Alternativní metody vinutí induktorů. Výpočet a výroba vf cívky pro regenerativní rádiový přijímač

Pro vytvoření magnetického pole a vyhlazení rušení a impulsů v něm se používají speciální akumulační prvky. Induktory ve střídavých a stejnosměrných obvodech se používají k uložení určitého množství energie a omezení elektřiny.

Design

Hlavním účelem induktorů GOST 20718-75 je akumulace elektrické energie v magnetickém poli pro akustiku, transformátory atd. Používají se pro vývoj a konstrukci různých selektivních obvodů a elektrických zařízení. Jejich funkčnost, velikost a oblast použití závisí na designu (materiálu, počtu otáček), přítomnosti rámu. Zařízení se vyrábí v továrnách, ale můžete si je vyrobit sami. Domácí prvky jsou ve spolehlivosti poněkud nižší než ty profesionální, ale jsou několikrát levnější.

Foto - schéma

Rám induktoru je vyroben z dielektrického materiálu. Kolem něj je navinutý izolovaný vodič, který může být buď jednožilový, nebo vícežilový. V závislosti na typu vinutí jsou to:

Spirála (na feritovém kroužku);
Šroub;
Šroubová spirála nebo kombinovaná.

Pozoruhodnou vlastností induktoru pro elektrické obvody je, že může být navinut buď v několika vrstvách, nebo sjednocený, tj. se zbytky. Pokud je použit silný vodič, pak lze prvek navinout bez rámu, pokud je tenký, pak pouze na rámec. Tyto rámy induktorů se dodávají v různých průřezech: čtvercové, kulaté, obdélníkové. Výsledné vinutí lze vložit do speciálního pouzdra jakéhokoli elektrického zařízení nebo použít otevřeně.

Foto - návrh domácího prvku

Jádra se používají ke zvýšení indukčnosti. V závislosti na účelu prvku se použitý materiál tyče liší:

S feromagnetickými a vzduchovými jádry se používají při vysokých proudových frekvencích;
Ocelové se používají v prostředí s nízkým napětím.

Na základě principu činnosti existují následující typy:

Obrys. Používají se hlavně v radiotechnice k vytváření oscilačních obvodů na deskách a spolupracují s kondenzátory. Připojení používá sériové připojení. Toto je moderní verze ploché Tesla cívky;
Variometry. Jedná se o vysokofrekvenčně laditelné cívky, jejichž indukčnost lze v případě potřeby řídit pomocí přídavných zařízení. Představují spojení dvou samostatných cívek, z nichž jedna je pohyblivá a druhá ne;
Dvojité a ladící tlumivky. Hlavní charakteristiky těchto cívek: nízká odolnost proti stejnosměrnému proudu a vysoká odolnost proti střídavému proudu. Tlumivky jsou vyrobeny z několika cívek spojených vinutím. Často se používají jako filtr pro různá rádiová zařízení, instalované pro kontrolu rušení v anténách atd.;
Komunikační transformátory. Jejich konstrukční rys spočívá v tom, že na jedné tyči jsou instalovány dvě nebo více cívek. Používají se v transformátorech k zajištění specifického spojení mezi jednotlivými součástmi zařízení.

Označení induktorů je určeno počtem závitů a barvou pouzdra.

Foto – značení

Princip fungování

Schéma činnosti aktivních induktorů je založeno na skutečnosti, že každý jednotlivý závit vinutí se protíná s magnetickými siločárami. Tento elektrický prvek je nezbytný pro získávání elektrické energie ze zdroje energie a pro její přeměnu na uložení ve formě elektrického pole. Pokud tedy obvodový proud vzroste, magnetické pole se rozšíří, ale pokud se sníží, pole se bude vždy smršťovat. Tyto parametry také závisí na frekvenci a napětí, ale obecně zůstává účinek nezměněn. Zapnutí prvku způsobí fázový posun proudu a napětí.

