Чему равна индуктивность катушки

ЭДС самоиндукции зависит от скорости изменения силы тока в эл.цепи, от свойств проводника
(размеров и формы) и от относительной магнитной проницаемости среды, в которой находится проводник.

Физическая величина, показывающая зависимость ЭДС самоиндукции от размеров и формы проводника и от среды, в которой находится проводник, называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью.

Индуктивность – физ. величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 Ампер за 1 секунду.

Также индуктивность можно рассчитать по формуле:

где Ф – магнитный поток через контур, I – сила тока в контуре.

Единицы измерения индуктивности в системе СИ:

Индуктивность катушки зависит от: числа витков, размеров и формы катушки и от относительной магнитной проницаемости среды

Индуктивность взаимная – величина, характеризующая магнитную связь двух или более электрических цепей (контуров). Если имеется два проводящих контура , то часть линий магнитной индукции, создаваемых током в первом контуре, будет пронизывать площадь, ограниченную вторым контуром (т. е. будет сцеплена с контуром 2).

Магнитный поток Ф12 через контур 2, созданный током I1 в контуре 1, прямо пропорционален току:

Коэффициент пропорциональности M12 зависит от размеров и формы контуров 1 и 2, расстояния между ними, их взаимного расположения, а также от магнитной проницаемости окружающей среды и называется взаимной индуктивностью или коэффициентом взаимной индукции контуров 1 и 2. В системе СИ И. в. измеряется в Генри.

Трансформаторная ЭДС. Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Линии индукции магнитного поля, создаваемого переменным током в первичной обмотке, благодаря наличию сердечника практически без потерь пронизывают витки вторичной обмотки. Поскольку магнитный поток во вторичной обмотке изменяется со временем (т.к. в первичной обмотке переменный ток), то согласно закону Фарадея в ней возбуждается ЭДС индукции. Трансформатор может работать только на переменном токе, т.к. магнитный поток, созданный постоянным током, не изменяется с течением времени.

Пусть первичная обмотка трансформатора подключена к источнику тока с переменной ЭДС E1 и с действующим значением напряжения U1. На вторичной обмотке ЭДС E2 и напряжение U2.

следует, что напряжение на обмотке равно

где r — сопротивление обмотки. При изготовлении трансформатора сопротивление первичной обмотки r1 делают очень малым, поэтому часто им можно пренебречь. Тогда

Если пренебречь потерями магнитного потока в сердечнике, то в каждом витке вторичной обмотки будет индуцироваться точно такая же ЭДС индукции e1, как и ЭДС индукции e2 в каждом витке первичной обмотки, т.е. e1 = e2. Следовательно, отношение ЭДС в первичной E1 и вторичной E2 обмотках равно отношению числа витков в них:

Трансформаторный ток. Токи обмоток обратно пропорциональны числам витков (I1/I2 приблиз = w1/w2 = 1/n). С увеличением тока активно-индуктивного приемника вторичное напряжение несколько снижается.

Индуктивность

Индуктивность катушки единицы измерения

Рис.1.11. К определению магнитного потока рассеяния в катушке с ферромагнитным сердечником

часть магнитного потока катушки замыкается не по сердечнику, а по воздуху. Эта часть потока носит название потока рассеивания Фр (рис. 1.11). Таким образом, полный поток, сцепленный с витками катушки равен

На основании закона Ома для магнитной цепи (1.7) можно написать выражение для потока рассеяния:

.То есть поток рассеяния

, в отличие от потока

в сердечнике, совпадает по фазе с током и связан с ним линейной зависимостью. Следовательно, на векторной диаграмме вектор потока

будет совпадать с вектором тока

Индуктивность катушки единицы измерения

Рис.1.12. Векторная диаграмма магнитных потоков, ЭДС и токов катушки с ферромагнитным сердечником

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8456 –

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Понятие индуктивности. Единицы измерения. Катушки индуктивности. (10+)

Индуктивность. Понятие. Единицы измерения

Материал является пояснением и дополнением к статье:
Единицы измерения физических величин в радиоэлектронике
Единицы измерения и соотношения физических величин, применяемых в радиотехника.

