1.3 Індуктивні компоненти

Індуктивні компоненти (inductive components) – це елементи, опір яких змінному струму має індуктивний характер (рис.1.6, 1.7). До індуктивних компонентів відносять: високочастотні котушки індуктивності, дроселі, трансформатори, магнітні головки для запису і зчитування аудіо, відео або цифрової інформації.

Високочастотні котушки індуктивності та дроселі

Залежно від призначення розрізняють:

– контурні котушки (coils), які утворюють разом з конденсаторами коливальний контур (oscillatory circuit);

– котушки зв'язку, які передають високочастотні коливання з одного кола до іншого;

– високочастотні дроселі (chokes), які перекривають шлях струмам високої частоти).

За конструктивними ознаками котушки можуть бути розділені на групи:

• за формою – циліндричні, спіральні, тороїдальні;

• за кількістю шарів намотки – одношарові або багатошарові;

• за наявністю осердя – із осердям або без осердя;

• за наявністю екрану – екрановані або неекрановані;

• за сталістю індуктивності – з постійною або змінною індуктивністю.

На принципових електричних схемах поруч з умовним графічним зображенням котушки індуктивності розміщують її символічне літерне позначення (латинська прописна буква L) с порядковим цифровим (іноді літерним) індексом. Значення індуктивності на схемі звичайно не вказують.

Дроселі мають таке ж графічне зображення, але позначаються літерами Др.

Індуктивність характеризує кількість енергії магнітного поля, що запасається котушкою, при протіканні по ній електричного струму. Одиниця виміру індуктивності – генрі (Гн).

а) б) в) г) д)

Рисунок 1.6 – Позначення на лектричних схемах котушок індуктивностей:

а) звичайна; б) з відведеннями; в) і г) з магнітопроводом; д) екранована

Індуктивність котушки залежить від її форми, розмірів і кількості витків, а також від властивостей осердя або екрана.

а) б) в)

Рисунок 1.7 – Позначення на електричних схемах котушок: а) змінної індуктивності (ферроваріометра); б) налаштовувальної; в) індуктивно звязаних

Добротність – це відношення реактивного опору котушки до її активного опору втрат

,

де r – еквівалентний опір втрат у котушці на частоті f.

За аналогією з конденсаторами втрати енергії в котушках індуктивності можна виразити тангенсом кута втрат

.

Власна ємність є паразитним параметром котушки індуктивності, вона збільшує втрати, зменшує стабільність, коефіцієнт перебудови контуру по частоті.

Температурний коефіцієнт індуктивності характеризує відносну зміну індуктивності котушки при зміні температури на 1°С

.

Звичайні циліндрічні котушки мають ТКІ у межах 30..50·10^-6 1/^оС, а котушки з керамічним каркасом 8..16·10^-6 1/ ^оС.

Стабільність параметрів котушок індуктивності залежить також від вологості, величини атмосферного тиску і т.п.

Дроселем високої частоти називають котушку індуктивності, що включається в коло для збільшення опору струмам високої частоти. Основні параметри: z_др – повний опір, R – опір постійному струму, C_др – власна ємність. Повний опір на робочих частотах повинен бути великим і мати індуктивний характер. Власна ємність дроселя визначє його критичну частоту , нижче якої розташовано робочий інтервал частот.

Серійно виготовляються дроселі типу ДМ з феритовим осердям. Інтервал індуквтиностей 1..500 мкГ. Максимально допустиме значення струму 60 мА.

Трансформатори

Трансформатором (transformer) називається елемент, призначений для одержання різних за амплітудою, потужністю і фазою змінних напруг, а також здійснення гальванічної розв'язки в електричному колі.

Основними елементами трансформатора є магнітопровід і розміщені на ньому обмотки. Позначення трансформаторів на електричних схемах подано на рис. 1.8,а-в.

За функціональним призначенням трансформатори діляться на три основні групи: трансформатори живлення (силові), сигнальні (узгоджувальні) та імпульсні.

Трансформатори живлення: перший елемент – літера Т; другий - літера або дві літери (А - трансформатор живлення анодних кіл, Н - трансформатор живлення накалювальних кіл, АН - трансформатор живлення анодно-накалювальних кіл, ПП - трансформатор для живлення напівпровідникової апаратури, С - силовий трансформатор для побутової апаратури); третій елемент (число) - номер розробки; четвертий елемент (число) - номінальна напруга живлення (110, 127, 220, 230 В); п'ятий елемент (число) - робоча частота (50, 60, 400, 1000 Гц); шостий елемент - літера або сполучення літер (В - всекліматичного виконання, ТС - для сухого тропічного клімату, ТВ - для вологого тропічного клімату).

а) б) в)

Рисунок 1.8 – Позначення на електричних схемах трансформаторів:

а) автотрансформатора; б) двообмоткового; в) багатообмоткового

Сигнальні трансформатори: перший елемент – літера Т; другий елемент – сполучення літер (ВТ – вхідний для транзисторної апаратури, М – міжкаскадний, ОТ – кінцевий трансформатор для транзисторних пристроїв); третій елемент – порядковий номер розробки. Наприклад, ТОТ-1 - вихідний трансформатор для транзисторної апаратури.

Імпульсні трансформатори: перший елемент – літера Т; другий елемент – літера И для імпульсів тривалістю 0,5…100 мкс, літери ИM для імпульсів тривалістю 0,02...100 мкс; третій елемент - порядковий номер розробки.

Кожна з груп трансформаторів має свої основні електричні параметри.

Для трансформаторів живлення: U₁ - напруга на первинній обмотці; n - коефіцієнт трансформації при розімкнутій вторинній обмотці (у режимі холостого ходу); P_н – номінальна потужність – сума потужностей вторинних обмоток; F – частота живильної мережі; КПД – коефіцієнт корисної дії. Існують ряди значень P_н і n.

Для сигнальних трансформаторів, крім перерахованих вище, виділяють такі параметри: смуга робочих частот, вхідний і вихідний імпеданс на робочих частотах, індуктивності обмоток, опори обмоток постійному струму, коефіцієнт нелінійних спотворень.

Специфічні параметри імпульсних трансформаторів: тривалість імпульсу, частота проходження імпульсів, амплітуда імпульсу на первинній обмотці, спад плоскої вершини вихідного імпульсу, тривалість фронтів вихідного імпульсу.