Разновидности катушек индуктивности
Катушки индуктивности, как пассивные элементы электрических цепей, традиционно применяются в радио и электротехнике. В данных областях используются два главных взаимосвязанных свойства катушек индуктивности — свойство оказывать сопротивление переменному току и свойство накапливать энергию в магнитном поле при прохождении тока.
Две и более катушек, размещенные друг относительно друга так, чтобы взаимодействовать своими магнитными полями (иногда катушки включены совместно с конденсаторами). Так осуществляется трансформаторная связь между каскадами, цепями и контурами. Две и более цепей разделяются при помощи таких катушек по постоянному току.
Как отмечалось выше, одно из ключевых применений катушки индуктивности — включение совместно с конденсатором. Катушка с конденсатором образует колебательный контур, обладающий собственной резонансной частотой колебаний.
Или другой вариант — одна часть катушки по мере необходимости просто отодвигаться от другой. Вариометр может быть совсем без сердечника или, к примеру, две части катушки могут быть навиты на ферритовом сердечнике, на котором катушки можно раздвигать или имеется возможность регулировать зазор в самом магнитопроводе.
Вообще конструкции вариометров разнообразны, однако принцип один — изменение общей индуктивности катушки путем изменения взаимного расположения ее частей (меняется взаимоиндукция частей, следовательно изменяется и общая индуктивность вариометра). Индуктивность катушки-вариометра перестраивается в разы.
Свойство катушки препятствовать изменению тока через ее провод используется в дросселях. Дроссель, как и любая катушка, свободно пропускает установившийся постоянный ток, однако оказывает высокое реактивное сопротивление току переменному или пульсирующему. Так, включив дроссель последовательно нагрузке в цепи переменного тока, можно ограничить ток нагрузки.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
23. Самоиндукция | Электротехника
Свойства
Катушка индуктивности в цепи переменного тока имеет отличительные свойства, которые нашли свое практическое применение:
- Проходя через витки, переменное напряжение опережает ток на 90 градусов;
- Импеданс (реактивное сопротивление) растет прямо пропорционально частоте;
- Отставание тока и самоиндукция создают возможность для запасания энергии. При прекращении протекания тока, например, при размыкании цепи, катушка возвращает в цепь запасенную энергию, стараясь поддержать ток в цепи. Чем выше скорость уменьшения тока, тем больше энергии высвободится. Это выражается в значении ЭДС самоиндукции.
Катушка индуктивности в цепи постоянного тока имеет чисто омическое сопротивление, которое для катушек из толстого провода и с малым количеством витков может быть очень маленьким, и сила тока в катушке может превысить допустимое значение.
Разновидности катушек индуктивности » Школа для электрика: электротехника и электроника
- Добротность. Характеризует потери энергии в катушке индуктивности;
- Собственная (паразитная) емкость. По большей части нежелательная характеристика, поскольку затрудняет настройку контуров и влияет на фазовые сдвиги;
- Зависимость значения индуктивности от температуры – температурный коэффициент.
Взаимоиндукция
Расположенные рядом друг с другом катушки оказывают взаимное влияние. Создаваемое одной из катушек магнитное поле вызывает появление ЭДС в рядом расположенной. Взаимное влияние (это называется коэффициент взаимоиндукции) тем сильнее, чем ближе расположены витки. Наибольшее влияние наблюдается при расположении витков вдоль одной оси или на одном магнитопроводе.
Трансформаторы переменного тока и катушки связи основаны полностью на явлении взаимоиндукции.
Размещая подвижную обмотку вблизи (внутри или снаружи) неподвижной, получаются элементы, взаимной и собственной индуктивностью которых можно управлять. Такие элементы получили название вариометры.
Виды катушек
Катушки можно разделить на типы:
- С магнитным сердечником. Его материалом может быть сталь, ферритовый сердечник. Они предназначены для увеличения величины индуктивности.
- Без сердечника. Катушки наматываются в виде спирали, на бумажной трубке. Применяются для создания незначительной индуктивности (до 5 мГн).
Чаще всего применяют сердечники из пластин, выполненных из электротехнической стали, для снижения вихревых токов, а также сердечники в виде ферритовых колец различных размеров (тороидальные), обеспечивающие создание значительной индуктивности, в отличие от обычных цилиндрических сердечников.
Катушки со значительной величиной индуктивности выполняют в виде трансформатора с металлическим сердечником. От обычного трансформатора они отличаются числом обмоток. В такой катушке есть одна первичная обмотка, а вторичной нет.
Особенности
- При соединении нескольких катушек по параллельной схеме, необходимо следить, чтобы они были расположены на плате друг от друга как можно дальше, во избежание взаимного влияния катушек друг на друга магнитными полями.
- Расстояние между витками на тороидальном сердечнике не влияет на свойства индуктивной катушки.
- Для создания наибольшей индуктивности витки на катушке необходимо наматывать вплотную между собой.
- При использовании в качестве сердечника ферритового цилиндра с наибольшей индуктивностью будет центр.
- Чем меньше число витков на катушках, тем ниже у них индуктивности.
- При последовательной схеме соединения катушек, общая индуктивность цепи складывается из индуктивностей каждой катушки.
Емкость катушки
Витки обмотки катушки отделены друг от друга диэлектрическим слоем, поэтому они образуют своеобразный конденсатор, который характеризуется своей емкостью. В катушках, имеющих несколько слоев обмотки, емкость образуется между слоями. В результате, катушка имеет свойство не только индуктивности, но и емкости.
Чаще всего емкость катушки оказывает отрицательное воздействие на элементы электрической схемы. Поэтому от емкости катушки избавляются разными способами. Например, каркас катушки изготавливают особой формы, витки наматывают по специальной технологии. При намотке катушки виток к витку, ее емкость также повышается.
Колебательный контур
Катушка индуктивности. Обозначение на схеме и примеры её использования в электронике.
§23. Самоиндукция
Рис. 60. Возникновение э.д.с. самоиндукции в витке (а) и в катушке (б)
Рис. 61. Направление э.д.с. самоиндукции в катушке при увеличении (а) и уменьшении (б) тока
Рис. 62. Электрическая цепь с катушкой индуктивности (а) и кривая изменения ней тока при включении и выключении (б)
так же при выключении электрической цепи ток i не уменьшается мгновенно до нуля, а из-за действия э. д. с. eL (см. штриховую стрелку) постепенно уменьшается.
Используя понятие индуктивности L, можно получить для э. д. с. самоиндукции следующую формулу:
Где ?i – изменение тока в проводнике (катушке) за промежуток времени ?t.
Следовательно, э. д. с. самоиндукции пропорциональна скорости изменения тока.
Рис. 63. Схема подключения цепи R-L к источнику постоянного тока (а) и кривые тока и напряжения при переходном процессе (б)
Скорость нарастания силы тока в цепи и изменения напряжений uа и uL характеризуется постоянной времени цепи
Рис. 64. Возникновение перенапряжения (о) и образование дуги (б) при размыкании электрических цепей с индуктивностью
Рис. 65. Схема отключения цепи R-L от источника постоянного тока (а) и кривые тока и напряжения при переходном процессе (б)