Индуктивность катушки единицы измерения

В самом начале изучения электричества исследователи заметили, что мотки провода при подаче на них напряжения ведут себя странно. Сила тока через них не подчиняется классическому закону Ома. Электрический ток не возникает сразу после подачи напряжения, а нарастает постепенно со временем. Прекратить этот ток тоже непросто. При разрыве цепи возникает искра в месте разрыва. Создается впечатление, что электрический ток в мотке провода обладает инерцией. Теоретические изыскания подтвердили это наблюдение. В катушках индуктивности после подачи на них напряжения происходит накопление энергии в магнитном поле и постепенный рост электрического тока. Если внешний источник отключить, то катушка продолжает поддерживать на своих вывода напряжение достаточное для постепенного убывания силы тока по мере исчерпания накопленной энергии. Если в цепи разрыв, то скачек напряжения может быть очень большим. Теоретические он должен быть бесконечным, но на практике либо происходит пробой места разрыва или изоляции самой катушки, либо вся энергия поглощается паразитными емкостями между витками.

Если подключить катушку индуктивности к батарейке, а потом разорвать цепь, держа одной рукой за один контакт места разрыва, а другой рукой – за другой, то Вы получите ощутимый удар тока. Если катушка обладает большой индуктивности и хорошими параметрами, то Вас может даже убить, хотя вроде бы в Ваших руках обычная батарейка. Кстати на этом эффекте основана работа электрошокера.

Понятие индуктивности

Вашему вниманию подборка материалов:

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

[Изменение силы тока в катушке индуктивности, А] = [Напряжение на катушке индуктивности, В] * [Время действия напряжения, с] / [Индуктивность катушки, Гн]

Индуктивность измеряется в Генри (Гн), Henry (H). Электрический ток через электронный компонент индуктивностью в один Генри, вырастет на один Ампер при условии действия напряжения в один Вольт в течение одной секунды.

Не только катушки проявляют индуктивность. Существуют также интегральные схемы, изменение тока через которые пропорционально напряжению, умноженному на время. Это гираторы

Сила тока через катушку индуктивности (дроссель) не может измениться мгновенно. Этот эффект необходимо учитывать при проектировании переключательных и импульсных схемах. Всегда следует предусматривать цепи, через которые будет отводиться энергия, накопленная в магнитном поле дросселя. Если транзистор или другой коммутирующий элемент подключен последовательно с катушкой индуктивности и быстро закрывается, то на нем возможен всплеск напряжения, способный привести к пробою. Это происходит при работе с трансформаторами, дросселями, электромагнитными реле, которые содержат электромагниты с катушками. Для уменьшения всплеска применяются шунтирующие или демпфирующие цепи.

В некоторых источниках написано, что индуктивность может быть только положительной. Это, конечно же, неправда. Применяя преобразователь полного импеданса в противоположный, и подключив к нему катушку индуктивности или гиратор, мы запросто получим электронный прибор, сила тока через который будет снижаться со временем в условиях приложенного положительного напряжения, может стать вообще отрицательной. Эта схема будет демонстрировать отрицательную индуктивность. Другое дело, что намотать катушку с отрицательной индуктивностью нельзя, так как индуктивность пропорциональна квадрату числа витков, а мотать мнимое число витков мы не умеем.

Расчет катушки индуктивности — онлайн-калькулятор

Расчет катушки индуктивности без сердечника при помощи онлайн-калькулятора — рассчитать многослойную катушку индуктивности на количество витков, сопротивление.

Все калькуляторы
Также можно рассчитать

  • Конфигурация
  • Расчёт
  • Сохранить
  • Справка
  • Партнерские скидки
  • Виджет на сайт
  • Комментарии

Запуск приложения
Выберите способ сохранения

Скачать PDF
Скачать расчёт с выбранными параметрами в формате PDF — чертежи + данные.

Поделиться
Поделиться ссылкой на расчёт в Facebook, ВКонтакте, Google+ и т.д.

