Как рассчитать индуктивность катушки. Какие факторы влияют на параметры катушки индуктивности. Онлайн калькуляторы для расчета катушек. Формулы для самостоятельного расчета однослойных и многослойных катушек. Практические рекомендации по намотке катушек.
Основные факторы, влияющие на индуктивность катушки
При расчете и изготовлении катушек индуктивности необходимо учитывать следующие ключевые факторы, влияющие на их параметры:
- Количество витков — чем больше витков, тем выше индуктивность
- Диаметр катушки — катушка большего диаметра имеет большую индуктивность
- Длина намотки — более компактная намотка дает большую индуктивность
- Наличие сердечника — ферромагнитный сердечник значительно увеличивает индуктивность
- Диаметр провода — влияет на активное сопротивление и добротность
Какой из этих факторов оказывает наибольшее влияние на индуктивность. Количество витков имеет квадратичную зависимость — при увеличении числа витков в 2 раза индуктивность возрастает в 4 раза. Поэтому именно изменение числа витков позволяет в широких пределах регулировать индуктивность катушки.
Формулы для расчета однослойных цилиндрических катушек
Для приближенного расчета индуктивности однослойных цилиндрических катушек без сердечника часто используется формула:
L = D^2 * N^2 / (45 * D + 100 * l)
где:
- L — индуктивность в мкГн
- D — диаметр катушки в см
- N — число витков
- l — длина намотки в см
Эта формула дает достаточно точные результаты при соотношении длины намотки к диаметру катушки от 0.5 до 2. Для коротких катушек с l/D < 0.5 более точной будет формула:
L = 0.2 * D^2 * N^2 / (3 * D — l)
Расчет многослойных катушек индуктивности
Для многослойных катушек расчет усложняется, так как необходимо учитывать взаимное влияние слоев. Приближенную оценку индуктивности можно получить по формуле:
L = 0.315 * D^2 * N^2 / (6 * D + 9 * h + 10 * l)
где:
- D — средний диаметр катушки в см
- N — общее число витков
- h — высота намотки в см
- l — длина намотки в см
Какие особенности нужно учитывать при расчете многослойных катушек. Во-первых, их индуктивность всегда меньше, чем у однослойной катушки с тем же числом витков. Во-вторых, возрастает паразитная емкость между слоями. Поэтому многослойные катушки обычно применяют на более низких частотах.
Онлайн калькуляторы для расчета катушек индуктивности
Для быстрого и точного расчета параметров катушек удобно использовать специализированные онлайн калькуляторы. Наиболее популярные из них:
- Coil32 — мощный калькулятор с широкими возможностями
- Coil Calculator Online — простой и удобный инструмент
- Inductance Calculator — позволяет рассчитывать различные виды катушек
Какие преимущества дает использование онлайн калькуляторов. Во-первых, не нужно запоминать сложные формулы. Во-вторых, многие калькуляторы учитывают дополнительные факторы, повышающие точность расчета. В-третьих, можно быстро перебрать различные варианты конструкции катушки.
Практические рекомендации по намотке катушек индуктивности
При самостоятельном изготовлении катушек следует придерживаться следующих правил:
- Использовать жесткий каркас из диэлектрического материала
- Применять провод с качественной изоляцией
- Наматывать витки плотно, виток к витку
- Закреплять концы обмотки для предотвращения разматывания
- Покрывать готовую катушку слоем лака для защиты
Какие ошибки чаще всего допускают при намотке катушек. Наиболее распространенные — неравномерная намотка, пропуски между витками, деформация каркаса. Это приводит к отклонению реальной индуктивности от расчетной. Поэтому важно соблюдать аккуратность при изготовлении.
Проверка параметров готовой катушки индуктивности
После изготовления катушки желательно проверить ее реальные параметры. Для этого используются следующие приборы:
- LC-метр — измеряет индуктивность и емкость
- Q-метр — позволяет определить добротность катушки
- RLC-метр — комплексный прибор для измерения R, L, C
Как правильно измерить параметры катушки. Измерения следует проводить на рабочей частоте, для которой предназначена катушка. Необходимо учитывать паразитные параметры измерительных проводов. При значительном отклонении от расчетных значений может потребоваться корректировка числа витков.
Применение катушек индуктивности в электронных схемах
Катушки индуктивности широко используются в различных областях электроники:
- Колебательные контуры радиоприемников и передатчиков
- Фильтры высоких и низких частот
- Дроссели в импульсных блоках питания
- Трансформаторы и дроссели звуковой аппаратуры
- Катушки отклонения электронно-лучевых трубок
В каких случаях без катушек индуктивности не обойтись. Они незаменимы для частотной селекции сигналов, накопления энергии магнитного поля, создания управляемых задержек сигналов. В некоторых схемах катушки можно заменить активными цепями, но это усложняет конструкцию.
