Induktorji

Induktorji omogočajo shranjevanje električne energije v magnetnem polju. Tipične aplikacije so gladilni filtri in različna selektivna vezja.

Električne značilnosti induktivnih tuljav so določene z njihovo zasnovo, lastnostmi materiala magnetnega jedra in njegove konfiguracije ter številom obratov tuljave.

Spodaj so glavni dejavniki, ki jih je treba upoštevati pri izbiri induktorja:

a) zahtevana vrednost induktivnosti (H, mH, mkG-n. nHn),

b) največji tok tuljave. Visok tok je zelo nevaren zaradi prekomernega segrevanja, ki poškoduje izolacijo navitij. Poleg tega, če je tok prevelik, lahko pride do nasičenja magnetnega kroga z magnetnim tokom, kar bo povzročilo znatno zmanjšanje induktivnosti,

(c) natančnost induktivnosti,

d) temperaturni koeficient induktivnosti,

e) stabilnost, določena z odvisnostjo induktivnosti od zunanjih dejavnikov,

f) aktivni upor žice za navijanje,

g) Q-faktor tuljave. Običajno je opredeljena pri delovni frekvenci kot razmerje med induktivnim in aktivnim uporom,

h) frekvenčno območje tuljave.

RF induktorji se trenutno proizvajajo za fiksne vrednosti frekvence z induktivnostmi od 1 μH do 10 mH. Za uglaševanje resonančnih vezij je zaželeno imeti tuljave z nastavljivo induktivnostjo.

Enoslojni induktorji z odprtim magnetnim krogom se uporabljajo v vezjih za uravnavanje instrumentov.

Večplastna navitja odprtega magnetnega kroga se uporabljajo v filtrih in visokofrekvenčnih transformatorjih. Oklepne večplastne tuljave s feritnim jedrom se uporabljajo v nizko- in srednjeprepustnih filtrih in transformatorjih, podobna navitja, vendar z jeklenim jedrom, pa v gladilnih dušilkah in nizkopasovnih filtrih.

Induktorske formule

Glavna približna razmerja, uporabljena pri načrtovanju induktorjev, so naslednja.

1. Parametri enoslojnih induktorjev, kjer je razmerje med dolžino in premerom večje od 5, so opredeljeni kot

kjer L - induktivnost, μH, M - število ovojev, d - premer tuljave, cm, l - dolžina navitja, glej

2. Parametri večplastnih induktorjev, kjer je razmerje med premerom in dolžino večje od 1, so opredeljeni kot

kjer je L - induktivnost, μH, n - število ovojev, dm - povprečni premer tuljave, cm, e - debelina tuljave, glej

Enoplastne in večplastne tuljave z odprtim feritnim magnetnim krogom bodo imele 1,5- do 3-kratno induktivnost, odvisno od lastnosti in konfiguracije jedra. Medeninasto jedro namesto feritnega jedra. bo zmanjšal induktivnost do 60-90 % v primerjavi z vrednostjo brez jedra.

Feritno jedro lahko uporabite za zmanjšanje števila ovojev ob ohranjanju enake induktivnosti.

Pri izdelavi tuljav z induktivnostjo od 100 μH do 100 mH za nizke in srednje frekvence je priporočljiva uporaba jedrnih feritnih oklepnih jeder serije KM. V tem primeru je magnetno vezje sestavljeno iz dveh skodelic, nameščenih drug ob drugem, na katere so pritrjeni enodelna tuljava, dva pritrdilna nosilca in nastavitvena palica.

Zahtevano induktivnost in število ovojev je mogoče izračunati iz formul

kjer je N število ovojev, L - induktivnost, nH, Al - koeficient induktivnosti, nH/vit.

Vedno se morate spomniti, da morate pred izračunom induktivnosti določiti število ovojev, ki se lahko prilegajo določeni tuljavi.

Manjši kot je premer žice, večje je število ovojev, a večji je upor žice in seveda njeno segrevanje zaradi sproščene moči enake Az2R... Efektivna vrednost toka tuljave naj ne presega 100 mA za žico s premerom 0,2 mm. 750 mA — za 0,5 mm in 4 A — za 1 mm.

Majhne opombe in nasveti

Induktivnost navitij jeklenega jedra se zelo hitro zmanjšuje, ko se enosmerni tok v navitju poveča. To je treba upoštevati zlasti pri načrtovanju gladilnih filtrov za napajanje.

Največji tok induktorja je odvisen od temperature okolja in omogoča, da se žene zmanjšajo, ko se poveča. Zato je za zagotovitev zanesljivega delovanja naprave treba zagotoviti veliko tokovno rezervo.

Feritna toroidna jedra so učinkovita za izdelavo filtrov in transformatorjev nad 30 MHz. V tem primeru so navitja sestavljena iz le nekaj ovojev.

Ko se uporablja katera koli vrsta žice, je del silnic magnetnega polja zaprt ne vzdolž magnetnega vezja, temveč skozi prostor okoli njega. Ta učinek je še posebej izrazit pri odprtih magnetnih tokokrogih. Upoštevajte, da so ta blodeča magnetna polja viri motenj, zato morajo biti jedra v opremi nameščena tako, da se te motnje čim bolj zmanjšajo.

Induktorji imajo določeno parazitsko kapacitivnost, ki v kombinaciji z induktivnostjo tuljave tvori nihajni krog. Resonančna frekvenca takšnega vezja za različne vrste induktorjev se lahko spreminja od 20 kHz do 100 MHz.