Сканировать QR-код
Получить ссылку на расчет с параметрами через сканирование QR-кода
Разместите калькулятор у себя на сайте БЕСПЛАТНО

Катушка индуктивности — это пассивный электронный компонент, в виде намотанного в спираль изолированного проводника. Основной характеристикой катушки является индуктивность, т.е. способность преобразования электрической энергии в энергию магнитного поля, измеряется в Генри (Гн). Катушка может иметь цилиндрический или тороидальный каркас (сердечник) из феррита, который позволяет в разы повысить индуктивность катушки. Также, индуктивность катушки прямо пропорциональна линейным размерам катушки, магнитной проницаемости сердечника и квадрату числа витков намотки. Обращаем внимание, что важным условием работы устройства является наличие изоляции между витками катушки, они не должны замыкаться друг с другом.

При помощи калькулятора расчета индуктивности катушки онлайн можно вычислить количество витков и слоев обмотки, общую длину проводника, а также сопротивление катушки постоянному току по требуемым значениям индуктивности. Метод расчета основан на формуле решения эллиптических интегралов Максвелла, в котором катушка представляется как множество соосных бесконечно тонких круговых проводников. Вычисления справедливы для однослойных и многослойных катушек без сердечника. Теоретическое обоснование представлено ниже.

Обращаем внимание, в нашем калькуляторе учитывается расширение диаметра катушки для каждого последующего слоя. Эта поправка влияет на увеличение длины витка, и соответственно на общую длину провода и активное сопротивление катушки индуктивности.

Расчет индуктивности катушки

  • L – индуктивность катушки;
  • D – диаметр витка;
  • N – число витков;
  • g – количество слоев;
  • h – длина проводника.

Как рассчитать индуктивность катушки?

  1. Введите требуемую индуктивность в соответствующих единицах измерения.
  2. Введите диаметр каркаса.
  3. Введите длину намотки.
  4. Укажите диаметр проводника по сердцевине и по изоляции.
  5. Нажмите кнопку «Рассчитать»

Смежные нормативные документы:

  • ГОСТ 28997-91 «Сердечники для катушек индуктивности и трансформаторов»
  • ГОСТ Р МЭК 1007-96 «Трансформаторы и катушки индуктивности»
  • ГОСТ Р 52002-2003 «Электротехника»

Как рассчитать индуктивность

Подобно тому, как обладающее массой тело в механике сопротивляется ускорению в пространстве, проявляя инерцию, так же и индуктивность препятствует изменению тока в проводнике, проявляя ЭДС самоиндукции. Именно ЭДС самоиндукции противится как уменьшению тока, стремясь поддержать его, так и возрастанию тока, стремясь его уменьшить.

Дело в том, что в процессе изменения (увеличения или уменьшения) тока в контуре, изменяется и создаваемый этим током магнитный поток, локализованный главным образом в ограниченной данным контуром области. А раз магнитный поток возрастает или уменьшается, то он и наводит ЭДС самоиндукции (по правилу Ленца — против причины его вызывающей, то есть против упомянутого вначале тока) все в этом же контуре. А индуктивностью L здесь называют коэффициент пропорциональности между током I и полным магнитным потоком Ф, этим током порождаемым:

Магнитный поток

Итак, чем выше индуктивность контура — тем сильнее он, возникающим магнитным полем, препятствует изменению тока (это самое поле и создающему), и значит на изменение тока через бОльшую индуктивность, при одном и том же приложенном напряжении, потребуется больше времени. Верно и такое утверждение: чем выше индуктивность — тем большее напряжение возникнет на концах контура при изменении магнитного потока сквозь него.

Индуктивность

Допустим, мы изменяем магнитный поток в определенной области с постоянной скоростью, тогда охватывая эту область разными контурами, большее напряжение получим на том контуре, индуктивность которого больше (на этом принципе работает трансформатор, катушка Румкорфа и т.д.).

Катушка Румкорфа

Но как же рассчитать индуктивность контура? Как найти коэффициент пропорциональности между током и магнитным потоком? Первым делом вспомним, что индуктивность изменяется в Генри (Гн). На выводах контура индуктивностью 1 генри, если ток в нем изменить на один ампер за секунду, возникнет напряжение 1 вольт.