Расчет катушки индуктивности онлайн калькулятор
Чтобы Вы хотели? * — Выберите -Установка ж/б опорПодключение объекта к электроснабжениюЭлектромонтажные работыИспытание электроустановокПроектные работыПрочее
Тип подключения — Выбирите -Частный жилой домАдминистративное зданиеПроизводственное предприятиеМногоквартирный жилой домПрочее
Тип работ Внутренние сети 0,4 кВВнешние кабельные линии 0,4 кВВнешние кабельные линии 6/10 кВВоздушные линии 0,4 кВВоздушные линии 6/10 кВМонтаж трансформаторной подстанцииПодключение оборудованияВосстановление поврежденных КЛ или ВЛЗамена существующей электропроводкиИскусственное освещениеКомплексные работыСлаботочные сети и СКС
Тип испытаний Комплексные испытания 0,4 кВСопротивление изоляцииМеталлосвязьПетля фаза нольИспытание УЗОИспытание кабельных линийИспытание КТП и РПИспытание силовых трансформаторовПрочее
Тип работ Внешние электросистемыВнутренние электросистемыСлаботочные сетиИскусственное освещениеКомплексные работыПрочее
Населенный пункт
Км от Рязани В городе или до 10 кмдо 20 кмдо 30 кмСвыше 30 км
Количество опор 12345678
Обвязка под провод СИП (анкерное или промежуточное крепление) НетДа
Подъезд только на внедорожной технике НетДа
Тип опоры CB95-2CB110
Тип подключения 15 кВт5 кВт
Наличие технических условий НетДа
Наличие проектной документации НетДа
Проводились ли аналогичные испытания до этого НетДа
Желаемая дата начала работ
Сроки производства работ
Добавить документы Комментарий__ _____ ____ __ __ _
/ /_ |___ | | ___| _ __ ___ \ \/ / | |
| '_ \ / / |___ \ | '_ ` _ \ \ / _ | |
| (_) | / / ___) | | | | | | | / \ | |_| |
\___/ /_/ |____/ |_| |_| |_| /_/\_\ \___/
Введите код с изображенния *
Расчет катушек индуктивности для фильтров и схем
Индуктивность катушки зависит от ее размеров, количества витков и способа намотки.
Расчет однослойных цилиндрических катушек производится по формуле
где L — индуктивность катушки, мкГн;
D — диаметр катушки, см;
l — длина намотки катушки, см;
и n — число витков катушки.
Расчет катушки выполняется в следующих случаях:
1 — по заданным геометрическим размерам необходимо определить индуктивность катушки;
2 — при известной индуктивности требуется определить число витков и диаметр провода катушки.
В первом случае все исходные данные, входящие в формулу, известны, и расчет не представляет затруднений.
Пример. Определим индуктивность катушки, изображенной на рис.1, где l = 2 см, D = 1,8 см, число витков n = 20. Подставив в формулу все необходимые величины, получим
Во втором случае известны диаметр катушки и длина намотки, которая, в свою очередь, зависит от числа витков и диаметра провода. Поэтому расчет рекомендуется проводить по следующей схеме. Исходя из конструкции изготавливаемого прибора, определяют размеры катушки (диаметр и длину намотки), а затем рассчитывают число витков по следующей формуле:
Определив число витков, вычисляют диаметр провода с изоляцией по формуле
где d — диаметр провода, мм;
l — длина обмотки, мм;
n — число витков.
Пример. Нужно изготовить катушку диаметром 1 см при длине намотки 2 см, имеющую индуктивность 0,8 мкГн.
диаметр провода
Если катушку наматывать проводом меньшего диаметра, то нужно полученные расчетным путем 14 витков разместить по всей ее длине (20 мм) с равными промежутками между витками, то есть с большим шагом намотки. Индуктивность данной катушки будет на 1-2% меньше номинальной, что следует учитывать при ее изготовлении. Если для намотки берется провод большего диаметра, чем 1,43 мм, следует сделать новый расчет, увеличив диаметр или длину намотки катушки. Возможно, придется увеличить и то, и другое одновременно, пока не будут получены необходимые габариты катушки, соответствующие заданной индуктивности.
Следует заметить, что по приведенным выше формулам рекомендуется рассчитывать катушки, у которых длина намотки l равна половине диаметра или превышает эту величину. Если же она меньше половины диаметра, то более точные результаты можно получить по формулам
Расчет катушек индуктивности под конкретный провод
Пересчет катушек индуктивности производится при отсутствии провода нужного диаметра, указанного в описании конструкции, и замене его проводом другого диаметра, а также при изменении диаметра каркаса катушки.
Если отсутствует провод нужного диаметра, можно воспользоваться другим. Изменение диаметра в пределах до 25% в ту или другую сторону вполне допустимо и, как правило, не отражается на качестве работы. Более того, увеличение диаметра провода допустимо во всех случаях, так как при этом уменьшается омическое сопротивление катушки и повышается ее добротность. Уменьшение же диаметра ухудшает добротность и увеличивает плотность тока на единицу сечения провода, которая не может быть больше допустимой величины.
где n — новое количество витков катушки; n1 — число витков катушки, указанное в описании; d — диаметр имеющегося провода; d1 — диаметр провода, указанного в описании.
В качестве примера приведем пересчет числа витков катушки, изображенной на рис.1, для провода диаметром 0,8 мм
(длина намотки l = 18×0,8 — 14,4 мм).
Таким образом, количество витков и длина намотки несколько уменьшились. Для проверки правильности пересчета рекомендуется выполнить новый расчет катушки с измененным диаметром провода:
При пересчете катушки, связанном с изменением ее диаметра, следует пользоваться процентной зависимостью между диаметром и числом витков. Эта зависимость заключается в следующем: при увеличении диаметра катушки на определенное число процентов количество витков уменьшается на столько же процентов, и, наоборот, при уменьшении диаметра на равное число процентов увеличивается количество витков. Для упрощения расчетов за диаметр катушки можно принимать диаметр каркаса.
Новая катушка будет иметь 32 витка. Длина намотки также уменьшится на 20%, или до 1,6 см.Проверим пересчет и определим допущенную погрешность. Исходная катушка имеет индуктивность:
Индуктивность новой катушки на каркасе с увеличенным диаметром:
Ошибка при пересчете составляет 0,32 мкГн, то есть меньше 2,5%, что вполне допустимо для расчетов в радиолюбительской практике.
