силовой индуктор что это

Индукторы – типы индукторов

Индукторы имеют большое разнообразие и важные применения в электронике. Индукторы доступны для мощных применений, подавления шума, радиочастоты, сигналов и изоляции. Для удовлетворения потребностей этих разнообразных применений было разработано несколько типов индукторов, которые имеют различные форм-факторы: от небольших индукторов с поверхностным монтажом до монтажа на шасси.

Спаренные индукторы

Связанные индукторы – это типы индукторов, которые имеют общий магнитный путь и влияют друг на друга. Связанные индукторы часто используются в качестве трансформаторов для повышения или понижения напряжения, обеспечения изолированной обратной связи и в тех случаях, когда требуется взаимная индуктивность.

Многослойные индукторы

Многослойные индукторы получили свое название от слоев рулонной проволоки, которые намотаны вокруг центрального сердечника. Добавление дополнительных слоев спиральной проволоки к индуктору увеличивает индуктивность, а также увеличивает емкость между проводами. Эти индукторы заменяют более высокую индуктивность на более низкую максимальную рабочую частоту.

Формованные Индукторы

Индукторы, которые отлиты в пластиковый или керамический корпус, известны как отлитые индукторы. Как правило, эти индукторы имеют цилиндрический или стержневой форм-фактор и могут быть найдены с несколькими типами обмоток.

Силовые индукторы

Индукторы мощности доступны в широком разнообразии форм-факторов и уровней мощности от индукторов поверхностного монтажа, которые могут обрабатывать несколько ампер, до индукторов мощности, монтируемых в сквозное отверстие, и шасси, которые могут обрабатывать от десятков до сотен ампер. При таком значении тока, которому часто подвергаются силовые индукторы, создаются большие магнитные поля. Чтобы эти магнитные поля не вызывали шум в других частях схемы, рекомендуется использовать индукторы с магнитным экранированием, если это возможно.

РЧ-индукторы

Высокочастотные типы индукторов, также называемые радиочастотными РЧ-индукторами, предназначены для работы на высоких частотах. Эти индукторы часто имеют более высокое сопротивление и более низкий номинальный ток. Большинство радиочастотных индукторов имеют воздушный сердечник, а не используют ферритовый или другой материал сердечника, повышающий индуктивность, из-за увеличения потерь при использовании этих материалов сердечника, которые могут снизить рабочую частоту индуктора.

Из-за рабочей частоты индуктора, становятся важными несколько источников потерь, включая скин-эффект, эффект близости и паразитную емкость. Кожные эффекты и эффекты близости эффективно увеличивают сопротивление индуктора. Для уменьшения этих потерь используются несколько методов, в том числе сотовые катушки и катушки паутины для уменьшения паразитной емкости, а проволока литц часто используется для уменьшения скин-эффекта.

дроссели

Дроссель – это индуктор, который предназначен для блокирования высокочастотных импульсов, пропуская низкочастотный импульс. Их названия происходят от подавления или блокировки высокочастотных сигналов. Существует два класса дросселей: силовые дроссели и радиочастотные дроссели. Силовые и звуковые частотные дроссели обычно имеют железный сердечник, чтобы увеличить их индуктивность и сделать их более эффективными фильтрами. В радиочастотных дросселях используются железный порошок или ферритовые шарики в сочетании со сложными схемами намотки для снижения паразитной емкости и эффективной работы на высоких частотах. Дроссели более высокой частоты будут использовать немагнитные или воздушные сердечники.

Индукторы поверхностного монтажа

Стремление к меньшим и более мобильным устройствам привело к взрыву в вариантах для индукторов типа поверхностного монтажа. Индукторы поверхностного монтажа часто используются в преобразователях постоянного тока, фильтрации электромагнитных помех, накопителях энергии и других применениях. Их небольшой размер и занимаемая площадь делают индукторы для поверхностного монтажа незаменимым элементом в наборе инструментов для мобильных и портативных электронных компонентов. Индукторы для поверхностного монтажа доступны с магнитным экранированием и без него, с возможностями тока более 10 А и очень низкими потерями. Часто индукторы поверхностного монтажа используют железный или ферритовый сердечник или специальные методы намотки, чтобы оптимизировать характеристики индуктора и поддерживать небольшую площадь и форм-фактор.