Величина индуктивности зависит от двух параметров: от геометрических размеров контура (длина, ширина, количество витков и т. д.) и от магнитных свойств среды (если например внутри катушки есть ферритовый сердечник — индуктивность ее будет больше, нежели если сердечника внутри нет).

Для расчета изготавливаемой индуктивности необходимо знать, какой формы будет сама катушка, и какой магнитной проницаемостю будет обладать среда внутри нее (относительная магнитная проницаемость среды — это коэффициент пропорциональности между магнитной проницаемостью вакуума и магнитной проницаемостью данной среды. Для разных материалов она, конечно, разная).

Давайте рассмотрим формулы для расчета индуктивностей наиболее распространенных форм катушек (цилиндрический соленоид, тороид и длинный проводник).

Вот формула для расчета индуктивности соленоида — катушки, у которой длина значительно превосходит диаметр:

Формула для расчета индуктивности соленоида

Как видно, зная количество витков N, длину намотки l и площадь сечения катушки S, найдем приблизительную индуктивность катушки без сердечника или с сердечником, при этом магнитная проницаемость вакуума есть величина постоянная:

Магнитная проницаемость вакуума

Индуктивность тороидальной катушки, где h – высота тороида, r – внутренний диаметр тороида, R – наружный диаметр тороида:

Индуктивность тороидальной катушки

Индуктивность тонкого проводника (радиус сечения сильно меньше длины), где l — длина проводника, а r – радиус его сечения. Мю с индексами i и e – относительные магнитные проницаемости внутренней (internal, материал проводника) и внешней (external, материал снаружи проводника) сред:

Индуктивность тонкого проводника

Таблица относительных магнитных проницаемостей поможет вам прикинуть, какой индуктивности можно ожидать от контура (проводника, катушки), применив тот или иной магнитный материал в качестве сердечника:

Таблица относительных магнитных проницаемостей

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Ресчет катушек индуктивности (однослойных, цилиндрических)

 Расчет индуктивности катушек (однослойных, многослойных)

Рис. 1. Пример однослойной катушки индуктивности.

Все приведенные выше соображения справедливы при намотке катушек без ферритовых сердечников. Расчет однослойных цилиндрических катушек производится по формуле:

 Расчет индуктивности катушек (однослойных, многослойных)

  • L — индуктивность катушки, мкГн;
  • D — диаметр катушки, см;
  • I — длина намотки катушки, см;
  • n — число витков катушки.

При расчете катушки могут встретиться два случая:

  • а) по заданным геометрическим размерам необходимо определить индуктивность катушки;
  • б) при известной индуктивности определить число витков и диаметр провода катушки.

В первом случае все исходные данные, входящие в формулу, известны, и расчет не представляет затруднений.

Пример. Определим индуктивность катушки, изображенной на рис. 1; для этого подставим в формулу все необходимые величины:

 Расчет индуктивности катушек (однослойных, многослойных)

Во втором случае известны диаметр катушки и длина намотки, которая, в свою очередь, зависит от числа витков и диаметра провода.

Поэтому расчет рекомендуется вести в следующей последовательности. Исходя из конструктивных соображений определяют размеры катушки, диаметр и длину намотки, а затем рассчитывают число витков по формуле:

 Расчет индуктивности катушек (однослойных, многослойных)

После того как будет найдено число витков, определяют диаметр провода с изоляцией по формуле:

 Расчет индуктивности катушек (однослойных, многослойных)

  • d — диаметр провода, мм,
  • l — длина обмотки, мм,
  • n — число витков.

Пример. Нужно изготовить катушку диаметром 1 см при длине намотки 2 см, имеющую индуктивность 0,8 мкГн. Намотка рядовая виток к витку.

Подставив в последнюю формулу заданные величины, получим:

 Расчет индуктивности катушек (однослойных, многослойных)

 Расчет индуктивности катушек (однослойных, многослойных)

Если эту катушку наматывать проводом меньшего диаметра, то нужио полученные расчетным путем 14 витков разместить по всей длине катушки (20 мм) с равными промежутками между витками, т. е. с шагом намотки.

