Индуктивности катушка

Индуктивности катушка
Катушка индуктивности на материнской плате компьютера.
Обозначение на электрических принципиальных схемах.

Катушка индуктивностивинтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Такая система способна запасать магнитную энергию при протекании электрического тока.

Содержание

Устройство

Устройство обычно представляет собой винтовую, спиральную или винтоспиральную катушку из одножильного или многожильного изолированного провода, намотанного на цилиндрический, тороидальный или прямоугольный каркас из диэлектрика или плоскую спираль, волну или полоску печатного или другого проводника. Также бывают и бескаркасные катушки. Намотка может быть как однослойной (рядовая и с шагом), так и многослойная (рядовая, внавал, "универсал"). Намотка "универсал" имеет меньшую паразитную ёмкость.

Для увеличения индуктивности применяют сердечники из ферромагнитных материалов: электротехнической стали, пермаллоя, карбонильного железа, ферритов. Также сердечники используют для изменения индуктивности катушек в небольших пределах..

Свойства катушки индуктивности

Катушка индуктивности в электрической цепи хорошо проводит постоянный ток и в то же время оказывает сопротивление переменному току, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.

Катушка индуктивности обладает реактивным сопротивлением величина которого равна: ~R_L = \omega L, где L~— индуктивность катушки, \omega~угловая частота протекающего тока. Соответственно, чем больше частота тока, протекающего через катушку, тем больше её сопротивление.

При протекании тока катушка запасает энергию, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока I~. Величина этой энергии равна

 E_\mathrm{coxp} = {1 \over 2} L I^2

При изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, значение которой

 \varepsilon = -L{dI \over dt}

Характеристики катушки индуктивности

Индуктивность

Основным параметром катушки индуктивности является её индуктивность, которая определяет, какой поток магнитного поля создаст катушка при протекании через неё тока силой 1 ампер. Типичные значения индуктивностей катушек от десятых долей мкГн до десятков Гн.

Индуктивность катушки пропорциональна линейным размерам катушки, квадрату числа витков намотки и магнитной проницаемости сердечника.

При последовательном соединении катушек общая индуктивность равна сумме индуктивностей всех соединённых катушек.

L = \sum_{i=1}^N L_i

При параллельном соединении катушек общая индуктивность равна

L = \frac{1}{\sum_{i=1}^N 1/L_i}

Сопротивление потерь

В катушках индуктивности помимо основного эффекта взаимодействия тока и магнитного поля наблюдаются паразитные эффекты, вследствие которых сопротивление катушки не является чисто реактивным. Наличие паразитных эффектов ведёт к появлению потерь в катушке, оцениваемых сопротивлением потерь ~R_{\Pi OT}. Потери складываются из потерь в проводах, диэлектрике, сердечнике и экране.

~R_{\Pi OT} = r_w + r_d +r_s + r_e

Потери в проводах

Потери в проводах вызваны тремя причинами:

  • Во-первых, провода обмотки обладают омическим сопротивлением.
  • Во-вторых, сопротивление провода обмотки переменному току возрастает с ростом частоты, что обусловлено скин-эффектом, суть которого состоит в том, что ток протекает не по всему сечению проводника, а по кольцевой части поперечного сечения.
  • В третьих, в проводах обмотки, свитой в спираль, проявляется эффект близости, суть которого состоит в вытеснении тока под воздействием вихревых токов и магнитного поля к периферии провода, прилегающей к каркасу, в результате чего сечение, по которому протекает ток, принимает серповидный характер, что ведёт к дополнительному возрастанию сопротивления провода.

Потери в диэлектрике

Потери в диэлектрике обусловлены тем, что между соседними витками катушки существует паразитная ёмкость, что приводит к утечкам переменного тока между витками.

Потери в сердечнике

Потери в сердечнике складываются из потерь на вихревые токи, потерь на гистерезис и начальных потерь.

Потери в экране

Потери в экране обусловлены тем, что ток, протекающий по катушке, индуцирует ток в экране.

Добротность

С сопротивлениями потерь тесно связана другая характеристика — добротность. Добротность катушки индуктивности определяет отношение между активным и реактивным сопротивлениями катушки. Добротность равна

 Q = \frac{\omega{}L}{R_{\Pi OT}}

Практически величина добротности лежит в пределах от 30 до 200. Повышение добротности достигается оптимальным выбором диаметра провода, увеличением размеров катушки индуктивности и применением сердечников с высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями, намоткой вида "универсаль", применением посеребрёного провода, применением многожильного провода вида "литцендрат".

Температурный коэффициент индуктивности (ТКИ)

ТКИ — это параметр, характеризующий зависимость индуктивности катушки от температуры.

Температурная нестабильность индуктивности обусловлена целым рядом факторов: при нагреве увеличивается длина и диаметр провода обмотки, увеличивается длина и диаметр каркаса, в результате чего изменяются шаг и диаметр витков; кроме того при изменении температуры изменяются диэлектрическая проницаемость материала каркаса, что ведёт к изменению собственной ёмкости катушки.

