Indukční cívka: vlastnosti v teorii a praxi

Tlumivky se obvykle vyrábějí na jádrech ve tvaru Ш, П a pancéřovaných jádrech. Navrhovaný skript je navržen pro jádra ve tvaru Ш a П.

Podrobné tipy na výrobu tlumivek (tlumivek) naleznete zde.

Výběr magnetického jádra

Zde je výběr materiálů pro vaši pozornost:

Кnávrh napájecích zdrojů a měničů napětí Vývoj napájecích zdrojů a měničů napětí. Typická schémata. Příklady hotových zařízení. Online platba. Možnost klást otázky autorům

Пpraxe navrhování elektronických obvodů Umění navrhovat zařízení. Základna prvku. Typická schémata. Příklady hotových zařízení. Podrobné popisy. Online kalkulace. Možnost klást otázky autorům

Pokud je pracovní frekvence zařízení do 3 kHz, pak je vhodné magnetické jádro z transformátorového železa. Pokud je frekvence vyšší než 7 kHz, měly by být upřednostněny ferity. Při frekvencích 3–7 kHz lze použít železná i feritová jádra. Ale účinnost zařízení na těchto frekvencích je obvykle nižší než na jiných, protože zde železo již ztrácí na atraktivitě, ztráty se zvyšují a ferity ještě nemohou odhalit svůj potenciál. Do 150 kHz u tlumivky s mezerou (a naprostá většina tlumivek se vyrábí s mezerou), na značce feritu nezáleží. Magnetická permeabilita feritu nemá vliv na výpočet. Při frekvencích nad 150 kHz by měly být použity speciální vysokofrekvenční třídy feritů.

Výpočet pro železo a ferity při různých frekvencích má pouze jeden rozdíl. U železa se volí maximální indukce v oblasti 1 T. Pro ferity: při frekvenci do 100 kHz – 0.3 T, při frekvenci nad 100 kHz – 0.1 T. Pokud je požadováno snížení ztrát v důsledku remagnetizace magnetického obvodu, volí se maximální indukce ještě menší.

Drát je vybrán na základě proudové hustoty 5A / 1 čtvereční. mm průřez. To je horší než evropské normy, ale jak ukázala praxe, je to docela přijatelné. Pokud je proud malý (méně než 0.25 A), pak se tlumivka navine jedním drátem požadovaného průměru, pokud více než 0.25 A, pak svazkem drátů 0.25 mm (pro eliminaci kožního efektu). Jeden takový drát funguje dobře při proudech do 0.25 A.

Při kontrole, zda je v okénku magnetického obvodu dostatek místa pro vinutí, předpokládáme, že hustota výplně okénka nepřesáhne 50 %. Jediný způsob, jak položit drát těsněji, je použít stroj. Nikdy jsme nebyli schopni dosáhnout lepší hustoty ručně.

Počítáme pomocí vzorců

[počet otáček] = 1000 * [indukčnost, mH] * [maximální možný proud, A plocha průřezu magnetického obvodu, čtvereční. mm maximální přípustná indukce, T] [mezera jádra, mm ] = [1.257E-3] * [maximální možný proud, A] * [počet otáček maximální hodnota indukce, T] [maximální možný proud, A] = [provozní proud tlumivky, A] + [Amplituda pulzace proudu, A] / 2

[počet drátů ve svazku] = [provozní proud tlumivky, A] / 0.25

Formulář

Na obrázku vlevo je jádro ve tvaru E, vpravo jádro ve tvaru U. A – tloušťka jádra, B — výška hlavního okna, C — šířka hlavního okna, D — šířka zubu.

Při výrobě těsnění v jádře nezapomeňte, že jeho tloušťka by měla být polovina vypočtené mezery, protože magnetická čára v jádrech ve tvaru Ш a П ji protíná dvakrát.

Bohužel se v článcích periodicky vyskytují chyby, opravují se, články se doplňují, rozvíjejí, připravují se nové. Přihlaste se k odběru novinek a zůstaňte informováni.

Dobrý den. Je možné použít metodu pro výpočet třífázové motorové tlumivky (FC + motor)? Jaké jsou vlastnosti výroby takových tlumivek (například vzít tři transformátory atd.)? Přečtěte si odpověď.

Ahoj! Sestavujem svařovací invertor podle schématu z Neguljajevovy knihy (poloviční můstek rezonanční) a snažil jsem se určit indukčnost rezonanční tlumivky pomocí vašich online kalkulaček, ale musíte do nich dosadit známou hodnotu indukčnosti (a kde ji mimochodem získat, když nejsou měřicí zařízení) a zatáčet. Ale já potřebuji opak. To je nutné vyzkoušet Přečtěte si odpověď.