Индуктивность данной катушки будет на 1—2% меньше номинальной, что следует учитывать при изготовлении таких катушек. При намотке в случае необходимости более толстым проводом, чем 1,43 мм, следует сделать новый расчет, увеличив диаметр или длину намотки катушки.

Возможно, также придется увеличить и то и другое одновременно, пока не будут получепы необходимые габариты катушки, соответствующие заданной индуктивности.

Следует заметить, что по приведенным пыше формулам рекомендуется рассчитывать такие катушки, у которых длина намотки l равна или больше половины диаметра. Если же длина намотки меньше D половины диаметра то более точные результаты можно получить по формулам:

 Расчет индуктивности катушек (однослойных, многослойных)

Как произвести пересчет катушек индуктивности (однослойных, цилиндрических)

Необходимость в пересчете катушек индуктивности возникает при отсутствии нужного диаметра провода, указанного в описании конструкции, и замене его проводом другого диаметра; при изменении диаметра каркаса катушки.

Если отсутствует провод нужного диаметра, что является наиболее частой причиной пересчета катушек, можно воспользоваться проводом другого диаметра.

Изменение диаметра провода в пределах до 25% в ту или другую сторону вполне допустимо и в большинстве конструкций не отражается на качестве их работы. Более того, увеличение диаметра провода допустимо во всех случаях, так как оно уменьшает омическое сопротивление катушки и повышает ее добротность.

Уменьшение же диаметра ухудшает добротность и увеличивает плотность тока на единицу сечения провода, которая не может быть больше определенной допустимой величины.

Пересчет числа витков однослойной цилиндрической катушки при замене провода одного диаметра другим производится по формуле:

 Расчет индуктивности катушек (однослойных, многослойных)

  • n — повое число витков катушки;
  • n1 — число витков катушки, указанное в описании;
  • d— диаметр имеющеюся провода;
  • d1 — диаметр провода, указанный в описании.

В качестве примера произведем пересчет числа витков катушки, изображенной на рис. 1, для провода диаметром 0,8 мм:

 Расчет индуктивности катушек (однослойных, многослойных)

(длина намотки l= 18 X 0,8 = 14,4 мм, или 1,44 см).

Таким образом, число витков и длина намотки несколько уменьшились. Для проверки правильности пересчета рекомендуется выполнить новый расчет катушки с измененным диаметром провода:

 Расчет индуктивности катушек (однослойных, многослойных)

При пересчете катушки, связанном с изменением ее диаметра, следует пользоваться процентной зависимостью между диаметром и числом витков катушки.

Эта зависимость заключается в следующем: при увеличении диаметра катушки на определенное число процентов количество витков ее уменьшается на столько же процентов, и, наоборот, при уменьшении диаметра увеличивается число витков на равное число процентов. Для упрощения расчетов за диаметр катушки можно принимать диаметр каркаса.

 Расчет индуктивности катушек (однослойных, многослойных)

Рис. 2. Катушки индуктивности. Пример.

Так, для примера произведем пересчет числа витков катушки (рис. 2, а), имеющей диаметр 1,5 см, на диаметр, равный 1,8 см (рис. 2, б). Согласно условиям пересчета диаметр каркаса увеличивается на 3 мм, или на 20%.

Следовательно, для сохранения неизменной величины индуктивности этой катушки при намотке ее на каркасе большего диаметра нужно уменьшить число витков на 20%, или на 8 витков. Таким образом, новая катушка будет иметь 32 витка.

Проверим пересчет н установим погрешность, допущенную в результате пересчета. Катушка (см. рис. 2, а) имеет индуктивность:

 Расчет индуктивности катушек (однослойных, многослойных)

Новая катушка на каркасе с увеличенным диаметром:

 Расчет индуктивности катушек (однослойных, многослойных)

Ошибка при пересчете составляет 0,25 мкГн, что вполне допустимо для расчетов в радиолюбительской практике.

Литература: В. Г. Бастанов — 300 практических советов, 1992.

Индуктивность плоской катушки

Определение индуктивности плоской катушки

Определение индуктивности плоской катушки, D1 – внутренний диаметр, D2 – внешний диаметр, D – средний диаметр, t – толщина намотки.