Расчет катушек индуктивности | Микросхема
Крайне полезная программа для любого радиолюбителя. Позволяет в считанные секунды подсчитать индуктивность любой катушки, контура или отрезка провода. Нередко на схемах можно увидеть катушки и рядом с ними надпись, обозначающую её индуктивность (Гн — Генри, 1 Гн=109 см). Но часто количество витков и размеры катушки не указывают. Так вот, с помощью данной программы можно быстро подобрать необходимое количество витков на уже имеющийся каркас катушки или любой сердечник. Все возможности показаны на картинках ниже.
В первое низпадающее меню входят следующие виды расчетов: “Предельная нагрузка провода”, “Отрезок круглого провода”, “Отрезок провода прямоугольного сечения”, “Одиночный круглый виток”, “Тонкопленочный круглый виток”, “Тонкопленочный квадратный виток”.
Во втором меню можно подсчитать следующие виды катушек: “Однослойная круглого сечения”, “Однослойная квадратного сечения”, “Многослойная цилиндрическая короткая”, “Плоская круглая спиральная”, “Плоская квадратная спиральная”, “Тороидальная однослойная квадратного сечения”, “Тороидальная однослойная круглого сечения”, “Тороидальная многослойная”.
В третьем пункте только катушки на ферритах: “Катушка на тороидальном ферромагнитном сердечнике прямоугольной формы с плотной намоткой”, “Катушка на П-, Ш-образном ферромагнитном замкнутом сердечнике”, “Катушка в броневом цилиндрическом сердечнике”. И ещё приведу пример работы программы. По радиусу, длине катушки и количеству витков легко расчитывается индуктивность.
Главное смотрите единицы измерения.
Скачать
Огромное спасибо автору Струкову И.В.
Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах
Метки: справка
Радиолюбителей интересуют электрические схемы:
Расчет количества витков в катушке
Электронное ухо
Расчёт катушки индуктивности. — Рождённый с паяльником — LiveJournal
Приветствую коллеги. Раньше мне никогда до сего момента не приходилось иметь дело серьёзно с катушками индуктивности. Кроме как на лабораторных по ТОЭ 5 лет назад. Я мастерю RFID-эмулятор (для 125 кГц карточек), о потугах моих (пока неудачных) экспериментов можно прочитать тут: http://dlinyj.livejournal.com/tag/rfid . Собственно говоря вопрос встал в изготовлении нормальной катушки. Я купил провод 0,2 мм сечением. И начал смотреть различные даташиты. Многие умельцы, для ридеров, так и для эмуляторов (суть не важна) делают круглые катушки.
Их проще считать и изготавливать, но они имеют существенный недостаток — их линейные размеры больше карточки. Я хочу изготовить катушку индуктивности в форме прямоугольника, с линейными размерами меньше карточки. Практически такую же, как стоит в настоящей карточке.Разобранная RFID-метка
Т.е. примерные размеры 70х40 мм. Индуктивность этой катушки в идеале должна составлять 162 мкГн (чтобы повесить штатный конденсатор в 10 нФ). К сожалению, программы которые мне удалось нагуглить не умеют считать прямоугольные катушки. Да и к тому же не очень порой ясно как их использовать. Я заглянул в даташит, и смотришь в книгу видишь фигу у меня возникли ещё вопросы. Собственно говоря, расчёт прямоугольной катушки из AN710 Antenna Circuit Design for RFID Applications ( http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00710c.pdf ).
Формула расчёта прямоугольной катушки
Собственно говоря, вот в чём загвоздка. Мне известна индуктивности, длина и ширина будущей катушки.
Но мне неизвестно её сечение. А нужно определить количество витков. Или говоря более серьёзно, то b и h являются функцией количества витков, аля b=f(N) и h=g(N). В данном случае я не преследую ультравысокой точности рассчёта, однако хотелось бы понять, как рассчитывается данная катушка. Можно конечно проделать десяток и итераций, и подогнать таки к заведомому результату, но мне кажется — это избыточный гемморой.
З.Ы. Волне достаточно будет посоветовать ХОРОШИЙ софт, для расчёта прямоугольных катушек.
UPD Всем спасибо. Намотал примерно 45 витков. Поставил конденсатор чуть меньшей ёмкости — всё работает. Отдельное спасибо blacklion за помощь с расчётами!
Каталог радиолюбительских схем. Как произвести расчет катушек индуктивности (однослойных, цилиндрических без сердечника).
Каталог радиолюбительских схем. Как произвести расчет катушек индуктивности (однослойных, цилиндрических без сердечника).Как произвести расчет катушек индуктивности (однослойных, цилиндрических без сердечника)
Индуктивность катушки зависит от ее геометрических размеров, числа витков и способа намотки катушки.
Чем больше диаметр, длина намотки и число витков катушки, тем больше ее индуктивность.
Если катушка наматывается плотно виток к витку, то индуктивность ее будет больше по сравнению с катушкой, намотанной неплотно, с промежутками между витками. Когда требуется намотать катушку по заданным размерам и нет провода нужного диаметра, то при намотке ее более толстым проводом надо несколько увеличить, а тонким — уменьшить число витков катушки, чтобы получить необходимую индуктивность.
Все приведенные выше соображения справедливы при намотке катушек без ферритовых сердечников.
Расчет однослойных цилиндрических катушек производится по формуле
где L — индуктивность катушки, мкГн; D — диаметр катушки, см; l — длина намотки катушки, см; n—число витков катушки.
При расчете катушки могут встретиться два случая:
а) по заданным геометрическим размерам необходимо определить индуктивность катушки;
б) при известной индуктивности определить число витков и диаметр провода катушки.
В первом случае все исходные данные, входящие в формулу, известны, и расчет не представляет затруднений.
