Лекции / drossel

Дроссель — катушка индуктивности с магнитопроводом, предназначенная для использования в электрических цепях в качестве индуктивного сопротивления. Дроссель включается в цепь для увеличения сопротивления токам, проходящим в цепях РЭА.

Все дроссели подразделяются на дроссели высокой частоты, дроссели низкой частоты, дроссели сглаживающих фильтров питания.

1. Дроссели высокой частоты.

Конструктивно дроссели выполняются в виде одно- или многослойных катушек с ферромагнитными сердечниками или без них. Многослойные используют в диапазонах ДВ и СВ, однослойные — на более коротких волнах. Для уменьшения соб­ственной емкости многослойные катушки секционируют, а однослойные наматывают с принудительным шагом. Еще лучшие ре­зультаты можно получить при намотке с прогрессивным шагом, при этом дроссель должен быть подключен так, чтобы меньший потен­циал высокой частоты был со стороны малого шага намотки.

Основные параметры дросселя: полное сопротивление, со­противление постоянному току и собственная емкость. Сопротивле­ние дросселя постоянному току должно быть минимальным, пол­ное сопротивление — достаточно большим и иметь индуктивный ха­рактер. Собственная емкость С_др дросселя определяет его критичес­кую частоту . На частотах ниже критической полное сопротивление дросселя имеет индуктивный характер. Критическая частота дросселя долж­на быть, возможно большей (по крайней мере больше максимальной рабочей частоты аппаратуры, в которой используется дроссель). Поэтому его собственная емкость должна быть минимальной. Точ­ность индуктивности не имеет значения.

Если добротность дросселя не имеет значения, то с целью уменьшения собственной емкости дросселя выбирают диаметр кар­каса от 3 до 6 мм и наматывают провод малого диаметра (0,02... 0,06 мм). Однако плотность тока не должна превышать допустимого значения.

Дроссели с ферромагнитными сердечниками отличаются мень­шими размерами, меньшим количеством витков при заданной ин­дуктивности и, следовательно, меньшей собственной емкостью. Поэтому они могут работать в более широком диапазоне частот. Если через дроссель протекает небольшой ток и требуется большая индуктивность, то целесообразно использовать тонкие стержни (диаметром 1,5...2 мм) из ферритов с большой магнитной проницае­мостью. Если использовать феррит марки 600НН, у которого с увеличением частоты уменьшается диэлектрическая проницае­мость, а при частоте выше граничной — и магнитная проницае­мость, то индуктивность и собственная емкость дросселя будут уменьшаться с повышением частоты, что исключит резонансные явления в широком диапазоне частот.

Добротность дросселя важна в случаях, когда он подключается параллельно колебательному контуру (по переменному току). При этом целесообразно изготовление дросселя с ферромагнитным сердеч­ником.

Число витков дросселя определяют так же, как число витков контурных катушек индуктивности. Диаметр провода выбирают так, чтобы получить приемлемую плотность тока и падение напряжения на дросселе не более 10% напряжения источника питания.

При изготовлении дросселей высокой частоты с ферромагнит­ными сердечниками цилиндрической формы на сердечник наклады­вают слой конденсаторной бумаги или диэлектрической пленки и сверху наматывают обмотку. Если используется броневой сердеч­ник, обмотку располагают на секционированном каркасе из пласт­массы. На тороидальном сердечнике обмотку наматывают секциями.

Промышленность выпускает высокочастотные дроссели типа ДМ с ферритовыми сердечниками. Номинальные индуктивности этих дросселей лежат в интервале 1...500 мкГ. Допустимые зна­чения тока — не менее 60 мА и возрастают с уменьшением индуктив­ности.

2. Дроссели низкой частоты

В приемно-усилительной аппаратуре дроссели низкой частоты используются в фильтрах питания, фильтрах выпрямителей, различных низкочастотных фильтрах и цепях коррекции АЧХ.