Foto - princip fungování

Kromě toho mají indukční (rámové a bezrámové) cívky vlastnost samoindukce, její výpočet se provádí na základě údajů nominální sítě. Ve vícevrstvých a jednovrstvých vinutích vzniká napětí opačné k napětí elektrického proudu. Toto se nazývá EMF, určení elektromotorické magnetické síly závisí na hodnotách indukčnosti. Lze jej vypočítat pomocí Ohmova zákona. Stojí za zmínku, že bez ohledu na síťové napětí se odpor v induktoru nemění.

Foto - zapojení jednotlivých vývodů prvků

Souvislost mezi indukčností a konceptem (změnou) emf lze nalézt pomocí vzorce ε c = – dФ/dt = – L*dI/dt, kde ε je hodnota samoindukce emf. A pokud je rychlost změny elektrické energie rovna dI/dt = 1 A/c, pak L = ε c.

Video: výpočet induktoru

Výpočet

Vzorec – vzorec oscilačního obvodu

Kde L je samotný prvek, který akumuluje magnetickou energii.

Současně se doba volných kmitů tohoto obvodu vypočítá jako:

Vzorec – perioda volných kmitů

Kde C je kondenzátor, reaktivní prvek obvodu, který uchovává elektrickou energii v určitém obvodu. Velikost indukční reaktance v takovém obvodu se vypočítá jako X L = U/I. Zde X je kapacita. Při výpočtu rezistoru jsou do příkladu vloženy hlavní parametry tohoto prvku.

Indukčnost solenoidu je určena vzorcem:

Vzorec - indukčnost cívky elektromagnetu

Úroveň indukčnosti má navíc určitou závislost na teplotě na desce. Paralelní spojení více dílů, změny hustoty a velikosti závitů vinutí a další parametry ovlivňují základní vlastnosti tohoto prvku.

Foto – teplotní závislost

Chcete-li zjistit parametry induktoru, můžete použít různé metody: měřit multimetrem, testovat osciloskopy, kontrolovat samostatně ampérmetrem nebo voltmetrem. Tyto možnosti jsou velmi výhodné, protože jako reaktivní prvky používají kondenzátory, jejichž elektrické ztráty jsou velmi malé a nemusí být ve výpočtech zohledněny. Někdy se pro zjednodušení úlohy používá speciální program pro výpočet a měření potřebných parametrů. To umožňuje výrazně zjednodušit výběr potřebných prvků pro obvody.

Tlumivky (SMD 150 μH a další) a vodiče pro jejich vinutí zakoupíte v každém elektroprodejně, jejich cena se pohybuje od 2 USD do několika desítek.

Takže, milí přátelé, pokud jste zde, pak vás pravděpodobně zajímá, jak funguje induktor (tlumivka). Existuje jich velmi velké množství odrůd a někdy se od sebe tak liší, nebo naopak, jsou tak podobné běžnému transformátoru, že to není hned zřejmé. Vypadá to nějak takto:

A na diagramu je to naznačeno takto:

Cívka se používá k mnoha účelům:

potlačení rušení;
zásobárna energie;
vytváření magnetických polí.

Cívka je vyrobena ve formě spirálových vinutí jednožilového nebo vícežilového vodiče kolem hlavní válcové tyče.
-
Vlastnosti induktoru:

Odpor cívky se zvyšuje s rostoucí frekvencí proudu, který jí protéká;
Rychlost změny proudu cívkou je omezená a je určena indukčností cívky.

Schéma činnosti cívky;

---
Postavme si vlastní induktor!
B je magnetické pole, I je síla proudu.

Nejprve vezmeme tento drát a uděláme z něj spirálu.

Dodejme elektřinu na konce naší cívky! Udělejme první závěry o činnosti našeho zařízení.Pokud je do cívky nepřetržitě přiváděn elektrický proud, její síla bude postupně narůstat.Pokud je elektrický proud náhle odstraněn. proudu, pak jeho síla v cívce prudce vzroste a postupně klesne na nulu.

Existují dva typy cívek:

S nemagnetickým a magnetickým jádrem.
Jakou jsme dostali cívku?Je to tak,vzduch je nemagnetické jádro.Takové cívky se většinou navíjejí na papírovou bužírku a používají se pokud indukčnost nepřesahuje 5 miliHenry.
--
A takto vypadají cívky s magnetickým nebo železným jádrem:

Jádro výrazně zvyšuje pevnost cívky...
A toto je typický představitel tohoto typu transformátoru:

Má pouze dva rozdíly od cívek s magnetickým jádrem:

Má železné jádro, protože má vysokou indukčnost.
Má primární a sekundární vinutí.