Пример. Определим индуктивность катушки, изображенной на рис. 97; для этого подставим в формулу все необходимые величины:
Во втором случае известны диаметр катушки и длина намотки, которая, в свою очередь, зависит от числа витков и диаметра провода. Поэтому расчет рекомендуется вести в следующей последовательности. Исходя из конструктивных соображений определяют размеры катушки, диаметр и
длину намотки, а затем рассчитывают число витков по формуле
После того как будет найдено число витков, определяют диаметр провода с изоляцией по формуле
где d— диаметр провода, мм, l — длина обмотки, мм, п — число витков.
Пример. Нужно изготовить катушку диаметром 1 см при длине намотки 2 см, имеющую индуктивность 0,8 мкГн. Намотка рядовая виток к витку.
Подставив в последнюю формулу заданные величины,
получим:
Диаметр провода
Если эту катушку наматывать проводом меньшего диаметра, то нужно полученные расчетным путем 14 витков разместить по всей длине катушки (20 мм) с равными промежутками между витками, т.
е. с шагом намотки. Индуктивность данной катушки будет на 1—2% меньше номинальной, что следует учитывать при изготовлении таких катушек. При намотке в случае необходимости более толстым проводом, чем 1,43 мм, следует сделать новый расчет, увеличив диаметр или длину намотки катушки. Возможно, также придется увеличить и то и другое одновременно, пока не будут получены необходимые габариты катушки, соответствующие заданной индуктивности.
Следует заметить, что по приведенным выше формулам рекомендуется рассчитывать такие катушки, у которых длина намотки l равна или больше половины диаметра. Если же длина намотки меньше половины диаметра D/2 , то более точные результаты можно получить по формулам
В.Г.Бастанов, «300 практических советов»
Расчет многослойной катушки индуктивности онлайн
Онлайн помощник домашнего мастера
Катушки индуктивности являются неотъемлемым элементом различных радиоэлектронных схем.
Основным её свойством является наличие большой индуктивности при малой емкости и низком активном сопротивлении. В этом обзоре описано, как выполнить самостоятельный расчет катушки индуктивности, какими внешними параметрами она должна обладать, что бы были достигнуты требуемые рабочие параметры.
Калькулятор расчета катушки индуктивности
Индуктивность можно рассчитать самостоятельно или выполнить онлайн расчет с помощью специального калькулятора. Для автоматического расчета наиболее часто используется программа Coil32. Её можно бесплатно скопировать с одноименного сайта либо воспользоваться онлайн калькулятором. Пользоваться этой программой достаточно просто.
При работе с ней сначала нужно выбрать тип изделия (однослойная или многослойная, с ферритовым сердечником или без него, возможны другие варианты). Задав в калькуляторе расчет геометрических параметров, диаметр провода, число витков, свойства сердечника можно с помощью программы получить ожидаемую индуктивность изделия.
Для получения необходимой величины можно в расчетах изменять число витков и диаметр провода.
Собранное изделие по рассчитанным параметрам можно проверить с помощью тестера на соответствие необходимым параметрам. Такой прибор называется LC тестер. Он измеряет индуктивность катушек и ёмкость конденсаторов. При отклонении полученных параметров от заданной величины можно увеличить либо уменьшить количество витков проволоки на изделии.
При желании можно выполнить самостоятельно расчет индуктивности катушки без сердечника или с ним. Единой формулы нет, они строго индивидуальны для каждого случая. В общем случае они прямо пропорциональны количеству витков и диаметру витков. Например, расчет однослойной цилиндрической обмотки выполняют по формуле:
L = (D/10)2*n2/(4.5*D+10*l)
Где L – индуктивность в микро Генри, D – её диаметр в мм, L – длина в мм, n – число витков. Эта эмпирическая формула очень проста, она не учитывает диаметр проволоки, рабочую частоту на которой планируется применять изделие.2020-03-1722_06_28.jpg.a1b0d5aca99ac15dde66f86f0323d5ec.jpg)
Расчет индуктивности катушки с сердечником более сложен. С его добавлением значение индуктивность сильно возрастает. В расчетах в формулу добавляются параметры магнитных свойств сердечника. Ещё более сложными являются формулы расчёта многослойных катушек или катушек тороидальной формы. При редком или первичном использовании лучше всего воспользоваться специальными калькуляторами. Полученные расчеты можно проверить по формулам вручную. В любом случае после изготовления можно проверить параметры собранного изделия и при необходимости их изменить.
Конвертер величин
На рисунке выше показана однослойная катушка индуктивности: Dc — диаметр катушки, D — диаметр оправки или каркаса катушки, p — шаг намотки катушки, d — диаметр провода без изоляции и di — диаметр провода с изоляцией
Для расчета индуктивности LS применяется приведенная ниже формула из статьи Р. Уивера (R. Weaver) Численные методы расчета индуктивности:
Здесь
D — диаметр оправки или каркаса катушки в см,
l — длина катушки в см,
N — число витков и
L — индуктивность в мкГн.
Эта формула справедлива только для соленоида, намотанного плоским проводом. Это означает, что катушка намотана очень тонкой лентой без зазора между соседними витками. Она является хорошим приближением для катушек с большим количеством витков, намотанных проводом круглого сечения с минимальным зазором между витками. Американский физик Эдвард Беннетт Роса (Edward Bennett Rosa, 1873–1921) работавший в Национального бюро стандартов США (NBS, сейчас называется Национальное бюро стандартов и технологий (NIST) разработал так называемые корректирующие коэффициенты для приведенной выше формулы в форме (см. формула 10.1 в статье Дэвида Найта, David W. Knight):
Здесь LS — индуктивность плоской спирали, описанная выше, и
где ks — безразмерный корректирующий коэффициент, учитывающий разницу между самоиндукцией витка из круглого провода и витка из плоской ленты; km — безразмерный корректирующий коэффициент, учитывающий разницу в полной взаимоиндукции витков из круглого провода по сравнению с витками из плоской ленты; Dc — диаметр катушки в см, измеренный между центрами проводов и N — число витков.
