2.6 Определение оптимального диаметра провода

Оптимальный диаметр провода катушки рассчитывают при помощи вспомогательного коэффициента:

k – коэффициент, определяемый по графику на рисунке 6;

Между сопротивлением провода катушки и его диаметром существует сложная зависимость, так как при этом изменяется проявление поверхностного эффекта и эффекта близости.

Рисунок 6 – график для определения коэффициента и влияние диаметра провода на сопротивление катушки

Найдем значение вспомогательного коэффициента:

Так как полученное значение ,то (7)

Определим значение оптимального диаметра по формуле:

По оптимальному диаметру провода можно выбрать марку провода и тип изоляции. Медные обмоточные провода применяют для намотки катушек колебательных контуров, трансформаторов, дросселей, электромагнитных реле. Диаметр провода определяется плотностью тока, сопротивлением обмоток, соображениями удобства намотки и надежностью. Для намотки катушек применяют провода в эмалевой изоляции марок ПЭЛ, ПЭВ, комбинированной изоляции марок ПШО, ПШД, ПЭЛШО, ПЭШД, а также литцендрат ЛЭШО и ЛЭШД. С учётом оптимального диаметра провода, с соображениями удобства намотки и надежностью провода – возьмем провод марки ПЭВ-1. Вид изоляции провода выберем в зависимости от рабочей температуры обмотки, требуемой электрической прочности - лучше всего подойдет один слой высокопрочной эмали. Диаметр провода в изоляции будет равен 0.29 мм. Проведем проверку подобранного диаметра провода:

, где

– коэффициент неплотности намотки, определяемый по диаметру провода без изоляции; диаметр провода в изоляции; число витков

Таблица «Коэффициентов неплотности намотки в зависимости от диаметра»

Проверка показала, что при намотке 33 витков провода диаметром 0,29 мм , потребуется КИ длиной 10мм. Длина нашей КИ равна 10 мм, значит выбор сделан правильно.

2.7 Учёт влияния экрана

Для устранения паразитных связей, обусловленных внешним электромагнитным полем катушки, и для устранения влияния на катушку окружающего пространства катушка экранизируется, т.е. располагается внутри замкнутого металлического заземленного экрана.(рисунок 7).

Рисунок 7 – экранизированная катушка индуктивности

Экранирующее действие характеризуется отношением напряженности внешнего поля катушки при наличии экрана к напряженности поля при его отсутствии. Для экрана среднего качества, выполненного, например, в виде алюминиевого стакана, это отношение равно приблизительно 0.05, что достаточно для большинства случаев. Для увеличения экранирующего действия применяют двойные и даже тройные экраны.

Под влиянием экрана изменяются параметры катушки: уменьшается её индуктивность и увеличиваются сопротивление и собственная ёмкость. Добротность экранированной катушки оказывается ниже добротности той же катушки при отсутствии экрана. Изменение параметров катушки зависит от соотношения между ее размерами и размерами экрана.

Для того чтобы индуктивность и добротность падали не более чем на 10%, рекомендуются следующие соотношения между диаметрами экрана и катушки:

, где – диаметр экрана. Таким образом, имеем:

;

При помещении катушки в экран ее индуктивность и добротность уменьшаются. Индуктивность экранированной катушки составляет:

, (8)

где L – индуктивность неэкранированной катушки;

k – коэффициент связи между экраном и катушкой.

Для однослойных катушек:

(9)

где – коэффициент, зависящий от отношения длины катушки к ее диаметру.

Из графика, изображенного на рисунке 9, определяем коэффициент

Рисунок 9 – График для нахождения коэффициента

= 1,26;

Тогда ;

.

Теперь определим индуктивность экранированной катушки:

Потери, вносимые экраном в КИ можно определить по формуле:

(10)

По формуле (10) имеем , где

.