Типы индуктивных сердечников

Материал сердечника индуктора играет большую роль в работе индуктора. Материал сердечника непосредственно влияет на индуктивность индуктора и будет влиять на максимальную рабочую частоту и текущую емкость индуктора. Типы сердечников индуктивности включают в себя:

Источник

Особенности применения силовых индуктивностей

Поскольку технические параметры современных электронных устройств постоянно совершенствуются, для БИС, используемых в таких изделиях, характерно снижение напряжения питания. В этой связи, энергопотребление может уменьшаться, а скорость работы увеличиваться. Однако снижение напряжения источника питания также предполагает более жесткие требования, учитывающие колебания напряжения, что вприводит к необходимости использования высокопроизводительных DC-DC преобразователей. Силовые индуктивности при этом являются важными компонентами, существенно влияющими на эффективность преобразователей.

Компания TDK выпускает широкую линейку силовых индуктивностей. В данной статье рассмотрены эффективные способы применения данных компонентов, а также ключевые особенности при выборе катушек индуктивности в соответствии с требуемыми характеристиками преобразователей постоянного тока.

Силовые индуктивности являются важными компонентами, влияющими на производительность DC-DC- преобразователей

Несмотря на то, что катушка индуктивности может плавно пропускать постоянный ток, при любом изменении его величины она будет генерировать ЭДС, препятствующую этим колебаниям. Такое явление известно как самоиндукция. При подключении к источнику переменного тока катушка индуктивности оказывает сопротивление проходящему по ней переменному току. Таким образом, если ток прошел через индуктивность, он будет накапливаться в виде энергии, а если процесс передачи тока нарушен, эта энергия будет разряжаться. Данная отличительная особенность эффективно используется в цепях источников питания, в преобразователях постоянного тока. На рисунке 1 представлена основная схема понижающего преобразователя постоянного тока (диодный выпрямитель). Силовые индуктивности являются ключевыми компонентами, оказывающие существенное влияние на его производительность.

Параметры, связанные с характеристиками индуктивности, имеют сложную компромиссную связь друг с другом

Сложности в процессе разработки силовых индуктивностей обусловлены изменчивостью характеристик в зависимости от степени воздействия таких факторов как температура и величина тока. Так, например, индуктивность (L) имеет тенденцию к снижению, поскольку величина тока становится больше (характеристика наложения тока DC), а рост температуры, вызванный повышением силы тока, может вызвать изменение как магнитной проницаемости (μ) сердечника, так и индукции насыщения (B_s). Даже при одинаковых значениях индуктивности сопротивление постоянному току (R_dc) будет меняться в зависимости от толщины обмотки и количества витков, вызывающих изменения в степени тепловыделения. Различия в структуре магнитного экрана также могут влиять на шумовые характеристики. Эти параметры имеют сложную компромиссную взаимосвязь, поэтому крайне важно выбрать наиболее подходящую индуктивность для требуемой области применения с учетом эффективности, размеров и стоимости преобразователей постоянного тока.

Ключевой момент: Силовые индуктивности могут быть классифицированы на моточные, многослойные и тонкопленочные в зависимости от различий в методах изготовления, с сердечниками на основе феррита или порошкового сплава. Ферриты характеризуются высокими значениями проницаемости (μ) и индуктивности, в то время как сердечники на основе порошковых материалов имеют высокие значения индукции насыщения, что делает их подходящими для использования при больших величинах тока.

Ключевой момент: Выделяется два определения номинального тока для силовых индуктивностей: допустимый ток при суперпозиции DC и допустимый ток при возрастании температуры. Если сердечник войдет в насыщение, величина его индуктивности будет снижена. Рекомендуемая величина максимального тока, который может быть передан без достижения магнитного насыщения, соответствует допустимому току при наложении постоянного тока (пример: падение на 40% от начального значения индуктивности). Ток, определяемый тепловыделением в соответствии с электрическим сопротивлением обмоток, является допустимым током при повышении температуры (например, повышение температуры на 40 °С в результате тепловыделения). В качестве номинального обычно принимают значение тока, меньшее из рассмотренных выше двух типов допустимых токов.

Условия, при которых возникают потери, будут меняться в зависимости от размеров и частотного диапазона нагрузок

Ключевой момент: К основным типам потерь, которые могут вызвать скачок температуры можно отнести: потери в меди, появляющиеся из-за обмотки проводом, а также потери в магнитопроводе.