Величина коэффициента Роса km определяется по формуле 10.18 в упомянутой выше статье Дэвида Найта:
Коэффициент Роса ks, учитывающий различие в самоиндукции, определяется по формуле 10.4 в статье Д. Найта:
Здесь p — шаг намотки (расстояние между витками, измеренное по центрам проводов) и d — диаметр провода. Отметим, что отношение p/d всегда больше единицы, так как толщина изоляции провода конечна, а минимально возможное расстояние между двумя соседними витками с очень тонкой изоляцией, расположенными без зазора, равна диаметру провода d.
Факторы, влияющие на индуктивность катушки
На индуктивность катушки влияют несколько факторов.
- Количество витков. Катушка с большим количеством витков имеет бóльшую индуктивность по сравнению с катушкой с меньшим количеством витков.
- Длина намотки. Две катушки с одинаковым количеством витков, но разной длиной намотки имеют разную индуктивность. Более длинная катушка имеет меньшую индуктивность.
Это связано с тем, что магнитное поле менее компактной катушки более слабое и оно не может хорошо концентрироваться в растянутой катушке. - Диаметр катушки. Две плотно намотанные катушки с одинаковым количеством витков и разными диаметрами имеют разную индуктивность. Катушка с бóльшим диаметром имеет бóльшую индуктивность.
- Сердечник. Для увеличения индуктивности в катушку часто вставляется сердечник из материала с высокой магнитной проницаемостью. Сердечники с более высокой магнитной проницаемостью позволяют получить более высокую индуктивность. Сердечники, изготовленные из магнитной керамики — феррита, часто используются в катушках и трансформаторах различных электронных устройств, так как у них очень низкие потери на вихревые токи.
Это связано с тем, что магнитное поле менее компактной катушки более слабое и оно не может хорошо концентрироваться в растянутой катушке.Упрощенная эквивалентная схема реальной катушки индуктивности: Rw — сопротивление обмотки и ее выводов; L — индуктивность идеальной катушки; Rl — сопротивление вследствие потерь в сердечнике; и Cw — паразитная емкость катушки и ее выводов.
Эквивалентная схема реальной катушки индуктивности
В этом калькуляторе мы рассматривали идеальную катушку индуктивности. В то же время, в реальной жизни таких катушке не бывает. Катушки обычно конструируются с минимальными размерами таким образом, чтобы они помещались в миниатюрное устройство. Любую реальную катушку индуктивности можно представить в виде идеальной индуктивности, к которой параллельно подключены емкость и сопротивление, а еще одно сопротивление подключено последовательно. Параллельное сопротивление учитывает потери на гистерезис и вихревые токи в магнитном сердечнике. Это параллельное сопротивление зависит от материала сердечника, рабочей частоты и магнитного потока в сердечнике.
Паразитная емкость появляется в связи с тем, что витки катушки находятся близко друг к другу. Любые два витка провода можно рассмотреть как две обкладки маленького конденсатора. Витки разделяются изолятором, таким как воздух, изоляционный лак, лента или иной изоляционный материал.
Относительная диэлектрическая проницаемость материалов, используемых для изоляции, увеличивает емкость обмотки. Чем выше эта проницаемость, тем выше емкость. В некоторых случаях дополнительная емкость может появиться также между катушкой и противовесом, если катушка расположена над ним. На высоких частотах реактивное сопротивление паразитной емкости может быть весьма высоким и игнорировать его нельзя. Для уменьшения паразитной емкости используются различные методы намотки катушек.
Для уменьшения паразитной емкости катушки с высокой добротностью для радиопередатчиков наматывают так, чтобы было достаточно большое расстояние между витками
Если индуктивность большая, то сопротивление обмотки (Rw на схеме) игнорировать уже нельзя. Тем не менее, оно мало по сравнению с реактивным сопротивлением больших катушке на высоких частотах. Однако, на низких частотах и на постоянном токе это сопротивление необходимо учитывать, так как в этих условиях через катушку могут протекать значительные токи.
Катушки индуктивности и обмотки в различных устройствах
Длина кабеля, провода на катушке
| Полученные результаты расчета |
Решаем задачу, связывающая длину провода или кабеля и параметрами катушки на которую этот кабель можно намотать. Где же можем применять данное решение?
1. В электротехнике, при намотке провода, когда создаем катушку индуктивности
2. В домашнем хозяйстве, когда необходимо построить катушку- переноску, на которую должно умещаться определенное количество метров кабеля или шланга.
3. При работе с кабельной продукцией.
Несмотря на то, что в теме написано » расчет параметров катушки» этот калькулятор, считает и обратную задачу, по параметрам кабеля и катушки определяем длину кабеля, который можно намотать.
Если у нас катушка имеет вид
то полную длину кабеля/провода можно определить по формуле
где
— диаметра кабеля, провода, шнура
Что означает полная длина?
Это значит, что кабель должны наматывать до самого края катушки не оставляя никаких отступов.
На самом деле, если речь идет о деревянных барабанах и кабельной продукции, последний ряд кабеля должен быть не ближе 50 мм, а проводов не ближе 25 мм от края щеки.
Размерность каждого из параметров, должна быть одинакова ( или в метрах, или в миллиметрах или в дюймах)
Несмотря на то что формула правильная и точная, способ намотки на барабан ( не виток к витку например), деформация кабеля (особенно водных шлангов) могут повлиять на точность расчетов.
Поэтому считается , что длина провода может быть немного не точной.
Если мы работаем с кабельной продукцией, то длину кабеля на катушке считается по цифровым меткам, нанесенным на кабель, поэтому можно с точностью плюс-минус 1 метр узнать длину кабеля, не прибегая к вышеуказанной формуле.