Основными параметрами дросселей являются индуктивность, номинальный ток подмагничивания, максимальное значение тока подмагничивания, сопротивление постоянному току обмотки (обмоток), максимальное значение допустимого переменного напряже­ния. Во многих случаях стремятся при заданных габаритных разме­рах и массе получить возможно большую (или заданную) индуктив­ность при минимальном сопротивлении постоянному току. По­скольку индуктивность дросселя зависит от тока подмагничивания и амплитуды переменного напряжения, ее измеряют при номинальном токе подмагничивания и заданном переменном напряжении.

Промышленность выпускает 26 типоразмеров, 222 типономинала дросселей броневой конструкции на магнитопроводах типа ШЛ и ШЛМ.

Конструктивно дроссель низкой частоты состоит из магнитопровода, ка­тушки, обоймы и устройства крепления. Катушка дросселя выполнена методом бескаркасной намотки и включает в себя гильзу, намоточный провод, ленту с лепестками для подпайки отводов намоточного провода и ленту изоляционную.

Дроссели низкой частоты имеют индуктивности в пределах от 150 мкГ до 40 Гн при токах подмагничивания от 20 мА до 50 А.

3. Обозначение дросселей.

Д Х - X - Х

Буква "Д" в самом начале условного обозначения типономинала обозначает слово "дроссель", первая группа цифр - порядковый номер дросселя, который определяет конструктивное исполнение дросселя, а также его климатическое исполнение, вторая группа цифр - номинальное значение индуктивности дросселя при номинальном токе подмагничивания, выраженное в генри, третья - группа цифр - номинальный ток подмагничивания, выраженный в амперах.

Пример условного обозначения указанных дросселей:

Д8-0,08-0,56 - т. е. дроссель, порядковый номер которого 8, номинальное значение индуктивности дросселя при номинальном токе подмагничивания 0,08 Гн, номинальный ток подмагничивания 0,56 А;

Д50-10-0,2 - т. е. это дроссель, порядковый номер которого 50, номинальное значение индуктивности дросселя при номинальном токе подмагничивания 10 Гн, номинальный ток подмагничивания 0,2 А.

Такое обозначение применимо для дросселей серий Д1...Д69 и Д101...Д179.

Дроссели Д1...Д69 и Д101...Д179 изготавливаются в двух климатических исполнениях: всеклиматическом (условное обозначение — буква «В») и для умеренного и холодного климата (условное обозначение—сочетание букв «УХЛ»).

Дроссели с порядковыми номерами Д201...Д274 в полном условном обозначении не имеют чисел, указывающих индук­тивность обмотки и ток подмагничивания. Необходимые дан­ные для этих трансформаторов указываются в сопроводи­тельной документации. Вместе с этим для указанных дроссе­лей в обозначение вводится буква Т, обозначающая некото­рые повышенные требования к условиям эксплуатации, по­ниженный срок службы и т. д. Пример условного обозна­чения дросселей Д201...Д274: дроссель Д201Т.

Дроссели имеют различные электрические схемы (рис. 1). Дроссели Д201...Д179 имеют одну обмотку, дроссели Д201Т...Д274Т—две одинаковые обмотки, дроссель Д60 имеет три одинаковые обмотки, дроссели Д1...Д69 имеют две обмотки: основную (выводы 1—2) и компенсационную (вы­воды 3—4—5—6).

Рис.1. Электрические принципиальные схемы дросселей:

а—Д1...Д59, Д61...Д69; б—Д-60; в—Д101...Д179; г — Д201Т...274Т

Компенсационная и другие обмотки могут соединяться последовательно с основной, чтобы направления их намагничивающих сил совпадали (согласное соединение) или были направлены встречно (несогласное соединение). При соглас­ном соединении индуктивность дросселя увеличивается, при несогласном — уменьшается. Обмотки дросселей могут соеди­няться также и параллельно. При этом индуктивность и со­противление постоянному току обмоток пропорционально уменьшаются, а допустимый ток подмагничивания увеличи­вается.

Конструктивные параметры включают типоразмер магнитопровода, габаритные и установочные размеры, массу, климатическое исполнение. К электрическим параметрам дросселей относятся индук­тивность при номинальном токе, номинальный ток подмагничивания, максимальное значение переменного напряжения, а также сопротивление обмоток. Ввиду важности первых двух параметров их величины в генри и амперах указываются в условном обозначении дросселей Д1...Д69 и Д101...Д179.