Конструкция
Основное назначение индукторов ГОСТ 20718-75 — накопление электрической энергии в магнитном поле для акустики, трансформаторов и т.д. Они используются для разработки и конструирования различных селективных цепей и электрических устройств. Их функциональность, размер и область использования зависят от конструкции (материала, количества витков), наличия каркаса. Устройства заводского изготовления, но вы можете изготовить их самостоятельно. Самоделки несколько уступают по надежности профессиональным, но стоят намного дешевле.
Фото — схема
Корпус индуктора изготовлен из диэлектрического материала. На него наматывается изолированный провод, который может быть однополюсным или витым. В зависимости от типа обмотки они бывают:
- Спираль (на ферритовом кольце);
- Жизни;
- Спиральные или комбинированные.
Примечательной особенностью индуктора для электрических цепей является то, что он может быть намотан как многослойным, так и негабаритным, то есть обрезками. При использовании толстого проводника элемент можно наматывать без каркаса, если тонкий, то только на раме. Эти корпуса индукторов доступны в различных сечениях: квадратном, круглом, прямоугольном. Получившуюся обмотку можно поместить в специальный корпус любого электрического прибора или использовать в открытом виде.
Фото — конструкция самодельного элемента
Жилы используются для увеличения индуктивности. В зависимости от назначения изделия используемый материал стержня варьируется:
- С ферромагнитным сердечником и воздухом они используются при высоких частотах тока;
- Сталь используется в средах с низким напряжением.
В то же время в электротехнике активно используются классические индукционные катушки без сердечника, которые можно сделать своими руками, намотав их на немагнитную цепь, что имеет ряд преимуществ перед «сердечными». У них большая линейность импеданса. Но в тороидальной модели намотка на немагнитный каркас способствует появлению паразитной емкости.
По принципу действия различают следующие виды:
- Боковая сторона. В основном они используются в радиотехнике для создания схем генераторов карт, работающих совместно с конденсаторами. Соединение использует последовательное соединение. Это современная версия плоской кольцевой катушки Теслы;
- Вариометры. Это высокочастотные перестраиваемые катушки, индуктивность которых при необходимости можно регулировать с помощью дополнительных устройств. Они представляют собой соединение двух отдельных катушек, при этом одна подвижная, а другая — нет;
- Двойные чоки и триммеры. Основными особенностями этих катушек являются низкое сопротивление постоянному току и высокое сопротивление переменному току. Индуктивности состоят из нескольких катушек, соединенных друг с другом обмотками. Их часто используют в качестве фильтров для различных радиотехнических устройств, устанавливают для контроля помех в антеннах и т.д.;
- Трансформаторы связи. Их конструктивная особенность заключается в том, что на одном стержне устанавливаются две и более катушки. Они используются в трансформаторах для обеспечения определенного соединения между отдельными компонентами устройства.
Индукторы маркируются количеством витков и цветом корпуса.
Фото — маркировка
Принцип действия
Схема работы активных индукторов основана на том, что каждый отдельный виток обмотки пересекается с магнитными силовыми линиями. Этот электрический элемент необходим для извлечения электрической энергии из источника питания и преобразования ее для хранения в форме электрического поля. Следовательно, если ток в цепи увеличивается, магнитное поле также расширяется, но если оно уменьшается, поле неизменно сжимается. Эти параметры также зависят от частоты и напряжения, но в целом эффект остается неизменным. При зажигании элемента происходит сдвиг фаз по току и напряжению.
Фото — принцип работы
Кроме того, индукционные катушки (рамные и бескаркасные) обладают свойством самоиндукции, ее расчет основан на данных номинальной сети. В многослойных и однослойных обмотках создается напряжение, противоположное напряжению электрического тока. Это называется ЭДС, определение электродвижущей магнитной силы зависит от индуктивности. Его можно рассчитать по закону Ома. Следует отметить, что независимо от напряжения в сети сопротивление в катушке индуктивности не меняется.
Фото — соединение отдельных выводов элементов
Связь между индуктивностью и понятием (изменением) ЭДС можно найти по формуле εc = — dF / dt = — L * dI / dt, где ε — значение ЭДС самоиндукции. И если скорость изменения электрической энергии равна dI / dt = 1 A / c, то L = εc.
Видео: расчет индуктора
Видео
Катушка индуктивности как радиоэлектронный элемент встречается довольно часто. Иногда он незаменим для настройки многих радиоприемников и используется во многих устройствах. Стоит отметить, что для эксклюзивных вещей получить эксклюзивные катушки иногда не удается, поэтому нужно знать не только устройство катушки индуктивности и формулы для ее расчета, но и уметь самостоятельно повозиться с катушками индуктивности обладать. В этой статье любой начинающий радиолюбитель найдет для себя пару полезных советов.
