Катушки индуктивности и трансформаторы (т.н. моточные изделия)

Оба вида изделий используют магнитное поле. Состоят из магнитопровода (сердечника) и обмоток.

Магнитопроводы низкочастотных катушек индуктивности и трансформаторов обычно изготавливают из трансформаторных сталей и пермаллоев, высокочастотных – из ферритов.

Пермаллой – магнитомягкий сплав Ni с Fe с высокой магнитной проницаемостью (до 100 000) и малыми потерями на гистерезис.

Ферриты – химические соединения оксида железа Fe₂O₃ с оксидами других металлов, обладающие особыми свойствами: высокая намагниченность и высокое удельное сопротивление. Благодаря высокому удельному сопротивлению малы потери от вихревых токов на высоких частотах. Ферритовые изделия чаще всего производятся из никель-цинковых и марганцево-цинковых ферритов. Наиболее широко применяются ферриты с формулой MeFe₂O₄, где Me – металл.

Катушки индуктивности предназначены для накопления энергии в магнитном поле. Состоят чаще всего из магнитопровода и одной обмотки. Катушки индуктивности без магнитопроводов применяют только на высоких частотах.

Для расчёта индуктивности однослойной катушки цилиндрической формы без магнитопровода при укладке провода виток к витку можно применить следующую формулу:

где d – внешний диаметр обмотки, мм; l – длина обмотки, мм, w – число витков.

Расчет индуктивности на кольцевом сердечнике:

где D – внешний диаметр кольца, d – внутренний диаметр; h – высота кольца, w – число витков.

Дроссель – катушка индуктивности для создания сопротивления переменному току. Применяется для формирования тока, сдвинутого по фазе относительно напряжения на 90°, для сглаживающих фильтров в источниках питания постоянного тока. В последнем случае в магнитопровод дросселей часто вводят воздушный зазор, что позволяет предотвратить насыщение, возникающее из-за подмагничивания.

Основным параметром дросселя является индуктивность при заданном токе подмагничивания. Для фильтров выпрямителей про­мышленность выпускает дроссели с индуктивностью от 5 мкГн до 5,0 Гн при токе подмагничивания от 0,125 А до 10 А и от 5 мкГн до 3 мГн при токе от 12до 250 А.

Трансформаторы делятся на питающие, согласующие и импульсные.

Трансформаторы питающие преобразуют переменное напряжение первичного источника (сети) в любые другие значения, требуемые для нормального функционирования аппаратуры. Эти трансформаторы обычно работают на частоте 50 Гц (реже 400 Гц); выполняются, как правило, многообмоточными, а по конструктивному признаку разделяются на стержневые (П-образные), броневые (Ш-образные) и тороидальные (О-образные). Последние имеют минимальные потоки рассеивания, нечувствительны к внешним магнитным полям, но трудоемки в изготовлении и обычно используются на повышенных частотах. Основные параметры таких трансформаторов: габаритная (или типовая) мощность – полусумма мощностей всех обмоток, номинальная мощность – сумма мощностей вторичных обмоток трансформатора малой мощности, номинальное первичное и вторичное напряжения (при номинальной нагрузке), коэффициент трансформации и КПД. Более подробные сведения о трансформаторах питания можно найти в справочниках.

Трансформаторы согласующие (двух-, трехобмоточные) служат для соединения между собой отдельных узлов аппаратуры; разделяются на входные, выходные и собственно согласующие. Как правило, это маломощные трансформаторы (кроме выходных) в миниатюрном исполнении. К их основным параметрам относятся: номинальная мощность (0,001–25 Вт), номинальное сопротивление нагрузки, коэффициент трансформации. Для выходных трансформаторов дополнительно оговаривают полосу рабочих частот и КПД (он должен быть в пределах 0,70–0,98), причем меньшее значение относится к трансформаторам мощностью до 0,5 Вт, большее – мощностью 1 кВт и выше.

Импульсные трансформаторы применяются в основном для согласования схем управления с тиристорами; чаще всего выполняются на пермаллоевых или ферритовых магнитопроводах и имеют герметизированное малогабаритное исполнение.

Показать примеры сердечников.

Глава 10. усилители