18.Классификация катушек индуктивности. Схема замещения катушки индуктивности.
Катушки индуктивности в зависимости от их назначения можно разделять на три группы:
- катушки контуров;
- катушки связи;
- дроссели высокой частоты.
Катушки контуров могут быть:
- с постоянной индуктивностью;
- с переменной индуктивностью( вариометры)
По конструктивному признаку КИ могут быть разделены на:
- однослойные;
- многослойные;
- экранированные;
- неэкранированные;
- катушки без сердечников;
- катушки с магнитными и немагнитными сердечниками;
- цилиндрические;
- плоские;
- печатные.
Рассмотрим схему замещения катушки индуктивности (рис 6).
L RL
RCL CL
Рисунок 6.
L – индуктивность катушки, в нее входит индуктивность выводов;
СL – собственная емкость КИ, которая обусловлена наличием обмотки выводов, сердечника и экрана;
RCL – сопротивление, связанное с потерями в емкости;
RL – сопротивление, зависящее от потерь в катушке ( потери в проводах, диэлектрике каркаса)сердечнике, экране.
19.Основные параметры катушек индуктивности.
1.Индуктивность в зависимости от назначения. Индуктивность может быть от нескольких десятков наноГн до нескольких десятков милиГн. Величина возможного допуска также определяется назначением катушки. Пример: допуск катушек для контуров сопряженной настройкой должен быть 0,2÷0,5%. Допуск катушек связи, дросселей высокой частоты и т.д. работающих на частотах далеких от резонансных может составлять 10÷15%.
2.Добротность. Важным параметром катушки при ее применении в колебательных контурах является добротность, которая характеризует относительный уровень активных потерь в ее обмотке, собственной емкости, в сердечнике, экране. Добротность обозначается Q;
Q=ωL/RL, ω – частота.
Добротность Q обычно принимает значение от 30 до 200 единиц.
3.Собственная емкость. Она обусловлена распределенной емкостью между отдельными витками и емкостью между обмотками и корпусом прибора т.е. землей.
Чем больше размеры катушки, тем сильнее складывается последняя составляющая. Частота, на которую настроен контур, состоящий из индивидуальности и собственной емкости, называется собственной частотой катушки индуктивности.
4.Стабильность. Стабильность катушки характеризуется изменением её параметров под воздействием температуры и влажности. Изменение индуктивности под воздействием температуры характеризуется температурным коэффициентом индуктивности (ТКИ) – αL и коэффициент температурной нестабильности индуктивности (ТКНИ) – βL. ТКИ катушки определяется способом намотки и качеством диэлектрика каркаса. ТКНИ зависит от прочности сцепления витков катушки с поверхностью каркаса. Влияние температуры на добротность обусловлена изменением сопротивления провода. Добротность катушки из медного провода в среднем уменьшается на 10% на каждые 30°С повышения температуры. При высоких температурах возникает дополнительное понижение добротности, которое связано с ростом диэлектрических потерь в каркасе.
5.Влажность. Влияние влажности вызывает увеличение собственной емкости CL, диэлектрических потерь и понижение стабильности. Для защиты катушек от действия влажности применяется герметизация или пропитка и обволакивание обмотки влагозащитными составами. Пример: полиэфирным компаундом.
6.Интенсивность отказов. На надежность катушки индуктивности сильное влияние оказывают электрические режимы (плотность тока в обмотках и напряжение между обмотками), влажность и температура. С увеличением этих факторов интенсивность отказов возрастает. Для катушки индуктивности наиболее характерными отказами являются постепенные отказы, возникающие из воздействия температуры и влаги. Внезапные отказы вызываются нарушением электрического соединения обмотки с выводами, перегоранием или обрывом обмоток - это отказы типа «обрыв», или пробоем изоляции обмоток на корпус, замыкание между обмотками и между витками – это отказы типа «короткого замыкания».
Рекомендации по повышению возможности катушки индуктивности сводится к правильному выбору электрических режимов работы, защите от проникновения влажности путем пропитки и герметизации и к обеспечению нормального теплового режима.