Při proudu 50-60 A na jádru ve tvaru Ш začnou zuhelnatělé závity umístěné v těsné blízkosti mezery. Jakýkoli kus železa vložený do mezery se jednoduše roztaví. To je nějaký druh indukce. Zkušenosti ukazují, že je potřeba posunout zatáčky co nejdále od mezery. V takových případech se dává přednost formě P. srdeční pacienti. Je to pravda? Přečtěte si odpověď.

Kromě nejasného výrazu ve vzorci mezery je také nejasné, proč se zdá, že jiné zdroje poskytují nějaké další výpočty? Například v této knize [odkaz odstraněn], jak tomu rozumím, je nějaký obecný případ výpočtu, nebo jsou z nějakého důvodu odlišné. Přečtěte si odpověď.

Ahoj. Pro sestavení pulzního zdroje sinusového napětí vypočítám parametry tlumivky L1. Stávající jádro ve tvaru Ш 20*28 N87 má malou velikost, jak naznačuje online výpočet. Program ale nemá možnost vybrat požadovanou velikost na základě požadovaných parametrů. Jít a koupit si ten, který potřebujete. Sdělte mi prosím buď požadované rozměry nebo program pro výběr Přečtěte si odpověď.

Dobrý den, mohli byste mi pomoci s výpočtem tlumivky pro obvod zveřejněný na vašem webu: http://hw4.ru/circuitry-switching-sinus Mám drát o průměru 0,5 mm a feritové kroužky B64290L0651X03 http://static.advonics.com/content/pdfs/221.pdf Velikost T.7092193/22,1×13,7 12,5 Počáteční propustnost 38 10 Nominální propustnost Přečtěte si odpověď.

Výroba tlumivky, indukční cívky vlastníma rukama, sami, sa.
Výpočet a výroba indukční cívky, tlumivky. Typické elektronické obvody.

Návrh (návrh a výpočet) napájecích zdrojů a měničů.
Vývoj napájecích zdrojů a měničů napětí. Typická schémata. Poznámka:

Kontrola tlumivky, tlumivky, transformátoru, vinutí, elektro.
Jak zkontrolovat induktor, vinutí transformátoru, induktory, elektromy.

Praxe navrhování elektronických obvodů. Výuka elektroniky.
Umění vývoje zařízení. Základy prvků radioelektroniky. Typická schémata.

Push-pull spínaný napájecí zdroj. Online platba. Formulář. Depresivní.
Jak vypočítat push-pull spínací měnič napětí. Jak potlačit p.

Zvýšený spínaný zdroj. Online kalkulace. Formulář. Depresivní.
Jak vypočítat zvyšovací pulzní měnič napětí. Jak potlačit hovínko.

Induktor neboli induktor je prvek, jehož hlavním parametrem je indukčnost L, pro ideální cívku určenou vzorcem:

kde- μ_ο absolutní magnetická permeabilita vakua; μ – relativní magnetická permeabilita materiálu jádra (u ferimagnetických materiálů se její hodnota pohybuje od několika tisíc do několika set tisíc jednotek); N – počet závitů cívky; S – průřez cívky; l – délka cívky.

Impedance Z ideální tlumivka s indukčností L v obvodu střídavého proudu s frekvencí ƒ a kruhová frekvence ω = 2πƒ se určí z výrazu:

Energie akumulovaná v cívce se vypočítá z poměru:

Samoindukční emf se vypočítá podle vzorce:

Ze vztahu (4) vyplývá, že když cívkou protéká stejnosměrný proud, jeho EMF = 0, tudíž je odpor cívky také nulový. Bohužel nelze induktor vždy považovat za ideální součástku, zanedbáváme její parazitní parametry. Kapacita a odpor vinutí vodičů vinutí často poměrně výrazně ovlivňují pracovní režimy tlumivky. Na Obr. Obrázek 1 ukazuje ekvivalentní obvod skutečného induktoru. Schéma zahrnovalo následující prvky:

• L – ideální induktor, o kterém jsme hovořili výše;
• CP – kapacita mezi vinutími;
• DCR – ohmický odpor vodičů vinutí;
• ACR – odpor, odrážející ztráty v jádru cívky při střídavém proudu;
• P1, P2 – svorky cívky.

Rýže. 1. Ekvivalentní obvod reálného induktoru

Z Obr. 1 vyplývá, že skutečným induktorem je oscilační obvod. Jeho frekvenční odezva na logaritmické stupnici je znázorněna na obr. 2. Na frekvenci pod svou vlastní rezonancí SFR Impedance cívky je indukční povahy, při frekvencích vyšších SFR Impedance cívky se stává kapacitní povahy a induktor se chová jako kondenzátor. Frekvence SFR počítáno z poměru:

Frekvenční charakteristika (obr. 2) je postavena na předpokladu, že parametry cívky se při změně frekvence nemění. Toto tvrzení platí pro cívku s nemagnetickým (někdy nazývaným vzduchovým) jádrem. V takové cívce odpor ACR chybí a hodnota indukčnosti nezávisí na frekvenci. Cívky se vzduchovým jádrem mají proto nízkou indukčnost kvůli malé μ≈1, ale může být použit na vysokých a ultravysokých frekvencích.

