§ 8.2. Типи обмоток і визначення геометричних розмірів котушок

Обмотки індуктивних Котушок можуть бути одношаровий, багатошаровий і плоский спіральний.

Котушки з одношаровою обмоткою. Одношарова Котушка є дротом, намотаним на поверхню каркаса в один шар по гвинтовій лінії. Витки обмотки розташовуються щільно, виток до витка, або на деякій відстані один від одного. В першому випадку обмотку називають суцільною, в другому— з кроком.

Обмотку одношарових Котушок виконують на гладких каркасах, на каркасах з канавкою, розташованою по гвинтовій лінії, на каркасах з ребрами або без каркаса (мал. 8.2).

Мал. 8.2. Індуктивна Котушка з одношаровою обмоткою:

а — на гладкому каркасі (суцільне намотування); б — на каркасі з ребрами; в — на каркасі з канавками; г — із струмопровідним шаром, виконаним методом металізації кераміки (1 — керамічний каркас; 2—шар срібла); д — без каркасна

В останньому випадку для виготовлення Котушок застосовують дріт діаметром 1—1,5 мм і більш, а кількість витків складає 5—10. Застосування дроту меншого діаметра або збільшення числа витків украй небажано, оскільки це зменшує жорсткість і порушує стабільність Котушок.

При використовуванні керамічних каркасів, що володіють високими діелектричними властивостями, струмопровідний шар іноді виконують з срібла, нанесеного методом вжигания.

Фактично при суцільній обмотці не можна укласти дріт без зазора, і відстань між осьовими лініями двох сусідніх витків (крок намотування т) виявляється дещо більше, ніж діаметр дроту в ізоляції . Крок обмотки залежить від діаметра дроту:

(8.3)

де а — коефіцієнт нещільності обмотки, значення якого залежать від діаметра дроту (а = 1,05—1,3); — діаметр дроту в ізоляції.

Під довжиною обмотки одношарової Котушки l розуміють відстань між осьовими лініями двох крайніх витків:

(8.4)

Тут N — число витків.

Зовнішній діаметр Котушки

(8.5)

де — діаметр каркаса.

Для одношарових Котушок з достатньою для практики точністю можна рахувати D.

Котушки з багатошаровою обмоткою. Багатошарові Котушки мають рядову обмотку або обмотку «внавал». В першому випадку витки мають свій в розпорядженні правильні ряди, а в другому — безладно.

Розміри, що характеризують багатошарову Котушку, приведені на мал. 8.3. Радіальна товщина обмотки

(8.6)

Якщо задано число витків і діаметр дроту, то радіальна товщина обмотки

(8.7)

До категорії багатошарових відноситься також універсальна обмотка, при виконанні якої дріт укладають не перпендикулярно утворюючій каркаса, а під деяким кутом. Як тільки дріт доходить до краю Котушки, напрям його укладання міняється. Схема укладання дроту приведена на мал. 8.4.

Таблиця 8.1

Основні параметри обмотувальних дротів (діаметр до 1 мм)