В данном случае в качестве плоской катушки представлена идеализированная катушка, длина намотки которой приняли равной нулю l = 0, тогда индуктивность такой катушки можно вычислить по следующей формуле

где μ0 – магнитная постоянная, μ0 = 4π•10 -7 Гн/м;

ω – число витков соленоида;

D – средний диаметр катушки, м;

Ψ – коэффициент, который зависит от отношения ρ = t/D­;

t – толщина намотки катушки.

Коэффициент Ψ зависит от соотношения толщины намотки t и среднего диаметра катушки D

При небольшой толщине намотки, когда ρ < 0,5

При большой толщине намотки, когда ρ > 0,5

где γ – коэффициент учитывающий соотношение внешнего и внутреннего диаметров обмотки катушки

Пример. Рассчитаем плоскую катушку со средним диаметром D = 5 см и толщиной намотки t = 1 см, состоящую из ω = 20 витков.

Выражения для индуктивности тонкой катушки позволяют рассчитать индуктивность и большинства катушек с малой длиной и большой толщиной обмоток.

Индуктивность круговой катушки прямоугольного сечения

Теперь перейдём от идеализированных катушек к реальным, которые в своем сечении представляют собой прямоугольник

Расчёт индуктивности катушки

Индуктивность прямоугольной катушки.

Катушку прямоугольного сечения можно представить в виде соленоида с ненулевой толщиной обмотки t ≠ 0, либо в виде плоской катушки с ненулевой длиной l ≠ 0, поэтому рассчитать необходимую катушку можно либо как соленоид, либо как плоскую катушку, а затем внести поправку.

Таким образом, индуктивность прямоугольной катушки можно вычислить по следующей формуле

где L0 – индуктивность идеальной катушки (соленоида или плоской катушки) в зависимости от α = l/Dcp;

l – длина катушки, м;

Dcp – средний диаметр катушки, м;

∆ — поправка на форму катушки.

В принципе реальную катушку индуктивности, в зависимости от отношения длины намотки l к среднему диаметру Dcp, можно разделить на несколько типов:

1. Длинная катушка, у которой α > 0,75.

2. Короткая катушка, имеющая α < 0,75 и γ < 1.

3. Очень короткая катушка, имеет α 1.

Рассмотрим каждый случай по отдельности.

Катушка индуктивности

Как следует из названия, катушка индуктивности представляет из себя именно катушку, то есть имеется некоторое количество витков проводника (обычно медного) намотанных на каркасе. Причем наличие изоляции между витками и каркасом является важнейшим условием. Кроме того витки катушки индуктивности не должны замыкаться между собой. Чаще всего витки наматываются на тороидальный или цилиндрический каркас.

Винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого проводника, обладает значительно большой величиной индуктивности при относительно малом уровне емкости и низком активном сопротивлении.

Индуктивность катушки прямо пропорциональна квадрату числа витков, так как с увеличением количества витков увеличивается, число магнитных силовых линий, и число пересечений каждой силовой линии с проводником.
— увеличивается с увеличением площади витка, так как возрастает уровень магнитного потока в катушке.
— уменьшается с увеличением осевой длины катушки, так как, чем она выше, тем меньшее число витков на единицу ее осевой длины и, следовательно, тем ниже магнитный поток.

Если в катушку добавить железный или стальной сердечник, то величина индуктивности возрастет многократно.

Разновидностей таких катушексуществуют великое множество. Они бывают высокочастотные, низкочастотные, с подстроечными сердечникам, с отводами, и рассчитанными на большие напряжения. Катушки для СВЧ техники называют микрополосковыми линиями. Они совсем не похожи на обычную индуктивность. (правый рисунок)

бескаркасные катушки микрополосковые линии

Катушка индуктивности с сердечником может выглядеть так — рисунок слева, а с подстроечным сердечником, как на фотографии справа. Величина индуктивности в случае с подстроечным сердечником меняется в небольших пределах. Подстроечные катушки используются в схемах, где необходима одноразовая подстройка. В дальнейшем ее обычно не регулируют.