Если речь идет о стандартных деревянных барабанах, то у кажого из них есть свой номер. В таблице ниже, представлено соответствие номера и параметра катушки.
| № барабана |
Диаметр щеки, D мм |
Наружный диаметр шейки, d мм |
Длина шейки,k мм |
|---|---|---|---|
| 5 | 500 | 200 | 230 |
| 6 | 600 | 200 | 250 |
| 8 | 800 | 450 | 230 |
| 8а | 800 | 450 | 400 |
| 8б | 800 | 450 | 500 |
| 10 | 1000 | 545 | 500 |
| 12 | 1220 | 650 | 500 |
| 12а | 1220 | 650 | 710 |
| 14 | 1400 | 750 | 710 |
| 14а | 1400 | 900 | 500 |
| 146 | 1400 | 1000 | 600 |
| 16 | 1600 | 1200 | 600 |
| 17 | 1700 | 900 | 750 |
| 17а | 1700 | 900 | 900 |
| 18 | 1800 | 1120 | 900 |
| 18а | 1800 | 900 | 900 |
| 20 | 2000 | 1220 | 1000 |
| 20а | 2000 | 1000 | 1060 |
| 20б | 2000 | 1500 | 1000 |
| 22 | 2200 | 1320 | 1000 |
| 22а | 2200 | 1480 | 1050 |
| 22б | 2200 | 1680 | 1100 |
| 25 | 2500 | 1500 | 1300 |
| 26 | 2650 | 1500 | 1500 |
| 30 | 3000 | 1800 | 1800 |
Примеры
Катушка имеет номер 5, диаметр кабеля 5 мм.
Сколько можно намотать кабеля на такую катушку/барабан?Посчитаем полную длину кабеля намотанную на такой барабан
запрос через XMPP клиент будет такой
mat key=katushka;table=phisics;W=5мм;da=500мм;db=200мм;k=230мм
И получим что полная длина кабеля на таком барабане будет L = 1517.3892516839 метров
Но если бы будем учитывать отступы от края щеки барабана, в 50 мм с каждой стороны то запрос будет вот такой
mat key=katushka;table=phisics;W=5мм;da=400мм;db=200мм;k=230мм
и ответ
L = 867.07957239078 метров, что близко к табличным данным, которые приводятся во всех справочниках.
У нас на дачном участке есть электрический кабель сечением 8 мм и длиной 40 метров. Какие параметры катушки должны быть, если у нас основа с длиной 30 см и диаметром 5см, на которую этот кабель можем намотать.
У нас есть db=5см, k=60см, L=40м,W=8мм
Рассчитаем диаметр щеки нашего барабана
mat key=katushka;table=phisics;db=5см, k=30см, L=40м,W=8мм
Получим что диаметр внешней стороны барабана(щеки) равен da = 0.
11560699567243 метра= 11.5 см
Как видите нет необходимости приводить длины к одной и той же размерности. Программа все делает сама.
Удачных расчетов!
- Звук и акустические единицы измерения >>
Конструкция катушки и калькулятор индуктивности
На этой странице вы узнаете, как создать свою собственную катушку, сделанную своими руками. Я сделал это для изготовления катушек для хрустальные радиоприемники и Катушки Тесла, но он работает с любой катушкой цилиндрической формы. Это также полезно, если вы собираетесь использовать свою катушку в Танк LC резонансный схема.
Предусмотрен калькулятор индуктивности. ниже, чтобы упростить задачу.
Индуктивность — это часто то, чего вы пытаетесь достичь при разработке катушки.
то есть вы знаете нужную индуктивность, и теперь вам нужно спроектировать катушку
который будет иметь эту индуктивность.
Индуктивность
Катушки имеют свойство, называемое индуктивностью. Что такое индуктивность? Когда электрический ток изменяется при прохождении через провод катушки, он создает изменяющееся магнитное поле, которое индуцирует (производит) напряжение или ЭДС (электродвижущая сила) в проводе, который противостоит течению.Это называется индукцией и индуктивностью. — величина, определяющая способность катушки индуцировать это напряжение. Символ индуктивности — Генри, а единица измерения — H. на самом деле говорят о катушке, индуцирующей напряжение в себе, что является самоиндукцией, но мы просто скажем индукция.
Одна формула для индуктивности выглядит следующим образом:
Где:
- L = индуктивность
- u r = относительная проницаемость материала сердечника (воздух = 1)
- витков = количество витков на катушке
- площадь = площадь поперечного сечения жилы в квадратных метрах *, включая часть катушки, как показано на схеме
- длина = длина бухты в метрах *
* Калькулятор индуктивности ниже также принимает дюймы, а также
сантиметры и миллиметры, и переводит их в метры за вас.
Как сказано выше, μ r — это относительный магнитный
проницаемость для всего, что вы используете для сердечника катушки,
цилиндр, на который вы наматываете провод. Это греческая буква мю, μ,
хотя часто для удобства используется буква u, например u r .
Если это полая картонная или пластиковая трубка, то картонная или пластиковая
считается воздухом, и вы можете использовать 1. Такие материалы, как железо и феррит, имеют
более высокие относительные проницаемости в сотнях и тысячах.Для железного сердечника приблизительное число — 100, хотя оно действительно варьируется.
в зависимости от сплава. То же самое и с ферритом, который может иметь ценность
где-то от 20 до 5000, но если вы не знаете, что использовать, тогда
1000 — грубый компромисс.
Поскольку он умножается на остальную часть формулы, это означает использование этих
материалы дадут более высокое значение индуктивности. Ядра для кристаллического радио
катушки иногда бывают пластиковыми или картонными и, следовательно, представляют собой катушки с воздушным сердечником,
а иногда это ферритовый сердечник.