Потери в меди возникают из-за сопротивления DC (R_DC) обмотки и увеличиваются пропорционально величине тока в квадрате. Кроме того, когда частота переменного тока становится выше, существует тенденция концентрации тока в области недалеко от поверхности проводника и увеличения эффективного значения сопротивления (скин-эффект). В высокочастотном диапазоне также добавляются потери в меди, возникающие в результате протекания переменного тока.

Потери в магнитопроводе соответствуют сумме потерь на вихревые токи и на гистерезис. Потери на вихревые токи пропорциональны квадрату частоты, поэтому в высокочастотных областях потери в сердечнике, вызванные потерями на вихревые токи, становятся больше. Одним из ключевых моментов для повышения эффективности является выбор материалов сердечника, характеризующихся низкими потерями даже в высокочастотном диапазоне.

Важно установить соответствующие требованиям значения индуктивности с учетом таких факторов, как пульсирующий ток

Ключевой момент: использование компонентов в режиме прерывистого тока влияет на стабильность источников питания.

В силовых индуктивностях, применяемых в понижающих DC-DC преобразователях, будет протекать пульсирующий ток (ΔI_L) с формой непрерывных треугольных волн в сочетании с операцией ВКЛ/ВЫКЛ для переключающих элементов (рисунок 4).

В ходе подключения нагрузки от умеренной до интенсивной ΔI_L будет накладываться на смещение по постоянному току, поэтому ток индуктивности будет протекать непрерывно (режим непрерывного тока (I_вых ＞ 1 / 2ΔI_L)). Однако в преобразователях постоянного тока с диодным выпрямлением при подключении легкой нагрузки, где I_вых ＜ 1/2ΔI_L, будут периоды, когда ток индуктивности станет нулевым. В этом состоянии (режим прерывистого тока) ток индуктивности будет периодически прерываться, что, в свою очередь, будет влиять на стабильность источника питания. Кроме того, если катушка индуктивности работает в режиме прерывистого тока, также будет возникать акустический шум. В результате переключения будет генерироваться импульсный сигнал напряжения, что будет способствовать появлению шума.

Ключевой момент: Необходимо задавать такую величину индуктивности, чтобы вклад пульсирующего тока составлял 20-30% от номинального тока.

Величина пульсирующего тока связана с индуктивностью. В этой связи, преобразователи постоянного тока с диодным выпрямлением должны быть спроектированы таким образом, чтобы избежать проблем, связанных с работой в режиме прерывистого тока путем ограничения вклада пульсирующего тока. Если предпочтительно применение компонента с небольшим значением индуктивности из-за размеров или стоимости, величина пульсирующего тока станет больше. И наоборот, если требуется уменьшить пульсирующий ток, необходима большая индуктивность, что может привести к недостаткам, связанным с размером или стоимостью, а также вызвать ухудшение характеристик переходного процесса при внезапных изменениях нагрузки. Таким образом, обычно принято указывать такое значение индуктивности, при которой величина пульсирующего тока будет составлять 20-30% от номинального (прерывистый ток будет фиксироваться в области, когда пульсирующий ток будет составлять примерно 10% от номинального).

Источник

Катушка индуктивности, дроссель.

К точной и компьютерной технике технике больше близок дроссель (Drossel, регулятор, ограничитель), так как он чаще всего применяется в цепях питания процессоров, видеокарт, материнских плат, блоков питания & etc. В последнее время, применяются индукторы закрытые в корпуса из металлического сплава для уменьшения наводок, излучения, шумов и высокочастотного свиста при работе катушки.

Дроссель служит для уменьшения пульсаций напряжения, сглаживания или фильтрации частотной составляющей тока и устранения переменной составляющей тока. Сопротивление дросселя увеличивается с увеличением частоты, а для постоянного тока сопротивление очень мало. Характеристики дросселя получаются от толщины проводника, количества витков, сопротивления проводника, наличия или отсутствия сердечника и материала, из которого сердечник сделан. Особенно эффективными считаются дроссели с ферритовыми сердечниками (а также из альсифера, карбонильного железа, магнетита) с большой магнитной проницаемостью.

