Катушки индуктивности
Катушки индуктивности
Катушки индуктивности применяют в качестве элементов колебательных контуров, дросселей и для связи одних цепей с другими.
Катушка индуктивности, которая служит для разделения постоянного и переменного токов или токов разных частот, называется дросселем. Индуктивное сопротивление (Ом) катушки зависит от частоты и определяется по формуле Xi. — 2nfLt где f — частота, Гц; L — индуктивность, Гн. Одна и та же катушка представляет собой разное сопротивление для токов разных частот. Для постоянного тока сопротивление любой катушки очень мало. Каждая катушка характеризуется индуктивностью, добротностью, стабильностью и собственной емкостью.
Катушки с малой индуктивностью изготовляют без сердечника с небольшим числом витков. Для увеличения индуктивности катушку выполняют многослойной и вводят сердечник из ферромагнитного материала. Потери энергии в катушке должны быть как можно меньше. Поэтому ее стремятся выполнить так, чтобы получить наибольшую индуктивность при малом активном сопротивлении. Отношение индуктивного сопротивления катушки к активному сопротивлению на — данной частоте называется добротностью катушки и определяется по формуле Qil=Xtlfsa Индуктивность и другие параметры катушки не должны меняться под влиянием внешних причин, т. е. катушка должна обладать стабильностью. Собственная (междувитковая) емкость катушки понижает ее добротность и уменьшает стабильность
У однослойной катушки при сплошной намотке (виток к витку) индуктивность (мкГн) можно определить по формуле
где w — число витков; l — длина намотки, см; D — диаметр катушки, см. Для уменьшения собственной, емкости витки катушки наматывают не вплотную, а на некотором расстоянии один от другого (намотка с принудительным шагом).
где w — число витков; l — длина намотки, см; D — диаметр катушки, см. Для уменьшения собственной, емкости витки катушки наматывают не вплотную, а на некотором расстоянии один от другого (намотка с принудительным шагом).Многослойные катушки выполняют простой намоткой «внавал» или специальной («универсалы»). Индуктивность (мкГн) многослойной хатушки можно определить по формуле
где dcf — средний диаметр намотки, см; w — число витков; I — длина намотки, см; t — толщина намотки, см.
где dcf — средний диаметр намотки, см; w — число витков; I — длина намотки, см; t — толщина намотки, см.Для уменьшения собственной емкости многослойную катушку выполняют из отдельных секций. Секционированные катушки применяют в качестве контурных катушек и дросселей высокой частоты. Малую собственную емкость имеют многослойные катушки с намоткой «универсалы», при которой провод зигзагом переходит с одного края катушки на другой Для устранения влияния электромагнитного поля катушки на соседние детали и, наоборот, внешних полей на катушку ее закрывают металлическим экраном. Для высокочастотных катушек экран изготовляют из меди или алюминия толщиной 0,4 — 0,5 мм. Экран уменьшает индуктивность и добротность катушки и увеличивает ее собственную емкость. Чем ближе расположен экран к виткам катупь ки, тем сильнее изменяются ее параметры. Чтобы влияние экрана было небольшим, его диаметр и длину берут в два раза больше диаметра и длины намотки. Для низкочастотных катушек применят ют экраны из ферромагнитных материалов, например из листовой стали толщиной 0,5 — 1,5 мм. Для увеличения добротности и уменьшения габаритов катушки применяют сердечники из ферромагнитных материалов. Высокочастотные катушки имеют сердечники из карбонильного железа. Добротность катушек с таким сердечником равна 400 — 500, а без сердечника — не более 200.
Для контурных катушек длинных и средних волн используют броневые сердечники. Низкочастотные дроссели имеют сердечники из листовой электротехнической стали. Толщину стальных листов берут 0,2 — 0,5 мм для дросселей, используемых в цепях звуковых частот, и около 0,5 мм — в Цепях переменного тока с частотой 50 Гц.
Индуктивность катушки возрастает с увеличением числа и диаметра витков при их сближении, что учитывают при изготовлении катушки. Введение внутрь катушки сердечника из магнитодиэлектрика также увеличивает ее индуктивность. Если сердечник выполнен из диамагнитного материала, например латуни, то при его введении индуктивность катушки уменьшится. То же произойдет, если внутрь катушки ввести короткозамкнутый виток. На практике чаще всего индуктивность изменяют, перемещая сердечник внутри катушки. Катушка, индуктивность которой можно изменять в больших пределах, называется вариометром. Чаще всего вариометр состоит из двух катушек, взаимная индуктивность которых может меняться. Вариометры применяют главным образом в передатчиках для настройки колебательных контуров и подбора связи между контурами.