Сердечники для вторичной обмотки Тесла
катушки обычно пластиковые, а меньшие могут быть картонными, и
поэтому считаются катушками с воздушным сердечником.
И если вы не знакомы с обозначениями 1.26×10 -6 , это просто другой способ записи 0.00000126.
Область включает часть катушки, как показано на схеме выше. Если площадь рассчитывается с использованием радиуса, включите радиус сердцевины. плюс радиус проволоки. При расчете площади по диаметру затем включите диаметр сердечника плюс диаметр проволоки.Обратите внимание, что при выполнении расчетов для катушки с очень тонкой проволокой, как в случае кристалл радио и катушка Тесла, показанная выше (например, 24 калибра / AWG) тогда размер провода, вероятно, будет незначительным по сравнению с область жилы, и обычно можно не обращать внимания на провод.
Калькулятор индуктивности
Вот калькулятор индуктивности, который использует приведенную выше формулу. Диаграмма
Вышеуказанное можно использовать в качестве руководства для некоторых параметров.
Видео — Как разработать катушку с удельной индуктивностью
В этом видео я подробно объясняю формулу индукции. а также привести пример и поговорить о других факторах, таких как емкость катушки, частота и связь.
Обмотка рулонов | Паровоз
Начать
Начните заполнять поля ввода сверху слева. Если вы американец, вы можете перейти на британские единицы измерения (дюймы вместо миллиметров). Если вы в чем-то не уверены, попробуйте оставить значение по умолчанию. Вы всегда можете исправить это позже, если оно окажется неправильным.
Если вы новичок в намотке катушек, ваш провод, вероятно, Kanthal A1, и он, вероятно, круглый.
Достаточно удобно, что это значения по умолчанию.
Диаметр проволоки должен быть напечатан на вашей катушке в миллиметрах или AWG. Введите это в поле AWG или в поле справа от него, помеченное как ⌀ r .
Наконец, выберите желаемое сопротивление по вашему выбору. Желательно оставаться выше одного Ом, пока вы не будете достаточно уверены в том, что делаете. Вам необходимо знать, какой ток могут безопасно обеспечивать ваши батареи. В любом случае, пожалуйста, прочитайте о безопасности батареи, это важно.
По мере обновления входных значений результаты будут обновлены в таблице справа.
Видеоуроки
Чтение результатов
Длина провода сопротивления
Это длина резистивного провода после того, как вы установили его в топпер и обрезали излишки.
Количество витков
Если вы делаете катушку для распылителя, где обе ветви катушки указывают в направлении в том же направлении , «Число витков, округленное до , половина витков » — это тот результат, который вам нужен.Если вы наматываете распылитель, где ножки указывают в направлении , противоположном направлению , используйте результат «Число витков, округленное до полных витков».
Тепловой поток
Обычно вы хотите оставаться где-то между 120 и 350 мВт / мм². Некоторым нравится более прохладный вейп, другим — горячий. Цвет значка пламени даст вам приблизительное представление.Отрегулируйте по своему вкусу.
Теплоемкость
Чем выше теплоемкость, тем медленнее будет нагреваться (и охлаждаться) змеевик.
Потеря мощности ног
Потеря энергии на нагревание ножек змеевика может сделать ваш пар металлическим или резким, поэтому по возможности держите ноги короткими.Интересно, что длина ноги — не единственная величина, которая влияет на процент потери мощности в ногах. Калибр проволоки и количество витков также имеют значение, так что следите за этим числом. Для большинства катушек вы обычно хотите, чтобы он был ниже 10%.
Продвинутый
Остальные значения результатов, вероятно, начнут иметь смысл, когда вы привыкнете к использованию калькулятора.Если вам нужен параметр ввода или результат, которого вы еще не видели в Steam Engine, попробуйте нажать кнопку Advanced . Вам может повезти.
Повторное нажатие на кнопку вернет вас в основной режим. Обратите внимание, что любые изменения, сделанные в расширенном режиме, будут запомнены, даже если вы выйдете из расширенного режима.
Если вы хотите начать с нуля, используйте кнопку Reset .
Как работает калькулятор катушки
— что он делает и чего не делаетПлатформа и точность
деталей двигателяВсе расчеты производятся на JavaScript, который использует 64-битную плавающую точку.Это дает точность в 15–17 значащих десятичных цифр, что более чем достаточно для моделирования сборки катушки.
Внутри все переменные хранятся и рассчитываются в метрических единицах. Избегают ненужных преобразований единиц измерения, чтобы предотвратить накопление ошибок округления при использовании британских единиц.
Во время использования (расширенный режим) в поля ввода записываются три значения: Диаметр проволоки, сопротивление проволоки на мм и длина проволоки сопротивления.Эти числа округлены в полях ввода, но сохраняются в памяти с полной точностью. Если вы вручную измените значение, вы можете ввести свой номер с любой точностью. При сохранении и последующей загрузке настроек будут отображаться округленные значения, но число по-прежнему будет существовать с полной точностью в памяти.
Внутреннее устройство
— заглянуть в машинное отделениеДлина провода сопротивления
AWG преобразуется в диаметр по формуле, определяющей AWG.Это должно сделать преобразование AWG более точным, чем цифры, указанные многими поставщиками резистивных проводов.
Сопротивление провода на единицу длины определяется удельным сопротивлением материала провода и площадью поперечного сечения провода. Удельное сопротивление для каждого материала ищется в небольшой таблице констант.