Используется в выпрямителях, сетевых фильтрах, радиотехнике, питающих фазах высокоточной аппаратуры и другой технике требующей стабильного и «правильного» питания. Многослойная катушка может выступать и в качестве простейшего конденсатора, так как имеет собственную ёмкость. Правда, от данного эффекта пытаются больше избавиться, чем его усиливать и он считается паразитным.

Как работает дроссель.

Каково устройство дросселя, на чем основан принцип его работы?

Для этого требуется собрать простейшую электрическую цепь, состоящую из низковольтного источника постоянного тока (батарейки), маленькой лампочки накаливания, на соответствующее напряжение и достаточно мощного дросселя (можно взять дроссель от лампы ДРЛ-400 ватт).

В радиочастотных катушках малой индуктивности, для точной подстройки применяются сердечники стержеобразной формы. Материалами для них могут являться ферриты с относительно небольшой магнитной проницаемостью, иногда немагнитные материалы с проницаемостью меньше 1.

У катушки, намотанной на сердечник, кроме реактивного(Xl) имеется и активное сопротивление(R). Таким образом, полное сопротивление катушки индуктивности равно сумме активной и реактивной составляющих.

Как работает трансформатор.

Если подключить к вторичной обмотке какую-либо нагрузку, в ней возникнет ток(Is ). Это вызовет пропорциональное увеличение тока(Ip ) и в первичной обмотке. Будет верным соотношение:

Трансформаторы могут применяться как для преобразовния питающего напряжения, так и для развязки и согласования усилительных каскадов. При работе с трансформаторами необходимо обратить внимание на ряд важных параметров, таких как:

1. Допустимые токи и напряжения для первичной и вторичной обмоток.

3. Диапазон рабочих частот трансформатора.

Параллельный колебательный контур.

Цветовая и кодовая маркировка индуктивностей.

Обычно для индуктивностей кодируется номинальное значение индуктивности и допуск, т.е. допускаемое отклонение от указанного номинала. Номинальное значение кодируется цифрами, а допуск — буквами. Применяется два вида кодирования.

Первые две цифры указывают значение в микрогенри (мкГн), последняя — количество нулей. Следующая за цифрами буква указывает на допуск. Например, код 101J обозначает 100 мкГн ±5%. Если последняя буква не указывается —допуск 20%. Исключения: для индуктивностей меньше 10 мкГн роль десятичной запятой выполняет буква R, а для индуктивностей меньше 1 мкГн — буква N.

D=±0,3 нГн; J=±5%; К=±10%; M=±20%

Индуктивности маркируются непосредственно в микрогенри (мкГн). В таких случаях маркировка 680К будет означать не 68 мкГн ±10%, как в случае А, а 680 мкГн ±10%.

Как измерить индуктивность катушки, дросселя.

Источник

Силовые индуктивности компании TDK

В силовой электронике индукторы чаще всего используются в качестве дросселя выходного фильтра в AC/DC- и DC/DC-преобразователях для сглаживания тока и запасания энергии. При этом практически все производители преобразователей приводят в справочной документации расчет, в котором указываются параметры фильтра, следовательно, и индуктивность дросселя. Однако для корректного выбора дросселя требуется знать не только его индуктивность, но и конструктивные особенности, а о них производители преобразователей в своих расчетах умалчивают.

Разумеется, индукторы производит не только компания TDK, но, пожалуй, из активно присутствующих на российском рынке компаний самый большой выбор индукторов, в т.ч. силовых, – именно у TDK. В производственной линейке компании – более 10 тыс. наименований. Имеется возможность подобрать индукторы практически для любого приложения, включая автомобильную электронику. Компания производит индукторы, соответствующие требованиям стандарта AEC-Q200 с диапазоном рабочей температуры –40…125 и –55…150°С. Такие индукторы могут работать в электронных блоках, устанавливаемых в подкапотном пространстве транспортного средства.

Индукторы для силовой электроники должны быть рассчитаны на большой ток, иметь малое сопротивление на постоянном токе R_DC и высокую добротность. Через индуктор фильтра протекает пульсирующий ток с большой постоянной составляющей; гармоники высших порядков в нем невелики. Таким образом, собственная резонансная частота (SFR) не является критичным параметром – достаточно, чтобы ее величина не менее чем в 7–10 раз превышала рабочую частоту преобразователя.