----
To je vše, milí přátelé, doufám, že se vám líbil můj článek, ve kterém jsem mluvil o tom, co je induktor a jak si ho vyrobit sami.

--------
Griguz_Piguz

Induktor jako radioelektronický prvek je zcela běžný. Někdy je nenahraditelný, pro nastavení mnoha rádií a používá se v mnoha zařízeních. Je třeba poznamenat, že pro exkluzivní věci někdy není možné získat exkluzivní cívky, takže musíte znát nejen strukturu induktoru a vzorce pro jeho výpočet, ale také umět vyrobit induktory sami. V tomto článku najde každý začínající radioamatér několik užitečných tipů pro sebe.

Induktor:

Cívky induktoru se velmi liší svou konstrukcí, tloušťkou drátu, počtem závitů, způsobem vinutí, přítomností jádra – to vše ovlivňuje indukčnost cívky, obrázek č. 1, 2.

Obrázek č. 1 - Příklad induktoru

V případě, že potřebujete malou indukčnost, můžete ji vyrobit i plochou, obrázek č. 2. Naleptejte jej například přímo na desku.

Obrázek č. 2 - Příklad ploché tlumivky

Jak naplnit induktor voskem:

Sestavením obvodu, ve kterém je oscilační obvod, nastavením rádiového přijímače nebo vysílače (cokoli) nebo zhotovením jakéhokoli jiného obvodu (navíjení např. vysokonapěťových cívek). Musíte upravit vzdálenost mezi závity cívky. Po sestavení obvodu, aby nedošlo k nechtěným změnám parametrů cívky v důsledku mechanického posunutí závitů, stačí cívku naplnit obyčejným voskem nebo parafínem (pokud se cívka nezahřívá) Obrázek č. 3.

Obrázek č. 3 - Příklad voskem plněné cívky

Cívky můžete naplnit epoxidovou pryskyřicí nebo silikonem - vše závisí na podmínkách, za kterých musí váš induktor fungovat. A co máte na dosah ruky. V případě vosku (parafínu) jej stačí roztavit a jen počkat, až vychladne tak, že do něj nejprve spustíte induktor.

Induktor - šroubová, spirálová nebo spirálová cívka vyrobená z válcovaného izolovaného vodiče, která má značnou indukčnost s relativně malou kapacitou a nízkým činným odporem. V důsledku toho, když cívkou protéká střídavý elektrický proud, je pozorována její významná setrvačnost.

Pro zvýšení indukčnosti se používají jádra z feromagnetických materiálů: elektroocel, permalloy, fluxtrol, karbonylové železo, ferity. Jádra se také používají ke změně indukčnosti cívek v malých mezích.

Existují také cívky, jejichž vodiče jsou implementovány na desce plošných spojů.

Induktor v elektrickém obvodu dobře vede stejnosměrný proud a zároveň odolává proudu střídavému, jelikož při změně proudu v cívce vzniká samoindukční emf, bránící této změně.

Hlavním parametrem induktoru je jeho indukčnost, který určuje, jaký tok magnetického pole cívka vytvoří, když jí protéká proud 1 ampér. Typické hodnoty indukčnosti cívek se pohybují od desetin µH do desítek H.

Ztráty drátu způsobeno třemi důvody:

· Dráty vinutí mají ohmický (aktivní) odpor.

· Odpor drátu vinutí se zvyšuje se zvyšující se frekvencí, což je způsobeno kožním efektem. Podstatou efektu je posunutí proudu do povrchových vrstev drátu. V důsledku toho se zmenšuje užitečný průřez vodiče a zvyšuje se odpor.

· U drátů vinutí stočených do spirály se projevuje proximity efekt, jehož podstatou je vytlačení proudu vlivem vířivých proudů a magnetického pole na periferii vinutí. Výsledkem je, že průřez, kterým protéká proud, získá tvar půlměsíce, což vede k dodatečnému zvýšení odporu drátu.

