1.2 Катушки индуктивности

Катушка индуктивности – это элемент электрической цепи, способный накапливать магнитную энергию.

В отличие от резисторов и конденсаторов катушки индуктивности являются в основном нестандартными изделиями, и их конструкция определяется назначением конкретного устройства, для которого они предназначаются. У них имеется одна общая особенность - конструк­тивно они имеют узел, выполненный путем намотки обмоточного провода, поэтому их также называют моточные изделия.

Основным параметром катушек является номинальное значение индуктивности катушки - характеризует количество энергии, запасаемой ка­тушкой, при протекании по ней электрического тока. Чем выше ин­дуктивность катушки, тем больше энергия магнитного поля при за­данном значении силы тока. Индуктивность зависит от формы, раз­меров катушки, числа ее витков, а также от размеров, формы и ма­териала ее сердечника. При этом сердечник увеличивает индуктив­ность катушки. Измеряется в микрогенри (мкГ), миллигенри (мГ).

В зависимо­сти оттого, с какой целью и в каких цепях (низкочастотных, высокочастотных, импульсных и т.д.) используются эти узлы и детали, их можно разделить на следующие группы:

- катушки индуктивности, дроссели и трансформаторы высокой частоты;

- трансформаторы и дроссели низкой частоты;

- импульсные трансформаторы;

- отклоняющие системы;

- обмоточные провода электрических аппаратов и машин (реле, электродвигатели, электрогенераторы).

Катушки индуктивности, дроссели и трансформаторы высокой частоты

Используются в качестве элементов колебательных контуров для получения магнитной связи между определенными участками электрических цепей или для создания на отдельных участках электрической цепи реактивных сопротивлений индуктивного характера.

Трансформаторы и дроссели низкой частоты

Трансформатор - это электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования пе­ременного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Трансформаторы применяют в источни­ках питания, для изменения переменного напряжения, для согласования электрических цепей, гальванической развязки электрических цепей. Одна из обмоток транс­форматора подключается к источнику переменного тока и называется первичной, все остальные обмотки называются вторич­ными.

Низкочастотные трансформаторы под­разделяют на силовые (трансформаторы питания) и сигнальные (согласующие). Трансформаторы, преобразующие им­пульсный сигнал, называют импульс­ными.

Конструктивно трансформатор состоит из двух и более обмо­ток, изолированных друг от друга и магнитопровода (рис. 3).

Принцип действия трансформатора: первичный ток I₁ протекая через витки первичной обмотки W₁, наво­дит в ней и сердечнике переменное магнитное поле, магнитный поток ко­торого Ф пересекает витки вторичной обмотки W₂ и наводит в них переменную ЭДС, возникает напряжение U₂ и ток I₂ через нагрузку R_н.

Рисунок 3 - Трансформатор

В зависимости от коэффициента трансформации n=U₁/U₂ различают понижающие (n>1), повышающие (n<1) и согласующие(n=1) трансформаторы.

На практике кроме трансформаторов применяют автотрансфор­маторы. Они имеют одну обмотку и большое количество выходных от­водов или подвижный выходной контакт, перемещающийся по виткам ка­тушки. Это позволяет плавно или небольшими скачками (дискретно) из­менять выходное напряжение. У автотрансформаторов по сравнению с трансформаторами имеется недостаток - отсутствует электрическое раз­деление (развязка) первичной и вторичных цепей. Параметры и конструк­ции автотрансформаторов и трансформаторов аналогичны.

Дроссели низкой частоты (НЧ) представляют собой реак­тивные индуктивные сопротивления, зависящие от значения индуктивно­сти обмотки и частоты переменного тока (X = 2nfL). Они применяются в выпрямителях для сглаживания пульсаций выпрямленного тока, в различ­ных низкочастотных корректирующих LC-цепях для изменения частот­ных характеристик устройств. Дроссели низкой частоты по конструкции похожи на трансформаторы, но имеют одну обмотку.

Импульсные трансформаторы, отклоняющие системы

Импульсные трансформаторы применяют для преобразования импульсных низкочастотных или высокочастотных сигналов. Они используются, например, в импульсных источниках питания, в каскадах кадровой и строчной развертки телевизионной аппаратуры. По принципу по­строения они аналогичны рассмотренным выше.

Отклоняющие системы (ОС) предназначены для создания магнитного поля, перемещающего луч кинескопа по вертикали и горизон­тали.

УГО катушек индуктивности приведены на рис. 4.

Рисунок 4 - Условное графическое обозначение катушек индуктивности