При выборе силового индуктора, помимо значения его индуктивности, максимального тока и диапазона рабочей температуры, требуется определиться с материалом сердечника и конструктивным исполнением, которое может быть следующим:

Все варианты конструкции показаны на рисунке 1. Корректный выбор конструктивного исполнения необходим для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС). Из-за индуктивности рассеяния индуктора излучаются радиопомехи, которые могут превысить допустимые пороговые значения, установленные стандартами ЭМС, а также вызвать дополнительные шумы в сигнальных цепях системы и на шинах питания.

Как видно из рисунка 1, самый большой поток рассеяния генерируется неэкранированным сердечником из-за разомкнутого магнитного сердечника. Уменьшить индуктивность рассеяния можно с помощью цельнолитьевых, полуэкранированных или полностью экранированных индукторов. Однако не стоит безоглядно их применять – их конструкция сложнее, и они дороже неэкранированных. К тому же у них, как правило, меньше ток насыщения и больше габариты. Следовательно, необходимо сначала наверняка убедиться, что неэкранированный индуктор непригоден для проектируемой системы. Для этого требуется предпринять следующие действия.

Только в том случае, если излучаемые помехи не уменьшились до требуемой величины, следует использовать экранированный индуктор.

Рис. 2. Зависимости относительной индуктивности индукторов с ферритовым и металлическим сердечниками от тока

Материалом сердечника могут служить ферриты или металлические сплавы. Поскольку у ферритовых сердечников больше магнитная проницаемость, чем у сердечников из металла, при прочих равных условиях сопротивление R _DC и потери в меди у таких индукторов меньше. Однако переход кривой намагничивания в зону насыщения и, соответственно, уменьшение индуктивности у ферритовых сердечников носит явно выраженный характер, как видно из рисунка 2. На нем показаны зависимости относительной индуктивности индукторов с ферритовым и металлическим сердечниками от тока. Как видно из этого рисунка, начиная с точки насыщения, величина индуктивности индуктора с ферритовым сердечником резко уменьшается. Это обстоятельство необходимо учитывать, если предполагается значительная величина пульсации тока, например при работе преобразователя в режиме прерывистых токов. В этом случае ток пульсации дросселя фильтра существенно превосходит средний ток, поэтому для работы в таких режимах предпочтительно выбирать индуктор с сердечником из металлических сплавов.

При малых нагрузках некоторые преобразователи для увеличения КПД могут переходить в режим частотной модуляции (ЧИМ). При этом частота коммутации может уменьшиться до диапазона звуковой частоты. В этом случае индуктор фильтра может генерировать акустический шум, что в некоторых случаях может оказаться неприемлемым.

Возможны две причины возникновения шума. Во-первых, шум возникает в неэкранированных индукторах из-за вибрации проводов обмотки, которую вызывают потоки рассеяния, и в экранированных индукторах из-за взаимного притяжения частей сердечника. Решить проблему позволяет цельнолитьевой дроссель. В нем отсутствуют отдельные части сердечника, а обмотка залита в магнитомягкий порошковый материал. Учитывая, что сердечники индукторов TDK изготавливается из материалов с низким уровнем магнитострикции, такая замена должна дать гарантированно положительный результат.

Второй причиной акустического шума могут стать компоненты из магнитного материала, расположенные настолько близко от индуктора, что на них влияет его поле рассеяния. В этом случае не обойтись без изменения конструкции платы – необходимо удалить эти компоненты от индуктора.

В продуктовую линейку компании входят тысячи силовых индукторов. Чтобы облегчить выбор, на сайте TDK выложены в свободном доступе онлайн-инструменты, в состав которых входят симуляторы, SPICE, LTspice, PSpace, S-параметры, библиотеки, эквивалентные схемы.

В таблице 1 приводятся диапазоны размеров и индуктивностей силовых индукторов общего назначения, а в таблице 2 указаны эти же параметры для силовых индукторов автомобильной электроники, соответствующих стандарту AEC-Q200.

Таблица 1. Индукторы общего назначения

Источник

СОДЕРЖАНИЕ

Описание

L знак равно Φ B я <\ Displaystyle L: = <\ гидроразрыва <\ Phi _ <\ mathbf >> >> .

Материальное уравнение

Переформулируя определение L, приведенное выше, получаем

для L независимо от времени, тока и магнитной индукции.