Dielektrické ztráty (izolace vodičů a rám cívky) lze rozdělit do dvou kategorií:

· Ztráty z dielektrika mezizávitového kondenzátoru (závitový svod a další ztráty charakteristické pro dielektrika kondenzátorů).

· Ztráty z magnetických vlastností dielektrika (tyto ztráty jsou podobné ztrátám v jádře).

Obecně lze poznamenat, že u moderních cívek pro všeobecné použití jsou ztráty v dielektriku nejčastěji zanedbatelné.

Ztráta jádra sestávají ze ztrát vířivými proudy, ztrát hysterezí a počátečních ztrát.

Ztráty vířivými proudy . Proud procházející vodičem indukuje emf v okolních vodičích, jako je jádro, stínění a dráty sousedních závitů. Vzniklé vířivé proudy se stávají zdrojem ztrát vlivem odporu vodičů.

Typy induktorů

Smyčkové induktory . Tyto cívky se používají ve spojení s kondenzátory k výrobě rezonančních obvodů. Musí mít vysokou stabilitu, přesnost a jakostní faktor.

Cívky. Takové cívky se používají k zajištění indukční vazby mezi jednotlivými obvody a kaskádami. Toto zapojení umožňuje stejnosměrným proudem oddělit obvod báze a kolektoru apod. Na takové cívky nejsou kladeny přísné požadavky na jakost a přesnost, proto jsou vyrobeny z tenkého drátu ve formě dvou vinutí malých rozměrů . Hlavními parametry těchto cívek jsou indukčnost a vazební koeficient.

Variometry.Jedná se o cívky, jejichž indukčnost lze za provozu měnit pro přeuspořádání oscilačních obvodů. Skládají se ze dvou cívek zapojených do série. Jedna z cívek je stacionární (stator), druhá je umístěna uvnitř první a otáčí se (rotor). Při změně polohy rotoru vůči statoru se mění hodnota vzájemné indukčnosti a tím i indukčnosti variometru. Takový systém umožňuje změnit indukčnost 4–5krát. U ferovariometrů se indukčnost mění pohybem feromagnetického jádra.

Tlumivky . Jedná se o induktory s vysokou odolností proti střídavému proudu a nízkou odolností proti stejnosměrnému proudu. Používají se v napájecích obvodech radiotechnických zařízení jako filtrační prvek. Pro napájecí sítě s frekvencemi 50-60 Hz jsou vyrobeny na transformátorových ocelových jádrech. Při vyšších frekvencích se také používají permalloy nebo feritová jádra. Speciálním typem tlumivek jsou feritové kuličky (perličky) na drátech potlačující hluk.

Dvojité škrticí klapky dva protilehlé induktory používané ve výkonových filtrech. Díky protivinutí a vzájemné indukci jsou efektivnější pro filtrování běžného rušení se stejnými rozměry. Dvojité tlumivky jsou široce používány jako vstupní filtry pro napájecí zdroje; v diferenciálních signálových filtrech digitálních linek, stejně jako v audio technice. Tito. jsou určeny jak k ochraně napájecích zdrojů před indukovanými vysokofrekvenčními signály, tak k zamezení zanášení napájecí sítě elektromagnetickým rušením. Při nízkých frekvencích se používá ve filtrech napájecích zdrojů a obvykle má feromagnetické (transformátorová ocel) nebo feritové jádro.

Aplikace induktorů

· Induktory (spolu s kondenzátory a/nebo odpory) se používají ke konstrukci různých obvodů s frekvenčně závislými vlastnostmi, zejména filtrů, zpětnovazebních obvodů, oscilačních obvodů atd.

· Induktory se používají ve spínacích regulátorech jako prvek, který ukládá energii a převádí napěťové úrovně.

· Dvě nebo více indukčně vázaných cívek tvoří transformátor.

· Induktor, napájený pulzním proudem z tranzistorového spínače, se někdy používá jako vysokonapěťový zdroj malého výkonu v nízkoproudých obvodech, kdy vytvoření samostatného vysokého napájecího napětí v napájecím zdroji je nemožné nebo ekonomicky nepraktické. V tomto případě vznikají na cívce vysokonapěťové rázy v důsledku samoindukce, čehož lze v obvodu využít např. usměrněním a vyhlazováním.