 TKL = \frac{\Delta L}{L \Delta T}

Разновидности катушек индуктивности

Контурные катушки индуктивности 
Эти катушки используются совместно с конденсаторами для получения резонансных контуров. Они должны иметь высокую стабильность, точность и добротность.
Катушки связи 
Такие катушки применяются для обеспечения индуктивной связи между отдельными цепями и каскадами. Такая связь позволяет разделить по постоянному току цепи базы и коллектора и т. д. К таким катушкам не предъявляются жёсткие требования на добротность и точность, поэтому они выполняются из тонкого провода в виде двух обмоток небольших габаритов. Основными параметрами этих катушек являются индуктивность и коэффициент связи.
Вариометры 
Это катушки, индуктивность которых можно изменять в процессе эксплуатации для перестройки колебательных контуров. Они состоят из двух катушек, соединённых последовательно. Одна из катушек неподвижная (статор), другая располагается внутри первой и вращается (ротор). При изменении положения ротора относительно статора изменяется величина взаимоиндукции, а следовательно, индуктивность вариометра. Такая система позволяет изменять индуктивность в 4 − 5 раз. В ферровариометрах индуктивность изменяется перемещением ферромагнитного сердечника.
Дроссели 
Это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Обычно включаются в цепях питания усилительных устройств. Предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов. На низких частотах они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические или ферритовые сердечники.
Сдвоенные дроссели 
две намотанных встречно катушки индуктивности, используются в фильтрах питания. За счёт встречной намотки и взаимной индукции более эффективны при тех же габаритных размерах.

Применение катушек индуктивности

Применявшаяся в качестве реактивного сопротивления для люминесцентных ламп катушка индуктивности
  • Катушки индуктивности (совместно с конденсаторами и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п..
  • Катушки индуктивности используются в импульсных стабилизаторах как элемент, накапливающий энергию и преобразующий уровни напряжения.
  • Две и более индуктивно связанные катушки образуют трансформатор.
  • Катушка индуктивности, питаемая импульсным током от транзисторного ключа, иногда применяется в качестве источника высокого напряжения небольшой мощности в слаботочных схемах, когда создание отдельного высокого питающего напряжения в блоке питания невозможно или экономически нецелесообразно. В этом случае на катушке из-за самоиндукции возникают выбросы высокого напряжения, которые можно использовать в схеме, например, выпрямив и сгладив.
  • Катушки используются также в качестве электромагнитов.
  • Катушки применяются в качестве источника энергии для возбуждения индуктивно-связанной плазмы.
  • Для радиосвязи - излучение и приём электромагнитных волн (магнитная антенна, кольцевая антенна).
  • Для разогрева электропроводящих материалов в индукционных печах.
  • Как датчик перемещения: изменение индуктивности катушки может изменяться в широких пределах перемещением (вытаскиванием) сердечника.

Смотри также



Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем сделать НИР

Полезное


Смотреть что такое "Индуктивности катушка" в других словарях:

  • Индуктивности катушка —         свёрнутый в спираль изолированный проводник, обладающий значительной Индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. И. к. состоит из одножильного, реже многожильного, изолированного провода, намотанного на… …   Большая советская энциклопедия

  • катушка индуктивности (в аппаратуре связи) — катушка индуктивности катушка Ндп. индуктивный элемент намоточный элемент Индуктивная катушка, являющаяся элементом колебательного контура и предназначенная для использования ее добротности. Примечание Индуктивная катушка по ГОСТ 19880 74 ГОСТ Р… …   Справочник технического переводчика

  • КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ — КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ, катушка из провода с изолированными витками. Обладает значительной индуктивностью при относительно малой электрической емкости и малом активном сопротивлении. Один из основных элементов электрических фильтров, колебательных …   Современная энциклопедия

  • КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ — катушка из провода с изолированными витками; обладает значительной индуктивностью при относительно малой емкости и малом активном сопротивлении. Применяется в качестве одного из основных элементов электрических фильтров и колебательных контуров,… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Катушка индуктивности — КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ, катушка из провода с изолированными витками. Обладает значительной индуктивностью при относительно малой электрической емкости и малом активном сопротивлении. Один из основных элементов электрических фильтров, колебательных …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • катушка — 92 катушка: Вспомогательное упаковочное средство, имеющее цилиндрическую форму, для наматывания нитей или гибких материалов Источник: ГОСТ 17527 2003: Упаковка. Термины и определения оригинал документа катушка: Гидроустройство, предназначенное… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Катушка индуктивности — 1. Катушка индуктивности Катушка Ндп. Индуктивный элемент Намоточный элемент Е. Inductance coil F. Bobine ďinductance Индуктивная катушка, являющаяся элементом колебательного контура и предназначенная для использования ее добротности. Примечание …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • катушка индуктивности — катушка из одножильного (реже многожильного) изолированного провода, намотанного обычно на каркас из диэлектрика цилиндрической, тороидальной или прямоугольной формы; обладает значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом… …   Энциклопедия техники

  • Катушка (значения) — Характерная форма и функциональность ниточной катушки, послужившие переносу значения слова Катушка  многозначный термин. Катушка (тара)  полый внутри цилиндр, стержень с кружками на концах для наматывания на него тесьмы, ниток,… …   Википедия

  • катушка индуктивности — катушка из провода с изолированными витками; обладает значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Применяется в качестве одного из основных элементов электрических фильтров и колебательных контуров,… …   Энциклопедический словарь


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»