Таким образом, индуктивность также является мерой величины электродвижущей силы (напряжения), генерируемой при заданной скорости изменения тока. Например, катушка индуктивности с индуктивностью 1 генри создает ЭДС 1 вольт, когда ток через катушку индуктивности изменяется со скоростью 1 ампер в секунду. Обычно это считается определяющим соотношением (определяющим уравнением) индуктора.

Эквивалентность схемы при кратковременном и долгосрочном ограничении

В цепи катушка индуктивности может вести себя по-разному в разный момент времени. Однако обычно легко думать о краткосрочном и долгосрочном ограничениях:

Закон Ленца

Энергия, хранящаяся в индукторе

Одно интуитивное объяснение того, почему возникает разность потенциалов при изменении тока в катушке индуктивности, выглядит следующим образом:

Точно так же, если ток через индуктор уменьшается, напряженность магнитного поля уменьшается, а энергия в магнитном поле уменьшается. Эта энергия возвращается в схему в виде увеличения электрической потенциальной энергии движущихся зарядов, вызывая повышение напряжения на обмотках.

Вывод

Для индукторов с магнитными сердечниками приведенное выше уравнение справедливо только для линейных областей магнитного потока, при токах ниже уровня насыщения индуктора, где индуктивность приблизительно постоянна. Если это не так, необходимо использовать интегральную форму с переменной. L d <\ displaystyle L_ >

Идеальные и настоящие индукторы

Индукторы с ферромагнитными сердечниками испытывают дополнительные потери энергии из-за гистерезиса и вихревых токов в сердечнике, которые увеличиваются с увеличением частоты. При больших токах индукторы магнитного сердечника также показывают внезапное отклонение от идеального поведения из-за нелинейности, вызванной магнитным насыщением сердечника.

Раннее твердотельное электрическое коммутационное и усилительное устройство, называемое насыщающимся реактором, использует насыщение сердечника как средство остановки индуктивной передачи тока через сердечник.

Сопротивление обмотки отображается как сопротивление, включенное последовательно с катушкой индуктивности; это называется DCR (сопротивление постоянному току). Это сопротивление рассеивает часть реактивной энергии. Фактор качества (или Q ) индуктора представляет собой отношение его к индуктивным сопротивлением его сопротивление на данной частоте, и является мерой ее эффективности. Чем выше добротность индуктора, тем ближе он к поведению идеального индуктора. Индукторы с высокой добротностью используются с конденсаторами для создания резонансных цепей в радиопередатчиках и приемниках. Чем выше добротность, тем уже полоса пропускания резонансного контура.

Приложения

Индукторы имеют паразитные эффекты, которые заставляют их отклоняться от идеального поведения. Они создают и страдают от электромагнитных помех (EMI). Их физический размер не позволяет интегрировать их в полупроводниковые микросхемы. Таким образом, использование индукторов в современных электронных устройствах, особенно в компактных портативных устройствах, сокращается. Настоящие катушки индуктивности все чаще заменяются активными цепями, такими как гиратор, который может синтезировать индуктивность с помощью конденсаторов.

Конструкция индуктора

Экранированные индукторы

Индукторы, используемые в системах регулирования мощности, освещении и других системах, требующих условий работы с низким уровнем шума, часто частично или полностью экранированы. В телекоммуникационных цепях, использующих индукционные катушки и повторяющиеся трансформаторы, экранирование индукторов в непосредственной близости снижает перекрестные помехи в цепях.

Индуктор с воздушным сердечником

Радиочастотный индуктор

Чтобы уменьшить паразитную емкость и эффект близости, высокодобротные ВЧ-катушки сконструированы таким образом, чтобы не было большого количества витков, лежащих близко друг к другу, параллельно друг другу. Обмотки радиочастотных катушек часто ограничиваются одним слоем, а витки разнесены друг от друга. Чтобы уменьшить сопротивление из-за скин-эффекта, в мощных индукторах, таких как те, которые используются в передатчиках, обмотки иногда изготавливаются из металлической полосы или трубки с большей площадью поверхности, а поверхность покрывается серебром.

Небольшие индукторы малой силы тока и малой мощности изготавливаются в литых корпусах, напоминающих резисторы. Это может быть простой (фенольный) сердечник или ферритовый сердечник. Омметр легко отличит их от резисторов аналогичного размера по низкому сопротивлению катушки индуктивности.

