Induktory

Induktory umožňují akumulaci elektrické energie v magnetickém poli. Typickými aplikacemi jsou vyhlazovací filtry a různé selektivní obvody.

Elektrické charakteristiky indukčních cívek jsou dány jejich konstrukcí, vlastnostmi materiálu magnetického jádra a jeho konfigurací, počtem závitů cívky.

Níže jsou uvedeny hlavní faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru induktoru:

a) požadovaná hodnota indukčnosti (H, mH, mkГ-n. nHn),

b) maximální proud cívky. Vysoký proud je velmi nebezpečný kvůli nadměrnému zahřívání, které poškozuje izolaci vinutí. Navíc, pokud je proud příliš velký, může dojít k nasycení magnetického obvodu magnetickým tokem, což povede k výraznému snížení indukčnosti,

c) přesnost indukčnosti,

d) teplotní koeficient indukčnosti,

e) stabilita určená závislostí indukčnosti na vnějších faktorech,

f) aktivní odpor drátu vinutí,

g) Q-faktor cívky. Obvykle je definován při pracovní frekvenci jako poměr indukčního a aktivního odporu,

h) frekvenční rozsah cívky.

RF induktory se v současné době vyrábí pro hodnoty s pevnou frekvencí s indukčnostmi od 1 μH do 10 mH. Pro ladění rezonančních obvodů je žádoucí mít cívky s nastavitelnou indukčností.

V obvodech ladění nástrojů se používají jednovrstvé induktory s otevřeným magnetickým obvodem.

Vícevrstvá vinutí otevřeného magnetického obvodu se používají ve filtrech a vysokofrekvenčních transformátorech. Pancéřované vícevrstvé tlumivky s feritovým jádrem se používají v nízko a středně propustných filtrech a transformátorech a podobná vinutí, ale s ocelovým jádrem, se používají ve vyhlazovacích tlumivkách a dolnopropustných filtrech.

Indukční vzorce

Hlavní aproximační vztahy používané při návrhu induktorů jsou následující.

1. Parametry jednovrstvých induktorů, kde je poměr délky k průměru větší než 5, jsou definovány jako

kde L — indukčnost, μH, M — počet závitů, d — průměr cívky, cm, l — délka vinutí, viz.

2. Parametry vícevrstvých induktorů, kde je poměr průměru k délce větší než 1, jsou definovány jako

kde L — indukčnost, μH, n — počet závitů, dm — střední průměr cívky, cm, e — tloušťka cívky, viz.

Jednovrstvé a vícevrstvé cívky s otevřeným feritovým magnetickým obvodem budou mít indukčnost 1,5 až 3krát větší, v závislosti na vlastnostech a konfiguraci jádra. Místo feritového jádra umístěno mosazné jádro. sníží indukčnost až o 60-90% ve srovnání s jeho bezjádrovou hodnotou.

Feritové jádro lze použít ke snížení počtu závitů při zachování stejné indukčnosti.

Při výrobě cívek s indukčností 100 μH až 100 mH pro nízké a střední frekvence se doporučuje použít jádrová feritová pancéřová jádra řady KM. V tomto případě se magnetický obvod skládá ze dvou misek namontovaných vedle sebe, ke kterým je připevněna jednodílná cívka, dva upevňovací držáky a seřizovací tyč.

Požadovanou indukčnost a počet závitů lze vypočítat ze vzorců

kde N je počet závitů, L — indukčnost, nH, Al — koeficient indukčnosti, nH/vit.

Vždy byste měli pamatovat na to, že před výpočtem indukčnosti je třeba určit počet závitů, které se na danou cívku vejdou.

Čím menší je průměr drátu, tím větší je počet závitů, ale tím větší je odpor drátu a samozřejmě jeho zahřívání vlivem uvolněného výkonu rovného Az2R... Efektivní hodnota proudu cívky by neměla překročit 100 mA pro drát o průměru 0,2 mm. 750 mA — pro 0,5 mm a 4 A — pro 1 mm.

Malé poznámky a tipy

Indukčnost vinutí s ocelovým jádrem se velmi rychle snižuje s rostoucím stejnosměrným proudem ve vinutí. To je třeba vzít v úvahu zejména při návrhu vyhlazovacích filtrů napájecího zdroje.

Maximální proud induktoru závisí na okolní teplotě a umožňuje manželkám klesat, jak se zvyšuje. Pro zajištění spolehlivého provozu zařízení je proto třeba zajistit velkou proudovou rezervu.

Feritová toroidní jádra jsou účinná pro výrobu filtrů a transformátorů nad 30 MHz. V tomto případě se vinutí skládá pouze z několika závitů.

Když je použit jakýkoli typ drátu, část siločar magnetického pole není uzavřena podél magnetického obvodu, ale skrz prostor kolem něj. Tento efekt je zvláště výrazný v případě otevřených magnetických obvodů. Všimněte si, že tato rozptylová magnetická pole jsou zdrojem rušení, takže jádra musí být v zařízení umístěna tak, aby toto rušení co nejvíce omezila.

Induktory mají určitou parazitní kapacitu, která tvoří oscilační obvod v kombinaci s indukčností cívky. Rezonanční frekvence takového obvodu pro různé typy induktorů se může lišit od 20 kHz do 100 MHz.