Длина провода сопротивления — это заданное вами заданное сопротивление, деленное на сопротивление провода на единицу длины.Перед подсчетом количества оборотов вычитается длина ноги.
| Материал | Удельное сопротивление ( Ом мм² / м ) |
|---|---|
| Kanthal A1 / APM | 1,45 |
| Kanthal A / AE / AF | 1.39 |
| Kanthal D | 1,35 |
| Нихром N20 | 0,95 |
| Нихром N40 | 1,04 |
| Нихром N60 | 1.11 |
| Нихром N70 | 1,18 |
| Нихром N80 | 1,09 |
| Ni200 | 0,096 (при 20 ° C) |
Обертывания
Когда вы вводите внутренний диаметр катушки, внешний диаметр — это просто внутренний диаметр плюс удвоенная толщина проволоки.Окружность вашей катушки получается путем умножения внешнего диаметра на π, и мы получаем длину одного витка.
Обертка идет не по прямой окружности вокруг оправки, а по спирали, что делает ее немного длиннее, чем окружность катушки. Для скрученных катушек 2–4 нити объединяются в один диаметр с использованием диаметра внешнего круга, охватывающего 2 4 касательных окружности каждой нити.
Тепло
Тепловой поток более или менее равномерно распределяется по проволоке сопротивления. Горячие ноги нежелательны, поэтому мощность, используемую для нагрева ног, можно считать «потерянной».
Когда вы устанавливаете тепловой поток, калькулятор сообщит вам, какую мощность / напряжение необходимо выдавать вашему модулю, чтобы достичь желаемого теплового потока.Какой тепловой поток следует стремиться, зависит от продолжительности затяжки, от того, прогреваете ли вы змеевик, теплоемкости змеевика, типа жидкости для электронных сигарет, воздушного потока, капиллярности, личного вкуса и т. Д.
Плотность материала катушки используется для расчета массы и теплоемкости проволоки. Из-за отсутствия данных о плотности различных сплавов нихрома (кроме N80), плотность качеств нихрома интерполируется из плотностей основных элементов сплава.
Теплоемкость материалов проволоки не сильно различается в зависимости от используемых сплавов. Следовательно, 0,46 кДж кг -1 K -1 используется для всего кантала и 0,447 кДж кг -1 K -1 используется для всего нихрома.
Возможные источники ошибок
— или сферические коровы в вакуумеЭтот калькулятор катушки представляет собой довольно простую и понятную цифровую модель геометрии и электрических свойств катушки распылителя, и можно ожидать, что она согласуется, по крайней мере, с самим собой.В реальной жизни, с другой стороны, есть множество способов внести ошибку в ваши числа:
- В зависимости от качества резистивный провод может быть немного толще или тоньше, чем указано, либо сплав может немного отличаться, что может повлиять на удельное сопротивление.
- Когда вы наматываете катушку, проволока также растягивается, увеличивая удельное сопротивление.Это редко бывает очень важно, но это зависит от того, насколько мал внутренний диаметр вашей катушки и насколько сильно вы натягиваете провод, когда наматываете его. Более тонкая проволока легче растягивается, но она также легче изгибается, что требует меньшего натяжения на небольшой оправке.
- В катушке с контурами прикосновения (например, в микрокатушке) между контурами протекает небольшой ток.Несмотря на то, что окисление кантала создает тонкий изолирующий слой оксида алюминия вокруг провода, идеального изолятора не существует. Величина тока, который будет «протекать», зависит от толщины слоя оксида алюминия, который, в свою очередь, зависит от используемого сплава и от того, сколько вы его обожгли. Это также зависит от области фактического соприкосновения петель, степени их соприкосновения, потенциала напряжения между петлями и т. Д.
- Электронный сок не очень хорошо проводит электричество, но, как и все остальное, он проводит немного.Сгоревший сок приводит к накоплению углерода на змеевике, а углерод довольно хорошо проводит электричество.
- При сборке из Ni200 сопротивление катушки обычно настолько низкое, что «внутреннее» сопротивление самого распылителя может стать значительным.
В результате сопротивление может оказаться выше, чем ожидалось, когда все собрано в моде.
Примеры:
Один из моих любимых, eXpromizer, имеет подпружиненный центральный штифт.Пружина также действует как проводник, и из-за высоких токов она может нагреваться, если она не чистая.
Также известно, что Squape R не любит Ni200. Высокие или неустойчивые показания сопротивления не редкость.
Если можете, старайтесь не выходить за пределы 0,1 & Ом; предел ДНК 40.
С катушкой с более высоким сопротивлением ток будет ниже, а это означает, что вы теряете меньше энергии, нагревая электрические пути в распылителе.Ваши показания сопротивления и, как следствие, контроль температуры будут более точными.
Время автономной работы, вероятно, также будет немного лучше.
Максимальное сопротивление ДНК 40 в режиме Ni200 составляет 1.0 Ом. Достичь такого максимума с Ni200 сложно, и это не самоцель, но имейте в виду: наверху есть много запаса прочности.Не бойтесь воспользоваться этим фактом.
Это некоторые из факторов, которые могут повлиять на точность в реальной жизни. Другой возможный источник погрешности — это внутренний диаметр катушки. Если оправка отклоняется от спецификации всего на 0,1 мм, длина одного витка будет меньше примерно на 0,314 мм. Эта небольшая ошибка, умноженная на десять витков, выросла более чем в тридцать раз.Выходные данные калькулятора никогда не могут быть лучше входных.
Все эти источники ошибок могут до некоторой степени компенсировать друг друга, но они также могут складываться. Это одна из причин, по которой вам всегда нужно иметь под рукой приличный мультиметр и измерять катушку после того, как вы ее построите. Модель отлично подходит для приблизительного знакомства с вами, но для правильной окончательной сборки по-прежнему требуются ваши навыки и некоторое измерительное оборудование.Steam Engine не предназначен для замены мультиметра.