Типы катушек индуктивности
Индукторы в основном делятся на два класса: магнитные и немагнитные. Ниже на фото катушка с немагнитным сердечником.
Но где его ядро? Воздух — немагнитный сердечник :-). Такие рулоны также можно наматывать на цилиндрическую бумажную трубку. Индуктивность катушек немагнитного сердечника используется, когда индуктивность не превышает 5 миллигенри.
А вот основные индукторы:
В основном используются ферритовые сердечники и железные пластины. Сердечники увеличивают индуктивность катушек в разы. Кольцевые (тороидальные) сердечники обладают большей индуктивностью, чем просто сердечники цилиндра.
Для средних индукторов используются ферритовые сердечники:
Катушки с высокой индуктивностью выполнены как трансформатор с железным сердечником, но с одной обмоткой, в отличие от трансформатора.
Катушка индуктивности:
По своей конструкции катушки индуктивности сильно различаются, толщина провода, количество витков, способ намотки, наличие сердечника — все это влияет на индуктивность катушки, рис. 1.2.
Если вам нужна индуктивность, вы также можете сгладить ее с помощью n. 2. Например, выгравируйте его прямо на доске.
Что влияет на индуктивность?
От каких факторов зависит индуктивность катушки? Проведем несколько экспериментов. Намотал катушку с немагнитным сердечником. Его индуктивность настолько мала, что ЖК-метр показывает мне ноль.
Доступен ферритовый сердечник
Начинаю вставлять катушку в сердечник до края
ЖК-метр показывает 21 микрогенри.
Я поместил катушку в середину феррита
35 микрогенри. Теперь лучше.
Я все время вставляю катушку на правый край феррита
20 микрогенри. Мы пришли к выводу, что наибольшая индуктивность цилиндрического феррита находится в его центре. Поэтому, если вы наматываете цилиндр, попробуйте намотать феррит посередине. Это свойство используется для плавного изменения индуктивности в переменных индукторах:
где это находится
1 — корпус катушки
2 витка катушки
3 — стержень с проточкой сверху для маленькой отвертки. Поворачивая или откручивая сердечник, мы изменяем индуктивность катушки.
Будем экспериментировать дальше. Попробуем сжать и разжать витки катушки. Для начала кладем посередине и начинаем сжимать кривые
Индуктивность составляет почти 50 микрогенри!
Попробуем распрямить катушки по всему ферриту
13 микрогенри. Делаем вывод: для максимальной индуктивности наматываем катушку «виток на виток».
Уменьшаем витки катушки вдвое. Было 24 смены, теперь 12.
Очень низкая индуктивность. Уменьшил количество витков в 2 раза, индуктивность уменьшилась в 10 раз. Вывод: чем меньше количество витков, тем меньше индуктивность и наоборот. Индуктивность не меняется по прямой к виткам.
Попробуем ферритовую бусину.
Измерьте индуктивность
15 микрогенри
Снимаем витки катушки друг от друга
Мы снова измеряем
Хм, даже 15 микрогенри. Делаем вывод: расстояние от одного витка до другого не играет роли в индукторе тороидальной конструкции.
Намотаем еще витков. Было 3 смены, сейчас 9.
Мы измеряем
Ебать себя! Я увеличил количество витков в 3 раза, а индуктивность увеличилась в 12 раз! Вывод: индуктивность не меняется линейно на витках.
Согласно формулам для расчета индуктивностей, индуктивность зависит от «квадрата витков». Я не буду раскрывать здесь эти формулы, потому что не вижу в них необходимости. Скажу только, что индуктивность также зависит от таких параметров, как сердечник (из какого материала он сделан), площадь поперечного сечения сердечника и длина катушки.
Дроссель
Также существует особый тип индуктора. Это так называемые узкие места. Катушка индуктивности — это катушка индуктивности, работа которой заключается в создании большого сопротивления переменного тока в цепи для подавления высокочастотных токов.
Постоянный ток без проблем протекает через катушку индуктивности. Вы можете прочитать, почему так происходит, в этой статье. Обычно индуктивности включают в цепи питания усилительных устройств. Катушки индуктивности предназначены для защиты источников питания от ввода высокочастотных сигналов (ВЧ-сигналов). На низких частотах (НЧ) они используются в сетевых фильтрах и обычно имеют металлические или ферритовые сердечники. Ниже на фото силовые индукторы:
Существует также другой особый вид дросселя — двойной дроссель. Он состоит из двух индукторов с противоположной обмоткой. За счет встречной обмотки и взаимной индукции он более эффективен. Двойные дроссели широко используются в качестве входных фильтров для источников питания, а также в аудиотехнике.