Индуктор с ферромагнитным сердечником

Индуктор с ламинированным сердечником

Индуктор с ферритовым сердечником

Индуктор с сердечником из порошкового железа

Индуктор с тороидальным сердечником

Переменный индуктор

Индукторы с воздушным сердечником могут использовать скользящие контакты или несколько ответвлений для увеличения или уменьшения количества витков, включенных в цепь, для изменения индуктивности. Тип, который часто использовался в прошлом, но в основном устаревший сегодня, имеет пружинный контакт, который может скользить по оголенной поверхности обмоток. Недостатком этого типа является то, что контакт обычно замыкает один или несколько витков. Эти витки действуют как короткозамкнутая вторичная обмотка одновиткового трансформатора ; индуцируемые в них большие токи вызывают потери мощности.

Удушение

Анализ схемы

Связь между изменяющимся во времени напряжением v ( t ) на катушке индуктивности с индуктивностью L и изменяющимся во времени током i ( t ), проходящим через него, описывается дифференциальным уравнением :

Когда через катушку индуктивности проходит синусоидальный переменный ток (АС), индуцируется синусоидальное напряжение. Амплитуда напряжения пропорциональна произведению амплитуды ( I _P ) тока и частоты ( f ) тока.

В этой ситуации фаза тока отстает от фазы напряжения на π / 2 (90 °). Для синусоид, когда напряжение на катушке индуктивности достигает максимального значения, ток становится равным нулю, а когда напряжение на катушке индуктивности стремится к нулю, ток через нее достигает максимального значения.

Если индуктор подключен к источнику постоянного тока со значением I через сопротивление R (по крайней мере, DCR индуктора), а затем источник тока закорочен, дифференциальное соотношение, приведенное выше, показывает, что ток через индуктор будет разряжаться. с экспоненциальным затуханием :

Реактивность

Икс L знак равно V п я п знак равно ω L я п я п <\ displaystyle X _ <\ mathrm > = <\ frac >> >>> = <\ frac <\ omega LI _ <\ mathrm

>> <Я _ <\ mathrm

>>>>

Икс L знак равно ω L <\ Displaystyle X _ <\ mathrm > = \ omega L>

Реактивное сопротивление измеряется в омах, но называется импедансом, а не сопротивлением; энергия накапливается в магнитном поле при нарастании тока и разряжается при его падении. Индуктивное реактивное сопротивление пропорционально частоте. На низкой частоте реактивное сопротивление падает; при постоянном токе индуктор ведет себя как короткое замыкание. С увеличением частоты реактивное сопротивление увеличивается, и при достаточно высокой частоте реактивное сопротивление приближается к реактивному сопротивлению разомкнутой цепи.

Угловая частота

В приложениях фильтрации по отношению к определенному импедансу нагрузки индуктор имеет угловую частоту, определяемую как:

ж 3 d B знак равно р 2 π L <\ displaystyle f _ <\ mathrm <3 \, дБ>> = <\ frac <2 \ pi L>>>

Анализ цепи Лапласа (s-домен)

При использовании преобразования Лапласа в анализе цепей полное сопротивление идеальной катушки индуктивности без начального тока представлено в области s как:

Если в катушке индуктивности есть начальный ток, он может быть представлен как:

Индукторные сети

Каждый индуктор в параллельной конфигурации имеет одинаковую разность потенциалов (напряжение). Чтобы найти их общую эквивалентную индуктивность ( L _экв ):

Ток через катушки индуктивности, включенные последовательно, остается неизменным, но напряжение на каждой катушке индуктивности может быть разным. Сумма разностей потенциалов (напряжения) равна общему напряжению. Чтобы найти их полную индуктивность:

L е q знак равно L 1 + L 2 + ⋯ + L п <\ Displaystyle L _ <\ mathrm > = L_ <1>+ L_ <2>+ \ cdots + L_ \, \!>

Эти простые соотношения справедливы только тогда, когда нет взаимной связи магнитных полей между отдельными индукторами.

Взаимная индуктивность

поскольку только часть собственного потока связана с другим. Эта доля называется «Коэффициент магнитной связи (K)» или «Коэффициент связи».

Формулы индуктивности

В таблице ниже перечислены некоторые распространенные упрощенные формулы для расчета приблизительной индуктивности нескольких конструкций индукторов.

Термин B скорее вычитает, чем складывает.

Для относительной проницаемости μ _r = 1 (например, Cu или Al ).

Источник