Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени академика С.П. Королёва ( СГАУ )

Факультет инженеров воздушного транспорта

Кафедра электронных систем и устройств

Расчет катушки индуктивности колебательного контура

и обоснование выбора материалов.

Выполнил студент: Литвиненко А.О.

Группа № 3203

Вариант № 16

Проверил преподаватель:

Макарычев Ю.И.

Самара 2012

Содержание

1 Задание. 2

2 Расчет. 3

2.1 Нахождение индуктивности колебательного контура. 3

2.2Определим индуктивность исходя из формулы 4

2.4 Выбор размеров каркаса. 5

2.5 Расчет индуктивности катушки с учетом сердечника. 5

2.6 Определение числа витков и типа намотки. 6

2.7 Определение оптимального диаметра провода. 7

2.8 Учёт влияния экрана 9

2.9 Расчёт собственной ёмкости катушки 10

3 Потери в диэлектрике 10

3.1 Сопротивление току высокой частоты 11

3.1 Потери, вносимые сердечником 11

3.2 Расчёт добротности 12

3.3 Расчёт Т.К.И. 12

Выбор конденсатора 12

3.4 Определение Т.К.Ч. расчётного колебательного контура 12

Вывод 12

Список используемой литературы: 14

1 Задание.

Рассчитать индуктивность колебательного контура на резонансной частоте .При условии, что емкость конденсатора . Тип и материалы сердечников, , и другие необходимые данные для расчета приведены

Материал экрана: Алюминий

Тип и материал сердечника: СЦР-1(цилиндрический резьбовой), Р-20(карбонильное железо)

Выбрать материал и размеры каркаса, тип намотки. Определить число витков и оптимальный диаметр провода. Вычислить собственную емкость, добротность, температурный коэффициент индуктивности и [ТКЧ].

Рисунок 1.Электрическая схема колебательного контура.

где С_к – емкость контура;

L – индуктивность контура.

2 Расчет.

2.1 Нахождение индуктивности колебательного контура.

Рисунок 2.Электрическая схема замещения катушки индуктивности

где L – индуктивность катушки;

С₀ – собственная емкость катушки;

r_f – сопротивление обмотки катушки;

r_д – сопротивление диэлектрика каркаса за счет поляризации.

2.2Определим индуктивность исходя из формулы

,

Определим L.

2.3 Выбор материала каркаса.

Мы имеем дело с цилиндрическим сердечником резьбовым СЦР-1, изготовленным из карбонильного железа Р-10, предельная частота работы которого 100 МГц. Для каркасов катушек с высокой стабильностью применяют радиокерамику типа В, ультрафарфор и высокочастотный стеатит.Исходя из заданных параметров наиболее подходящим материалом является высокочастотный стеатитит. Для ультрафарфора ТКЛР =

Рисунок 4

2.4 Выбор размеров каркаса.

Прежде чем приступить к дальнейшим вычислениям, для удобства, приведем чертеж катушки:

Рисунок 3. Чертеж катушки индуктивности.

где l_c – длина сердечника;

l_к – длина намотки;

D_c – диаметр сердечника;

D_к – диаметр катушки;

d – диаметр провода без изоляции.

По сводным таблицам для СЦР - 1 можно найти D_c=0,6см, l_c=0,9см.

= 1 см.; =0,9см.

2.5 Расчет индуктивности катушки с учетом сердечника.

Зная тип и материал сердечника можно рассчитать индуктивность катушки:

- действующая магнитная проницаемость сердечника.

где - начальная магнитная проницаемость материала сердечника;

- коэффициент использования магнитных свойств;

-поправочный коэффициент. (Определяем по графику ниже)

- определяем по графику =f(l_k/ D_c), (l_k/ D_c)=0,9/0,6=1,5; =0,25.

(l_c/ D_c)=1/0,6=1,667; =0,9.

определяем по таблице, исходя из того, что задана марка магнитного материала Р-20.

=10

П ричём и .

_{, то}

Итак, получается, что при полностью вкрученном сердечнике, при имеющихся размерах катушки, для получения индуктивности равной 6,5 мкГн, необходимо намотать катушку с индуктивностью равной 3 мкГн без сердечника. Т.е ход сердечника позволяет менять индуктивность в диапазоне 3…6,5 мкГн.

Зная, что введение сердечника уменьшает добротность катушки, к тому же при экранировании катушки произойдёт дополнительное снижение индуктивности, и а целях возможности подрегулирования контура на необходимую нам частоту, предлагаю выбрать расчётную индуктивность L=4,5 мкГн, что даёт возможность изменять индуктивность в диапазоне 4,5…10мкГн, что нас вполне устраивает

Для нашего магнитного материала сердечника, параметры находили из таблицы методического пособия « Зеленский А.В., Макарычев Ю.И. «Радиокомпоненты дискретной и функциональной электроники: Учебное пособие.» – Куйбышев: Куйбышевский авиационный институт, 1986.»