Котушки індуктивності

Котушки індуктивності дозволяють запасати електричну енергію в магнітному полі. Звичайними областями їх впровадження є згладжують фільтри і різні селективні ланцюги.

Електронні властивості котушок індуктивності визначаються їх конструкцією, якостями матеріалу муздрамтеатру і його конфігурацією, числом витків обмотки.

Нижче наведені основні причини, які слід врахувати при виборі котушки індуктивності:

а) необхідне значення індуктивності (Гн, мГн, мкГн, нГн),

б) найбільший струм котушки. Великий струм дуже небезпечний через дуже сильного нагріву, при якому пошкоджується ізоляція обмоток. Крім того, при дуже великому струмі може відбутися насичення муздрамтеатру магнітним потоком, що призведе до значного зменшення індуктивності,

в) точність виконання індуктивності,

г) температурний коефіцієнт індуктивності,

д) стабільність, яка визначається залежністю індуктивності від зовнішніх причин,

е) активний опір проводу обмотки,

ж) добротність котушки. Вона зазвичай визначається на робочій частоті як відношення індуктивного і активного опорів,

з) частотний спектр котушки.

В даний час випускаються радіочастотні котушки індуктивності на фіксовані значення частоти з індуктивностями від 1 мкГн до 10 мГн. Для підстроювання резонансних контурів краще мати котушки з регульованою індуктивністю.

Одношарові з незамкнутим магнитопроводом котушки індуктивності використовуються в ланцюгах опції пристроїв.

Багатошарові з не замкнутим магнітопроводом котушки вживаються в фільтрах і високочастотних трансформаторах. Багатошарові котушки індуктивності броньового типу з сердечником з фериту використовуються у фільтрах низьких і середніх частот і трансформаторах, а подібні котушки, але зі сталевим сердечником вживаються в згладжують дроселях і низькочастотних фільтрах.

Формули для розрахунку котушки індуктивності

Головні аппроксимирующие співвідношення, що застосовуються при проектуванні котушок індуктивності, мають такий вигляд.

1. Характеристики одношарових котушок індуктивності у яких відношення довжини до діаметру більше 5, визначаються у вигляді

де L - індуктивність, мкГн, М- число витків, d - діаметр котушки, см, l - довжина намотування, см.

2. Характеристики багатошарових котушок індуктивності, у яких відношення діаметра до довжини більше 1, визначаються у вигляді

де L - індуктивність, мкГн, N - число витків, dм - середній діаметр обмотки, см, d - товщина обмотки, см.

Одно- і багатошарові котушки з незамкнутим феритовим магнітопроводом матимуть індуктивність в 1,5 - 3 рази більше в залежності від параметрів і конфігурації сердечника. Латунний сердечник, вставлений замість ферритового. зменшить індуктивність до 60-90% в порівнянні з її значенням без сердечника.

Для скорочення числа витків при збереженні тієї ж індуктивності можна використовувати феритовий сердечник.

При виготовленні котушок індуктивністю від 100 мкГн до 100 мГн для областей низьких і середніх частот доцільно застосувати чашкові ферритові броньові сердечники серії КМ. Магнитопровод в даному випадку складається з 2-ух підігнаних один до одного чашок, до яких додаються односекційна котушка, дві кріпильні кліпси і підлаштування стрижень.

Потрібна індуктивність і число витків можуть бути обчислені за формулами

де N - число витків, L - індуктивність, нГн, Аl - коефіцієнт індуктивності, нГн / віт.

Завжди потрібно пам`ятати про те, що до цього, ніж розраховувати індуктивність, слід знайти число витків, які можуть поміститися на даній котушці.

Чим менше діаметр проводу, тим більше число витків, але тим більше опір дроти і, природно, його нагрівання через що виділяється потужності, рівній I2R. Чинне значення струму котушки не повинно перевищувати 100 мА для проводу діаметром 0,2 мм. 750 мА - для 0,5 мм і 4 А - для 1 мм.

Маленькі зауваження і поради

Індуктивність котушок з залізним сердечником дуже стрімко зменшується з ростом незмінною складовою струму обмотки. Це потрібно мати на увазі особливо при проектуванні згладжуючих фільтрів джерел електроживлення.

Найбільший струм котушки індуктивності залежить від температури навколишнього середовище, що при цьому він віддав дружин зменшуватися з її підвищенням. Тому для забезпечення надійної роботи пристрою слід забезпечити великий запас по струму.

Феритові тороїдальні осердя ефективні для виробництва фільтрів і трансформаторів на частотах вище 30 МГц. При цьому обмотки складаються всього лише з декількох витків.

При використанні всіх типів сердечників частина магнітних силових ліній замикається не по магнітопроводу, а через довколишній місце. Особливо сильно цей ефект проявляється в разі незамкнутих магнитопроводов. Зауважимо, що ці магнітні поля розсіювання є джерелами перешкод, тому в апаратурі сердечники необхідно розташовувати так, щоб по можливості зменшити ці перешкоди.

Котушки індуктивності мають певну паразитную ємність, яка утворює коливальний контур в купе з індуктивністю котушки. Резонансна частота такого контуру для різних типів котушок індуктивності може варіюватися в межах від 20 кГц до 100 МГц.

Школа для електрика