· Cívky se také používají jako elektromagnety.

· Cívky se používají jako zdroj energie k buzení indukčně vázaného plazmatu.

· Pro radiokomunikace - vysílání a příjem elektromagnetických vln (magnetická anténa, kruhová anténa).

Ó Smyčková anténa

oDDRR

Ó Indukční smyčka

· Pro ohřev elektricky vodivých materiálů v indukčních pecích.

· Jako snímač posunu: změna indukčnosti cívky se může měnit v širokém rozsahu pohybem (vytahováním) jádra.

· Induktor se používá v indukčních snímačích magnetického pole. Indukční magnetometry byly vyvinuty a široce používány během druhé světové války.

Efektivní metody navíjení vyvinuté v našem podniku:

Umožňuje odstranit omezení rozsahů použitých napětí, proudů a teplot. Snižte průřez vodiče, cenu a hmotnost cívek za stejných provozních podmínek. Nebo umožňují zvýšit napětí, proudy a provozní teploty se stejným průřezem vodičů.

Náš dlouholetý výzkum ukázal, že nejúčinnějším způsobem chlazení je vzduch. Použití dalších typů izolace je někdy nežádoucí a zhoršuje vlastnosti vinutí. Místo izolace používáme rozdělení vinutí na sekce. Snažíme se zvětšit kontaktní plochu drátu pomocí silných proudů vzduchu.

1. Dělené vinutí.

Nejlepší alternativa k dodatečné izolaci. Vinutí je rozděleno na libovolný počet sekcí zapojených do série. Potenciál mezi sekcemi se vydělí počtem sekcí. Potenciál mezi vrstvami se vydělí počtem sekcí vynásobeným počtem vrstev. Potenciál mezi sousedními závity v jedné vrstvě se vydělí počtem úseků vynásobeným počtem vrstev a počtem závitů ve vrstvě. Jakékoli nebezpečné průrazné napětí tak lze snížit na parametry elektrické ochrany běžného smaltovaného drátu bez použití speciálních elektrických izolačních opatření. Čím více samostatných sekcí, tím lépe lze chlazení organizovat.

2. Bezkontaktní vinutí.

Závity vinutí jsou zavěšeny ve vzduchu na speciálních kotevních drátech. Nemají mechanický, elektrický nebo tepelný kontakt s jinými materiály cívky, ani s rámem, ani s krytem, ani s elektrickou izolací. Nejúčinnější chlazení vzduchem, tepelná a elektrická izolace.

3. Tělo ve tvaru šneka.

Chlazení vzduchem považujeme za nejúčinnější způsob chlazení vinutí. Použití takové skříně s ventilátory a vypočtenými aerodynamickými charakteristikami poskytuje značné výhody.

4. Celovlnné vinutí.

Všechno nové je dobře zapomenuté staré. Rozdělením vinutí na dvě ramena a jeho propojením přes diodový můstek dochází ke střídavému spínání ramen na síťové frekvenci. Během jednoho půlcyklu jedno rameno pracuje, druhé odpočívá. To umožňuje použití vinutí s menším průřezem. Plnovlnné vinutí je aktuální zejména tam, kde je potřeba umístit velmi výkonné vinutí s tak tlustým drátem na malý prostor, že se nedá bez poškození ohnout v požadovaných úhlech. Nebo průmysl nevyrábí pneumatiky tak tlusté, a proto můžete přejít na menší sekci.

5. Vinutí potrubí.

Pro provoz při zvláště vysokých teplotách. Použitým drátem je měděná trubka, cirkulační kapalina, čerpadla, výměníky tepla, chladicí generátory a nádrže.

6. Plnění sloučeninami s nečistotami na bázi nitridu boru a dalších pro zvýšení tepelné vodivosti sloučeniny. Nebo protahování odolné proti vibracím pomocí speciálních technických desek. Používá se ve složitých provozních režimech s vibracemi.

Naši specialisté vyvinou nejúčinnější způsob, jak vyřešit vaše problémy. Rádi s Vámi budeme spolupracovat.

Čekáme na vaše objednávky.