Катушка с сердечником простым и подстроечным

Одной из разновидностей катушки индуктивности является соленоид, почитать об его устройстве и способах его управления можно перейдя по ссылке.

Индуктивность. Соединение катушек и формулы для расчета

Последовательное соединение катушек индуктивности

Суммарная индуктивность двух или более катушек, соединенных последовательно и расположенных на определенном расстоянии друг от друга так, что их магнитные поля не пересекали витки соседей, равна сумме их индуктивностей.

Параллельное соединение катушек

при параллельном их соединении и при соблюдении того же условия отсутствие магнитного взаимодействия относительно их расположения, расчет осуществляем по формулам:

Индуктивность. Соединение катушек при условии взаимного влияния их магнитных полей

Если катушки, соединенные в электрическую цепь последовательно, находятся близко друг к другу, и так, что часть магнитного потока одной пронизывает витки другой, т. е. между катушками присутствует индуктивная связь, то для расчета их общей индуктивности данная выше формула уже не подойдет. При таком расположении могут возникнуть два частных случая:
Магнитные потоки катушек в цепи имеют одинаковые направления
Или наооборот их потоки направлены навстречу друг другу

Любой их них будет иметь место в зависимости от направления витков катушек и от направлений протекания токов в них.

Если обе катушки намотаны в одну сторону и токи в них протекают в одном попутном направлении, то-есть когда магнитные потоки направлены в одну сторону. При этих факторах витки каждой катушки будут пронизываться своим потоком и частью потока соседа, т. е. магнитные потоки в обоих катушках будут выше по сравнению с отсутствием индуктивной связи. Поэтому общая индуктивность схемы будет выше суммы ее составляющих отдельных катушек. Наоборот, когда потоки направлены навстречу друг другу, общая индуктивность схемы будет ниже суммы L отдельных катушек.

В первом случае, в расчетной формуле ставится знак плюс, а во втором знак минус.

Величина М приведенная в формуле, называется коэффициентом взаимной индукции, представляет собой некоторую добавочную индуктивность, обусловленную частью магнитного потока, общей для обеих катушек.

На явлении взаимоиндукции основан принцип работы вариометра. Он состоит из двух катушек, общая L которых может, по необходимости, плавно регулироваться в некотором диапазоне. В радиолюбительской практике вариометры используют для настройки колебательных контуров самодельных радиоприемников и передатчиков.

Индуктивное сопротивление катушки

Индуктивное сопротивление отличается от классического омического тем, что при протекании через индуктивность переменного тока отсутствуют потери мощности.

В реальных условиях любая катушка индуктивности обладает и реальным омическим сопротивлением. Но если оно не очень большое по сравнению с индуктивным сопротивлением, то им можно условно пренебречь.

При этом происходит следующий эффект: в течение первой четверти периода, когда ток увеличивается, магнитное поле потребляет энергию из цепи, а в течение следующей четверти , когда ток снижается, возвращает ее в цепь. Поэтому, в среднем за период в индуктивном сопротивлении мощность не расходуется. Поэтому индуктивное сопротивление получило название реактивного.

Индуктивное сопротивление одной и той же катушки будет отличаться для переменных токов разных частот. Чем выше частота , тем большее влияние на схему оказывает индуктивность и тем выше будет индуктивное сопротивление катушки. Наоборот, чем ниже частота переменного тока, тем индуктивное сопротивление ниже. При нулевой частоте (постоянный ток), индуктивное сопротивление нулевое.

Индуктивное сопротивление в формулах электротехники, обозначается как XL и измеряется в омах.

где XL — индуктивное сопротивление в омах; f—частота переменного тока в гц; L — индуктивность катушки в генри

Величину 2π×f называют круговой частотой и обозначают буквой ω (омега). Поэтому формулу выше можно представить так:

Отсюда следует, что при протекании через катушку постоянного тока (ω = 0). Поэтому, если, требуется пропустить по цепи постоянный ток, задержав переменный, то в цепь вводят последовательно катушку индуктивности.