d мм	мм	Максимальний діаметр в ізоляції			, мм
		пэвтлк	ПЕМ-1	ПЕВ-1	ПЕВ-2, ПЕТВ, ПЕМ-2
0,063	0,0028	0,11	* 0,09	0,085	0,09
0,071	0,0038	0,12	0,09	0,095	0,1
0,08	0,0050	0,13	0,1	0,105	0,11
0,09	0,0064	0,14	0,11	0,115	0,12
0,1	0,0079	0,16	0,12	0,125	0,13
0,112	0,0095	0,17	0,14	0,135	0,14
0,125	0,0113	0,185	0,15	0,150	0,155
0,14	0,0154	0,2	0,16	0,165	0,17
0,16	0,02	0,23	0,19	0,19	0,2
0,18	0,0254	0,25	0,21	0,21	0,22
0,20	0,0314	0,27	0,23	0,23	0,24
0,224	0,0415	0,3	0,25	0,260	0,27
0,25	0,0491	0,34	0,29	0,29	0,30
0,28	0,0615	0,37	0,32	0,32	0,33
0,315	0,0755	0,405	0,35	0,355	0,365
0,355	0,0962	0,47	0,39	0,395	0,415
0,40	0,126	—	0,44	0,44	0,46
0,45	0,158	—	0,49	0,49	0,51
0,50	0,193	—	0,55	0,55	0,57
0,56	0,246	—	0,61	0,61	0,63
0,63	0,311	—	0,68	0,68	0,70
0,71	0,390	—	0,76	0,76	0,79
0,75	0,435	—	0,81	0,81	0,84
0,80	0,503	—	0,86	0,86	0,89
0,85	0,567	—	0,91	0,91	0,94
0,90	0,636	—	0,96	0,96	0,99
0,95	0,710	—	1,01	1,01	1,04
1,00	0,785	—	1,08	1,07	1,11

Універсальна обмотка характеризується числом переходів (перегинів) дроту за один оборот каркаса. На мал. 8.4, а, би показана обмотка з двома переходами, а на мал. 8.4, в — з трьома.

Число переходів р пов'язано з кутом, який утворює дріт з торцем Котушки. Як видно з мал. 8.4

(8.8)

де l — осьова довжина Котушки; D — діаметр кола витка.

Найбільше значення кута виходить для витків, що мають якнайменший діаметр, рівний діаметру каркаса .

В цьому випадку

(8.9)

Слід мати на увазі, що при укладанні дроту під кутом 0° з'являються осьові зусилля, які викликають сповзання витків при намотуванні. Ці зусилля тим більше, чим більше кут . Максимально допустиме значення залежить від коефіцієнта тертя між ізоляцією дротів. Експериментально встановлено, що для дротів в емалевій ізоляції (ПЕВ, ПЕМ і ін.) = 17,5419°; для дротів типу ЛЕШО, ЛЕШД = 2326°.

Мал. 8.3. Індуктивна

Котушка з багатошаровою обмоткою на каркасі:

1 — каркас; 2 — обмотка

Мал. 8.4. Схема укладання дроту для універсальної обмотки:

а —обмотки із запізнюванням р=2; б— обмотка з випередженням р=2; а — обмотка із запізнюванням р=3

Якщо повний цикл скоюється при куті, меншому 360°, то обмотка виходить із запізнюванням, а якщо при більшому 360°, то з випередженням. Запізнювання (випередження) характеризується кутом запізнювання (випередження) . Його вибирають таким, щоб кожний подальший виток лягав поряд з попереднім:

(8.10)

Розрахунок ведуть по якнайменшому діаметру витків (діаметру каркаса ).

Цикл універсальної обмотки характеризується таким поворотом каркаса, при якому дріт, зробивши переходів, повертається до положення, відмінного від початкового на кут .

Для обмотки із запізнюванням число циклів

(8.11)

Аналогічно для обмотки з випередженням

Повна радіальна товщина обмотки

(8.12)

Звичайно при використовуванні універсальної обмотки довжину Котушки беруть в межах 2—10 мм Виконання Котушок з іншим значенням довжини викликає технологічні утруднення.

Котушки з універсальною обмоткою мотають на циліндрових гільзах без щічок. Навіть при великих радіальних розмірах Котушки вони мають добру механічну міцність і не розсипаються, оскільки кожний попередній виток притискається подальшим.

Мал. 8.5. Плоска спіральна Мал. 8.6. Графік значень ко-

індуктивна Котушка: эффициента L0 для розрахунку індуктивності

1—ізоляційна підстава;

2—друкарський провідник

Плоскі спіральні Котушки. Діаметр зовнішнього витка плоскої одношарової Котушки (мал. 8.5) визначають по формулі

(8.13)

де — діаметр внутрішнього витка; — крок спіралі; N— число витків спіралі.