Rýže. 2. Frekvenční charakteristika cívky na logaritmické stupnici

U cívek s jádrem z magnetických materiálů magnetická permeabilita μ která nelineárně závisí na frekvenci, proudu a v některých případech na teplotě, indukčnost se mění podle toho μ, jak vyplývá z (1). V souladu s tím se frekvenční odezva cívky může lišit v závislosti na uvedených parametrech. Jako příklad na Obr. 3 ukazuje závislost μ ferity v závislosti na teplotě.

Rýže. 3. Závislost magnetické permeability feritů na teplotě

Na Obr. 4 je vidět frekvenční závislost impedance jednozávitové tlumivky s jádrem z Ni-Zn feritu třídy HF70 a frekvenční závislost komplexní magnetické permeability tohoto feritu. Pro usnadnění výpočtů je propustnost rozdělena na skutečnou μ“ a imaginární μ” komponenty. Reálná část μ’ určuje energii magnetického pole uloženou v materiálu, která se při demagnetizaci vrací do sítě. Imaginární část μ” charakterizuje výši ztrát v materiálu.

Rýže. 4. (vlevo) Frekvenční závislost impedance jednozávitové tlumivky s jádrem z Ni-Zn feritu třídy HF70; (Vpravo) závislost magnetické permeability tohoto feritu na frekvenci

Změna magnetické permeability se projeví v hodnotě indukčnosti (1). Výše jsme uvedli příklad s ferity, avšak u různých ferimagnetických materiálů ke změně magnetické permeability dochází různými způsoby. Jako příklad na Obr. Obrázek 5 ukazuje závislost indukčnosti na frekvenci pro cívky s feritovým jádrem a s jádrem z lisovaného prášku.

Rýže. 5. Závislost indukčnosti na frekvenci pro cívky s různými jádry

Změna indukčnosti s proudem se vysvětluje saturací jádra. Připomeňme, že cívky s nemagnetickým jádrem tento efekt nemají. V referenční dokumentaci najdete hodnotu proudu induktoru, při kterém jeho indukčnost klesá o 10, 20 a 30 % se tyto údaje mohou u různých výrobců mírně lišit.

Při praktickém použití tlumivek, zejména při jejich použití ve výkonových měničích, je nutné počítat ztráty v nich. Výrobce uvádí hodnotu v dokumentaci DCR (leží v rozsahu od několika miliohmů do několika ohmů), ze kterých lze snadno vypočítat ztráty ve vinutí PDCR:

Pro snížení ztrát ve vinutí se navíjí lankovým Litz drátem nebo se místo drátu používá tenká měděná fólie. V obou případech je možné minimalizovat povrchový efekt a efekt přiblížení, takže DCR prakticky nezávislé na frekvenci.

Ztráty jádra odražené v náhradním obvodu (obr. 1) rezistorem ACR, závisí na frekvenci. Obvykle jsou malé a výrobci je neuvádějí v číselné podobě, ale některé z nich poskytují graf změny versus frekvence – například na Obr. Obrázek 6 ukazuje takový graf od firmy TDK pro jednu z jejích tlumivek. Jiné specifikují specifické ztráty jádra měřené ve W/kg. Pokud není uvedeno ani jedno, ani druhé a potřebujete tyto údaje, budete muset kontaktovat výrobce.

Rýže. 6. Závislost ACR z frekvence

Vše je zjednodušeno v případě, kdy je pro vás důležité nezjišťovat přesnou hodnotu ztráty výkonu, ale pouze se ujistit, že teplota škrticí klapky nepřekročí požadovanou hodnotu. Výrobci udávají aktuální hodnotu, při které se induktor zahřeje o 20 a 40 ºС.

Reálná cívka je oscilační obvod (obr. 1), proto, když je na ni přiveden obdélníkový napěťový impuls, dochází k oscilačnímu přechodnému procesu. Čím strmější je čelo pulzu, tím výraznější je oscilační proces. V souladu s tím je při výběru tlumivky pro provoz ve vysokorychlostních obvodech důležité zvolit nejvyšší možnou frekvenci SFR. Připomeňme, že z (5) vyplývá, že čím více SFR, tím nižší je parazitní kapacita CP. Jako příklad uvádíme tabulku s parametry tlumivek od pěti různých firem.

Jak je z tabulky patrné, i přes přibližně stejnou indukčnost se dynamické parametry tlumivek mohou velmi výrazně lišit, proto je při výběru tlumivky pro vysokorychlostní obvody třeba věnovat pozornost těmto parametrům. Pokud je výběr neúspěšný, může se ukázat, že se induktor bude chovat jako kondenzátor.

Tabulka. Parametry tlumivek od různých firem

Parazitní kapacita CP, pF