Как залить катушку индуктивности воском:
Собирая схему, имеющую колебательный контур, настраивая радиоприемник или передатчик (любой), или создавая любую другую схему (обмотку, например, катушки высокого напряжения). Необходимо отрегулировать расстояние между витками катушки. Когда вы настроили свою схему, то, чтобы исключить нежелательное изменение параметров катушки из-за механического смещения катушек, вам просто нужно заполнить катушку обычным воском или парафином (если катушка не нагревается.
Заливать катушки можно эпоксидной смолой или силиконом — все зависит от условий, в которых должен работать ваш индуктор. А что под рукой. В случае воска (парафина) просто расплавьте его и подождите, пока он остынет, сначала опустив в него индуктор.
Для создания магнитного поля и сглаживания в нем помех и импульсов используются специальные накопительные элементы. Индукторы в цепях переменного и постоянного тока используются для хранения определенного количества энергии и ограничения электричества.
Самоиндукция
Катушка индуктивности также имеет очень интересное свойство. Когда на катушку подается постоянное напряжение, в катушке на короткое время генерируется противоположное напряжение.
Это противоположное напряжение называется ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС зависит от величины индуктивности катушки. Следовательно, когда на катушку подается напряжение, ток постепенно меняет свое значение от 0 до определенного значения за доли секунды, потому что также напряжение при подаче электрического тока изменяет свое значение от нуля. При постоянном значении . По закону Ома:
где это находится
I — ток в катушке, А
U — напряжение в катушке, В
R — сопротивление катушки, Ом
Как видно из формулы, напряжение изменяется от нуля до напряжения, подаваемого на катушку, поэтому ток также изменится от нуля до определенного значения. Сопротивление катушки для постоянного тока также постоянно.
И второе явление в катушке индуктивности заключается в том, что если мы разомкнем цепь катушки индуктивности — источник тока, наша ЭДС самоиндукции добавится к напряжению, которое мы уже приложили к катушке.
То есть, как только мы разорвем цепь, напряжение на катушке в это время может быть в несколько раз выше, чем было до разрыва цепи, и ток в цепи катушки будет бесшумно уменьшаться, так как ЭДС самоиндукции поддержит снижение напряжения.
Сделаем первые выводы о функционировании индуктора при подаче на него постоянного тока. Когда на катушку подается электрический ток, ток будет постепенно увеличиваться, а когда электрический ток снимается с катушки, ток постепенно уменьшается до нуля. Короче говоря, ток в катушке не может измениться мгновенно.
Вычисление
Формула — формула колебательного контура
Где L — сам элемент, накапливающий магнитную энергию.
При этом период свободных колебаний этого контура рассчитывается по:
Формула — период свободных колебаний
Где C — конденсатор, реактивный элемент цепи, излучающий электрическую энергию, запасаемую конкретной цепью. Величина индуктивного сопротивления в такой цепи рассчитывается по формуле XL = U / I. Здесь X — емкость. При расчете резистора в пример вводятся основные параметры этого элемента.
Индуктивность соленоида определяется по формуле:
Формула — индуктивность катушки соленоида
Также уровень индуктивности имеет определенную зависимость от температуры на плате. Параллельное соединение нескольких частей, изменение плотности и размера витков обмотки и другие параметры влияют на основные свойства этого элемента.
Фото — температурная зависимость
Чтобы узнать параметры индуктора, можно использовать разные методы: измерить мультиметром, проверить на осциллографах, проверить отдельно амперметром или вольтметром. Эти варианты очень удобны, так как в них в качестве реактивных элементов используются конденсаторы, электрические потери которых очень малы и могут не учитываться в расчетах. Иногда для упрощения задачи используют специальную программу для расчета и измерения необходимых параметров. Это значительно упрощает подбор необходимых элементов схем.
купить индукторы (SMD 150 мкГн и другие) и провода для их намотки можно в любом магазине электротоваров, их цена колеблется от 2 долларов до нескольких десятков.
Катушки индуктивности предназначены для фильтрации токов высокой частоты. Они устанавливаются в колебательных цепях и используются для других целей в электрических и электронных цепях. Заводской прибор надежнее в эксплуатации, но дороже ручного. Кроме того, не всегда можно приобрести товар с необходимыми характеристиками. В этом случае расчет индуктора и самого устройства можно производить самостоятельно.
Обозначение на схемах
