Тема 5. Проектный расчет дросселя

5.1. Постановка задачи проектного расчета

5.1.1. Исходные данные для проектирования дросселя:

– заданное значение индуктивности, мкГн ;

– предельно допустимое отклонение расчетного значения индуктив-ности от заданного,% ;

– значение внутреннего диаметра обмотки, см ;

– номинальный ток дросселя, А ;

– заданное значение отношения длины обмотки к ее внешнему диаметру, о.е ;

– предельное отклонение расчетного значения отношения от его заданного значения, % ;

– допустимая плотность тока в проводе обмотки, А/мм ;

– коэффициент укладки провода обмотки, о.е. а;

– тип обмоточного провода.

5.1.2. Результаты проектного расчета дросселя:

– расчетное значение индуктивности, мкГн L;

– расчетное значение отклонения индуктивности от ее заданного значения, % ;

– число витков обмотки, витки N;

– длина обмотки, см l;

– внешний диаметр обмотки, см D;

– отношение длины обмотки к ее диаметру, о.е. (l/D);

– отклонение расчетного значения отношения (l/D) от его заданного значения , % ;

– межвитковая паразитная емкость, пФ ;

– диаметр обмоточного провода заданного типа по изоляции, мм ;

– тип обмоточного провода.

5.2. Описание проектируемого объекта

Упрощенная конструкция проектируемого дросселя изображена на рис. 5.1. Дроссель представляет собой электрическую катушку, состоящую из диэлектрического каркаса 1, на который намотана многослойная электрическая обмотка 2 из медного (алюминиевого) изолированного обмоточного провода. Электрическая обмотка имеет, по крайней мере, два электропроводящих вывода, как правило, выполненных из гибкого медного провода, для включения ее в электрическую схему. Предполагается, что электрическая обмотка имеет рядовую укладку обмоточного провода и состоит из одного или нескольких слоев, уложенных один поверх другого с перекрытием слоев провода межслойной изоляцией.

Рис. 5.1. Упрощенная конструкция проектируемого дросселя:

1 – диэлектрический каркас; 2 – электрическая многослойная обмотка;

3 – электропроводящие выводы для включения обмотки в электрическую цепь

5.3. Математическая модель проектируемого дросселя

Индуктивность L, мкГн, обмотки дросселя конечной длины может быть определена по формуле

, (5.1)

где коэффициент, мкГн/см; D – внешний диметр обмотки, см (рис. 5.1); N – число витков обмотки, витки.

Формула (5.1) может быть преобразована к виду, удобному для определения числа витков обмотки:

. (5.2)

Значение коэффициента L от величины отношения при фиксированных значениях отношения (t/D) определяется из графиков рис. 5.2.

Значение радиальной толщины обмотки t, см, определяется по формуле

. (5.3)

Остальные конструктивные параметры определяются из следующих соотношений.

Длина обмотки l, см, определяемая с учетом заданного значения отношения :

. (5.4)

Расчетная площадь поперечного сечения , мм², обмоточного провода определяется по условиям нагрева:

. (5.5)

Рис. 5.2. График значений зависимости коэффициента от отношения при фиксированных значениях отношений :

– = 0 – = 0,3

– = 0,1 – = 0,4

– = 0,2 – = 0,5

По рассчитанному значению находят, по прил. 5, ближайшее (в сторону увеличения) значение стандартного поперечного сечения проводника (без изоляции), а по нему в той же таблице определяется соответствующее значение диаметра выбранного провода (с учетом заданного типа) по изоляции .

Число витков в одном ряду обмотки определяется по формуле

, (5.6)

где заданный коэффициент укладки.

Примечание. Значение коэффициента укладки а сильно зависит от способа намотки обмотки. Например, при намотке на намоточном станке-автомате а = 1,05, а при ручной рядовой намотке а = 1,3.

Значение , вычисленное по формуле (5.6), округляется до ближайшего (в сторону уменьшения) целого числа.

Число рядов обмотки равно

. (5.7)

Допускается дробное значение .

Радиальную толщину t, см, обмотки можно определить по формуле

. (5.8)

Межвитковая паразитная емкость , пФ, определяется по формуле

. (5.9)