Для преграждения пртекания токов низких звуковых частот используют катушки с железным сердечником, так называемые дроссели низкой частоты (НЧ), а для высоких радиочастот уже без железного сердечника, которые называют дроссели высокой частоты (ВЧ).

Катушка индуктивности в цепи переменного тока

Если она стоит в цепи переменного тока, то в ней, фаза тока всегда будет отставать от напряжения. В курсе этой лекции рассмотрим причины отставания фазы тока на элементарном примере, когда в идеальной цепи есть только индуктивное сопротивление, а омическое сопротивление отсутствует, точнее омическим сопротивлением провода катушки пренебрегаем, так как оно очень низкое.

Основные размеры катушек — справочные сведения

В однослойной катушке индуктивности диаметр D представляет собой диаметр окружности, образуемой осевой линией активного сечения провода. На высоких частотах этот диаметр равен внутреннему диаметру витков (диаметр каркаса или d1).

Длина катушки l это расстояние между осевыми линиями крайних витков. Обычно d0- диаметр провода (без учета изоляции). Шаг намотки τ — расстояние между осевыми линиями соседних витков. Из-за неплотности, для расчетов вводится специальный поправочный коэффициент α так называемый — коэффициент неплотности. Он помогает найти длину катушки с намотанным проводом. Значения коэффициента представлены ниже.

Размеры многослойной катушки индуктивности определяются величиной наружного диаметра D, внутреннего D0, Радиальной глубиной t и длиной намотки l. Dср — средний диаметр. N — число витков. Все размеры всегда в мм.

Индуктивность и как ее маркируют

Предлагаемые справочные сведения по маркировке дросселей и индуктивностей будут особенно полезны радиолюбителям и электронщикам при ремонте радиоприемников и аудиотехники. Да и в других электронных устройствах они не редко встречаются.

Измерение мультиметром

Индуктивность может быть измерена с использованием различных методов и приборов. Один из простых способов — использование мультиметра. Алгоритм измерения следующий:

  1. Установить мультиметр в режим измерения L.
  2. Отключить катушку от питания и подключить ее к мультиметру.
  3. Убедиться, что все подключения выполнены правильно.
  4. Если это возможно, то нужно постепенно увеличивать частоту сигнала. Если нет — использовать стандартную.
  5. Приложить измерительные щупы к соответствующим выводам катушки. Их у нее два: один для подключения к источнику питания, а другой для подключения к нагрузке или земле. Обязательно нужно убедиться, что положительный и отрицательный выводы подключены к правильным клеммам мультиметра.
  6. Сделать измерения, нажав кнопку на мультиметре. Найти нужное значение.
  7. Оценить результаты измерения. Определяемая индуктивность высветится на экране в соответствующих единицах (генри, миллигенри или микрогенри), в зависимости от диапазона настроек.

Измерение индуктивности

Измерение индуктивности

Применение катушек

Они находят применение в различных областях и сферах, в числе которых электроника, электротехника, телекоммуникации, автоматизация и пр. Катушки используются для:

  • Фильтрации сигналов. Например, для подавления нежелательных частотных составляющих сигнала.
  • Создания резонанса и усиления определенных частот сигнала.
  • Хранения энергии. Используются в цепях хранения энергии, таких как индуктивные аккумуляторы и системы бесперебойного питания (ИБП).
  • Трансформаторов. Применяются в трансформаторах для передачи и преобразования электрической энергии между различными цепями и уровнями напряжения.
  • Управления током и напряжением. Применяются в цепях управления для стабилизации и регулировки тока и напряжения.

Одним из самых известных применений индуктивных катушек является использование в системах зажигания транспортных средств. В них индуктор играет роль импульсного трансформатора. Его назначение — преобразовывать аккумуляторное напряжение 12 В в высокое напряжение, достигающее нескольких десятков тысяч вольт, необходимое для создания искры в свече зажигания.

Схема системы зажигания

Схема системы зажигания

Импульсный трансформатор, который состоит из катушек индуктивности, является основой такого устройства, как электрошокер. Здесь он также преобразовывает низкое напряжение от батарейки в импульс слабого тока, но довольно высокого напряжения.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий