Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Для того, щоб створити магнітне поле і згладити в ньому перешкоди і імпульси, використовуються спеціальні накопичувальні елементи. Котушки індуктивності в колі змінного струму і постійного застосовуються для накопичення певної кількості енергії і обмеження електрики.
конструкція
Головне призначення котушок індуктивності ГОСТ 20718-75 - це накопичення електричної енергії в межах магнітного поля для акустики, трансформаторів і т. Д. Їх використовують для розробки і конструювання різних селективних схем і електричних пристроїв. Від конструкції (матеріалу, кількості витків), наявності каркаса залежить їх функціональність, розміри і область використання. Виготовлення пристроїв проводиться на заводах, але можна зробити їх самостійно. Саморобні елементи дещо поступаються за надійністю професійним, але обходяться в рази дешевше.
Каркас котушки індуктивності виконується з діелектричного матеріалу. На нього намотується ізольований провідник, який може бути як одножильним, так і багатожильним. Залежно від типу намотування, вони бувають:
- Спіральними (на феритових кільцях);
- гвинтовими;
- Вінтоспіральнимі або комбінованими.
Примітною особливістю котушки індуктивності для електричних схем є те, що її можна намотати як в кілька шарів, так і лося, т. Е., З обривками Якщо використовується товстий провідник, то елемент може обмотуватися без каркаса, якщо тонкий - то тільки на рамку. Ці каркаси котушок індуктивності бувають різного перетину: квадратні, круглі, прямокутні. Отримана намотування може вставлятися в спеціальний корпус будь-якого електричного пристрою або використовуватися у відкритому вигляді.
Для збільшення індуктивності використовуються сердечники. Залежно від призначення елемента, варіюється використовуваний матеріал стержня:
- З феромагнітним і повітряним сердечником застосовуються при високих частотах струму;
- Сталеві використовуються в умовах низької напруги.
Разом з цим, в електротехніці активно використовуються індуктивні класичні котушки без сердечника, які можна зробити своїми руками за допомогою намотування на немагнітний контур.Такіе пристрої мають деякі переваги перед «серцевими». У них велика лінійність імпедансу. Але, у тороидальной моделі намотування на немагнітний каркас сприяє появі паразитної ємності.
Виходячи з принципу роботи, бувають такі типи:
- Контурні. Переважно використовуються в радіотехніці для створення коливальних контурів плати, працюють разом з конденсаторами. Для з'єднання використовується послідовне підключення. Це сучасний варіант плоскої контурної котушки Тесла;
- Варіометри. Це високочастотні перебудовувані котушки, індуктивністю якими можна при необхідності керувати за допомогою додаткових пристроїв. Вони являють собою поєднання двох окремих котушок, при цьому, одна рухлива, а друга немає;
- Здвоєні і підлаштування дроселі. Основні характеристики цих котушок: мале опір постійному струму і високу змінному. Дроселі виготовляються з декількох котушок, з'єднаних обмотками між собою. Їх часто використовують у вигляді фільтра для різних радіотехнічних приладів, встановлюють для контролю перешкод в антени і т. Д .;
- Трансформатори зв'язку. Їх конструктивною особливістю є те, що на одному стрижні встановлено від двох і більше котушок. Вони використовуються в трансформаторах для забезпечення певного зв'язку між окремими компонентами пристрою.
Маркування котушок індуктивності визначається за кількістю витків і кольором корпусу.
Принцип дії
Схема роботи котушок індуктивності активної дії заснований на тому, що кожен окремий виток намотування перетинається з магнітними силовими лініями. Цей електричний елемент необхідний для того, щоб витягувати електричну енергію з джерела живлення і перетворюючи її зберігати у вигляді електричного поля. Відповідно, якщо струм ланцюга збільшується - то розширюється і магнітне поле, але якщо він зменшується - поле буде незмінно стискатися. Ці параметри також залежать від частоти і напруги, але в цілому, дія залишається незмінним. Включення елемента виробляє зрушення фаз струму і напруги.
Крім цього, індуктивні (каркасні та безкаркасні) котушки мають властивість самоіндукції, його розрахунок проводиться виходячи з даних номінальної мережі. У багатошаровій і одношарової обмотці створюється напруга, яке протилежно напрузі електричного струму. Це називається ЕРС, визначення електрорушійної магнітної сили залежить від показників індуктивності. Її можна розрахувати за законом Ома. Варто зазначити, що незалежно від напруги мережі, опір в котушці індуктивності не змінюється.
Зв'язок індуктивності і поняття (зміни) ЕРС можна знайти за формулою ε c = - dФ / dt = - L * dI / dt, де ε - це значення ЕРС самоіндукції. І якщо швидкість зміни електричної енергії дорівнюватиме dI / dt = 1 A / c, то і L = ε c.
Відео: розрахунок котушки індуктивності
обчислення
Основні характеристики котушки індуктивності: добротність, індуктивність, втрати, резонанс, паразитарна ємність і ЕРС. Також прилад залежить від ТВК - температурного коефіцієнта.
Для того щоб розрахувати різні параметри, використовуються спеціальні фізичні формули. Наприклад, найпростіший коливальний контур складається з котушки і конденсатора, він розраховується за такою формулою:
Де L - це сам елемент, що накопичує магнітну енергію.
В цей же час, період вільних коливань цього контуру обчислюється по:
Де C - це конденсатор, реактивний елемент схеми, що віддає накопичує електричну енергію конкретного ланцюга. Величина індуктивного опору в такому колі обчислюється по X L = U / I. Тут X - це ємнісний опір. При розрахунку резистора в приклад вставляються основні параметри цього елемента.
Індуктивність соленоїда визначає формула:
Крім цього, рівень індуктивності має певну залежність від температури на платі. Паралельне підключення декількох деталей, зміна щільності і розмірів витків обмотки і інші параметри впливають на основні властивості цього елемента.
Щоб дізнатися параметри котушки індуктивності, можна використовувати різні методи: виміряти мультиметром, випробувати на осцилографи, перевірити окремо амперметром або вольтметром. Ці варіанти дуже зручні тим, що в них в якості реактивних елементів застосовуються конденсатори, електропотері яких дуже малі і можуть не враховуватися в розрахунках. Іноді з метою спростити завдання застосовується спеціальна програма розрахунку і вимірювання корисних властивостей. Це дозволяє значно спростити вибір потрібних елементів для схем.
Купити котушки індуктивності (SMD 150 мкГн і інші) і дроти для їх намотування можна в будь-якому електротехнічному магазині, їх ціна варіюється від 2 доларів до кількох десятків.