторые виды индукторов имеют сменный сердечник, который позволяет изменять индуктивность.

Конструкция индуктора

Небольшие индукторы можно закрепить непосредственно на печатной плате, разместив след в изогнутом исполнении.Катушки индуктивности малой стоимости также могут быть построены на ИС (интегральных схемах) с использованием тех же процедур, которые используются для изготовления транзисторов. Однако небольшие размеры ограничивают индуктивность, и это обычное дело в различных схемах, таких как гиратор, который включает в себя конденсатор и активные компоненты, которые работают аналогично катушке индуктивности.

Эквивалентная схема индуктора

Катушка индуктивности состоит из физических компонентов, и когда эти устройства присутствуют в цепи переменного тока, они демонстрируют чистую индуктивность.Ниже показана общая схема катушки индуктивности. Он состоит из идеального индуктора с параллельным резистивным компонентом, который реагирует на переменный ток. Резистивная составляющая постоянного тока включена последовательно с катушкой индуктивности, а конденсатор помещен поперек всей сборки и означает емкость, существующую из-за близости обмоток катушки.

Эквивалентная цепь индуктивности

Формулы для расчета индуктивности

Следующие размерные переменные и физические константы используются для применения к формулам.Единицы для формул также указаны в конце уравнений. Например, [дюйм, мкГн] означает, что длина указана в дюймах, а индуктивность - в единицах Генри.

  • Емкость обозначена C
  • Индуктивность обозначена L
  • Число витков обозначено N
  • Энергия обозначена W
  • Относительная диэлектрическая проницаемость обозначена εr
  • Значение ε0 равно 8,85 x 10 -12 Ф / м Относительная проницаемость обозначается µr
  • Значение µ0 составляет 4π x 10-7 Гн / м
  • Один метр равен 3.2808 футов и один фут равен 0,3048 метра
  • Один мм равен 0,03937 дюйма, а один дюйм равен 25,4 мм
  • Кроме того, точки используются для указания умножения, чтобы избежать неоднозначности.

Формулы для расчета индуктивности для последовательного и параллельного подключения индукторов показаны ниже. А также приводится дополнительное уравнение для различных конфигураций индукторов.

Индуктивность для последовательно соединенных индукторов

В последовательно соединенных индукторах общая индуктивность равна сумме отдельных индуктивностей

Катушки индуктивности в серии

LTotal = L1 + L2 + L3 + ………….+ LN [H]

Индуктивность для параллельно соединенных катушек индуктивности

Общая индуктивность параллельно соединенных катушек индуктивности эквивалентна общей сумме обратных величин отдельных индуктивностей.

Параллельно подключенные индукторы

1 / Ltotal = 1 / L1 + 1 / L2 + ………… + 1 / LN [H]

Индуктивность для индукторов прямоугольного сечения

Приведена формула индуктивности для индуктора прямоугольного сечения. ниже

Катушки индуктивности прямоугольного сечения

L = 0.00508.μr. N2.h.ln (b / a) [дюйм, мкГн]

Индуктивность коаксиального кабеля

Формула индуктивности для индуктивности коаксиального кабеля приведена ниже

. Индуктивность коаксиального кабеля

L = μ0. μr.l / 2.π. ln (b / a) [дюйм, мкГн]
L = 0,140.l.μr.l / 2π. log10 (b / a) [фут, мкГн]
L = 0,0427. l .μr. log10 (b / a) [м, мкГн]

Индуктивность прямого провода

Следующие уравнения используются, когда длина провода больше его диаметра. Следующая формула используется для низких частот - примерно до VHF

. Индуктивность прямого провода

L = 0.00508. л. μr. [ln (2.l / a) -0.75] [дюйм, мкГн]

Следующее уравнение используется для выше VHF, скин-эффект влияет на 3/4 the в приведенном выше уравнении, чтобы получить единицу.

L = 0,00508. л. μr. [ln (2.l / a) -1] [дюйм, мкГн]

Применение индукторов

Как правило, различные типы индукторов применяются в основном для

  • приложений большой мощности
  • Трансформаторы
  • Подавление шумовых сигналов
  • Датчики
  • Фильтры
  • Радиочастота
  • Накопитель энергии
  • Изоляция
  • Двигатели

Итак, это все, что такое индуктор, конструкция, работа индуктора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *