Лекция №27

ТЕМА №3.1 УЗЛЫ С МАГНИТНЫМИ СРЕДАМИ. ДРОССЕЛИ. ТРАСФОРМАТОРЫ.

Катушки индуктивности – применяют в качестве элементов колебательных контуров, дросселей, для связи одних цепей с другими. Они относятся к группе моточных изделий. По конструктивному исполнению катушки бывают: бескаркасные и с каркасом, с сердечником и без него, экранированные и неэкранированные, однослойные и многослойные, цилиндрические, плоские и тороидальные, а в зависимости от технологии исполнения – намотанные, выжженные, печатные, тонкопленочные.

Катушки индуктивности являются нестандартными элементами, поэтому в каждом конкретном случае применения их рассчитывают по заданным электрическим параметрам.

Основными параметрами катушек индуктивности являются: индуктивность, собственная емкость, добротность, стабильность.

Катушки индуктивности подразделяются на катушки с постоянной индуктивностью, переменной.

Катушки индуктивности, выполняющие роль подстроечных (переменные катушки индуктивности) называются – вариометрами. Они работают на принципе изменения взаимной индукции двух концентрических катушек (подвижной и вращающейся).

Катушка индуктивности, настраиваемая, обладающая большим сопротивлением для ТВЧ и низким для постоянного или НЧ называется дросселем. Другие служат для разделения постоянного и переменного токов или токов разных частот. Как конструктивно законченный элемент конструкции РЭА катушка индуктивности состоит в общем случае из каркаса, обмотки, экрана, сердечника, элементов влагозащиты и крепления.

Катушку с малой индуктивностью (мкГн) изготавливают без сердечника, с наибольшим числом витков, однослойную.

Для увеличения индуктивности ее изготавливают многослойной с сердечником из ферромагнитного материала. Чтобы не влиять на работу схемы изделия в целом ее активное сопротивление должно быть малым. Отношение индуктивного сопротивления катушки к активному сопротивлению называют добротностью. Катушка должна обладать минимальной собственной емкостью.

τ- шаг намотки

Каркасы – трубчатые, каркасы-шпули, плоские каркасы, ребристые.

Материалы – гетинакс, фторопласт, керамика.

Для устранения влияния электромагнитного поля катушки на соседние детали ее закрывают экраном (Сл, Ас) Экран уменьшает индуктивность и добротность катушки, увеличивает собственную емкость, тем больше, чем ближе он к виткам. Поэтому его диаметр и высоту берут в два раза больше, чем катушки.

Сердечники – из карбонильного железа увеличивают добротность до 400…500 ВЧ из феррита, на НЧ из электротехнической стали. Многослойные обмотки наматывают внавал и по типу «универсаль». За один виток несколько перегибов. Это уменьшает габариты катушки и ее собственную емкость (Со). Меньшей собственной емкостью обладают однослойные катушки. Со=0,5 До (пФ) До- диаметр каркаса.

Для уменьшения собственной емкости многослойных катушек их разбивают на секции, которые последовательно соединяют. Чем больше число соединений, чем больше расстояние между ними, и меньше высота каждой секции, тем меньше собственная емкость. Для уменьшения Со также следует уменьшить диаметр каркаса.

n₁ – число секций. Более 6 секций большего эффекта не дает

Добротность.

где ω – круговая частота ω=2πf (рад/с)

L- индуктивность (Гн)

R – сопротивление потерь в катушке (Ом).

Ориентировочно, наилучшая добротность однослойной катушки получается при l\Д=0,6…1,0 (0,6 – относится к катушкам, большого диаметра, имеющим Д порядка 5-6 см), а многослойной – при l|Д = 0,2…0,5 и t/Д=0,3…0,5. Чем больше размер катушки, тем больше ее добротность.

Магнитные сердечники в основном используются в длинно и средневолновых катушках, в которых они выполняют не только роль подстроечных, но и уменьшают количество витков, а следовательно габариты и массу. В катушках КВ и УКВ менее целесообразны, т.к. количество витков и индуктивность невелики, кроме того с ростом частоты напряжение уменьшается. На КВ и УКВ применяют латунные и алюминиевые сердечники, позволяющие регулировать параметры в пределах +5%

Экраны выполняют в виде каналов круглой или прямоугольной формы. Сущность экранирования: магнитное поле катушки наводит в поверхностном слое экрана вихревые тока, которые создают магнитное поле обратного направления. Если толщина экрана больше поверхностного слоя проникновения вихревых токов, взаимодействие поля катушки с полями других источников и приемников, наводимых связей исключается. Для устранения возможных емкостных связей экран тщательно заземляют. Чем выше проводимость материала экрана, тем больше вихревые токи, тем выше экранирующие свойства экрана. Толщина экрана 0,5…10, мм на длинных волнах и средних волнах – алюминиевые, на КВ – латунные и медные.

Измерение параметров:

П рименение:

а) графическое обозначение катушек индуктивности на чертежах:

б) вариометры – катушки связи между отдельными каскадами и цепями схемы.