18. Классификация катушек индуктивности. Схема замещения индуктивности.

Катушки индуктивности в зависимости от их назначения можно разделять на три группы:

1. катушки контуров;2. катушки связи; 3. дроссели высокой частоты.

Катушки контуров могут быть с постоянной индуктивностью и с переменной индуктивностью. Последние называются вариометры.

По конструктивному признаку катушки индуктивности могут быть разделены на однослойные и многослойные; экранированные и неэкранированные; без сердечников и катушки с магнитными и немагнитными сердечниками; цилиндрические; плоские; печатные. В отличие от резисторов и конденсаторов катушки индуктивности являются не стандартизированы.

Рассмотрим схему замещения катушки индуктивности.

L – индуктивность катушки, включая выводы;

С_L – собственная емкость катушки индуктивности, обусловлена наличием обмотки выводов, сердечника и экрана;

R_CL – сопротивление, связанное с потерями в емкости (сопротивление потерь);

R_L – сопротивление, связанное с потерями в самой катушки (потери в проводах, диэлектрике, сердечнике, экране).

20. Материалы магнитных сердечников катушек индуктивности.

Катушки индуктивности без сердечников мало пригодны для микроминиатюризации, для получения малогабаритных катушек высокой добротности применяют магнитные сердечники. Катушки с сердечником имеют меньшее число витков при заданной индуктивности, малую длину провода и меньшие массогабаритные характеристики. Ценным свойством катушек индуктивности с магнитным сердечником является возможность подстройки, т.е. изменение индуктивности в небольших пределах, осуществляемое перемещением сердечника. Также катушки нашли широкое применение в телевидение, радиоприемниках, радиопередатчиках.

Материалы магнитных сердечников. Сердечники катушек изготавливаются из магнитодиэлектриков и ферритов. Рассмотрим магнитодиэлектрики. Магнитодиэлектрики получают из альсифера ( Al, Si, Fe) и карбонильного железа. Магнитодиэлектрический альсифер получается прессованием порошка из сплава альсифер (кремний, алюминий, железо) с диэлектриком бакелитом (смесь фенола и формальдегида – синтетическая смола). Имеют начальную магнитную проницаемость μ₀, от 6 до 100ед., f 200МГц. Магнитодиэлектрическое карбонильное железо получается прессованием порошкообразного карбонильного железа с бакелитом стерролом или алюминопластом. Свойства и область применения магнитодиэлектриков зависит от размера металлических зерен. Например, карбонильное железо марки Р-2 с диаметром зерен 2мкм, предназначен для катушек работающих в УКВ диапазоне; Р-8: диаметр 8мкм, предназначен для катушек работающих на длинных и средних волнах.

Ферриты – образуются обжигом прессованной смеси из солей или окислов таких металлов как никель Ni, марганец Mn, литий Li, медь Cu, свинец Pb, цинк Zn, кадмий Cd и окислов железа (Fe₂O₃). Ферриты представляют полупроводниковую керамику с высокой магнитной проницаемостью μ₀ 4000ед. и удельным сопротивлением до 10⁸Ом·м. Последнее обеспечивает малые потери на вихревые токи даже на сверх высоких частотах. Свойство ферритов зависит от температуры при t 80 200°С магнитные свойства феррита пропадают. Недостатком является гигроскопичность и подверженность старению (μ₀ изменяется на 1% в год). Из-за их достоинств ферриты получили очень широкое применение. Например, никель цинковые (Ni-Zn) ферриты обладают удовлетворительными характерами в достаточно большом диапазоне широт. В контурах длинных и средних волн применяются ферриты с магнитной проницаемостью μ₀ 600 2000. В контурах коротких волн μ₀ 50 200, в контурах УКВ μ₀ 5 25. Применение ферритов позволяет изготавливать миниатюрные катушки с высокой добротностью. Если предположить, что в сердечнике нет потерь, то добротность в катушке с сердечником:

Q_c = μ_c·Q, где Q – добротность катушки без сердечника, μ_с – действующая магнитная проницаемость. ,

где L_c – индуктивность катушки с сердечником, L – индуктивность катушки без сердечника.

С учетом потерь в сердечнике добротность катушки с сердечником:

Q_c ≈ ·Q.