Из чего состоит катушка: строение, конструкция, принцип и как работает

инструкция, как устроена безынерционная рыболовная катушка

Большинство современных рыболовов знакомы с принципами работы безынерционных катушек, а спиннингисты, как правило, владеют этой снастью в совершенстве. Однако далеко не каждый рыбак представляет себе, каково внутреннее устройство катушки для спиннинга и за счёт чего она функционирует. Необходимо более подробно изучить, из чего состоит рыболовная катушка, как функционирует и какие особенности имеет.

Элементы

Классическая инерционная катушка имеет достаточно непростое устройство, соединяющее в себе множество небольших деталей. Также необходимо учитывать, что модели разных производителей имеют различную конструкцию, поскольку при производстве каждой катушки используются собственные разработки и ноу-хау. Однако основные узлы на всех безынерционках, как правило, одинаковы и представлены следующими элементами:

1. корпус;
2. ножка;
3. привод;
4. ротор;
5. фрикционный тормоз;
6. стопор обратного хода;
7. шток шпули;
8. дужка лесоукладывателя;
9. ролик лесоукладывателя;
10. зубчатое колесо;
11. крышка корпуса;
12. шпуля.

Внутреннее устройство безынерционной спиннинговой катушки.

Очевидно, что в данном случае рассмотрены лишь основные элементы, которые можно встретить в каждой катушке. Более того, на разных моделях устройство даже этих элементов может иметь ощутимые различия. Например, существуют конструкции как с фрикционным тормозом, расположенным впереди шпули, так и с задним фрикционом, как на изображении выше.

Принцип работы

В англоязычных странах безынерционную катушку часто называют «fixed spool reel» — катушка с фиксированной шпулей. Такое название оправдано из-за того что, в отличие от мультипликаторной и инерционной конструкции, шпуля безынерционки остаётся статичной во время заброса, а леска сама соскальзывает с неё. Во время остальной ловли шпуля также остаётся неподвижной, за исключением случаев срабатывания фрикциона.

В данной конструкции наматывание лески происходит за счёт совершающего вращение вокруг шпули механизма лесоукладывателя. Шпуля в это время также совершает движения, однако не вращается, как в случае с другими конструкциями, а перемещается взад-вперёд, что способствует равномерной намотке шнура.

По состоянию намотки всегда можно определить качество и техническое состояние катушки. Хорошая исправная катушка всегда осуществляет намотку плетёнки идеально ровно, без каких-либо горбов, утолщений и впадин на шпуле. Наличие неровностей говорит либо о том, что механизм лесоукладывателя неисправен, либо об изначально низком качестве изделия. От использования таких катушек лучше отказаться.

Лесоукладыватель состоит из дужки и ролика, по которому скользит леска при наматывании. Ролику передаётся вращение за счёт движения рукояти катушки, приводящего в движение все внутренние механизмы конструкции. Откидной подпружиненный механизм позволяет открывать скобу лесоукладывателя при забросе и закрывать, когда осуществляется подмотка.

Подобное устройство безынерционки даёт ей преимущество перед мультипликатором в том, что из-за отсутствия инерции вращения не возникает сходов лески при излишне быстром движении шпули, что нередко случается на катушках инерционного типа. Далее необходимо более подробно рассмотреть отдельные элементы конструкции.

Читайте также:

Корпус

Основой любой катушки является её корпус. В случае с данной снастью он служит не столько для предания изделию необходимого внешнего вида, сколько основой для расположения внутренних механизмов – именно в ниши корпуса утапливаются все внутренние валы и шестерни. По этой причине первое требование к корпусу катушки – это прочность, и только во вторую – лёгкость и эргономика.

Изготовление корпусов современных катушек происходит из следующих материалов:

• Пластик – для дешёвых катушек нижнего ценового сегмента, не предназначенных для серьёзных нагрузок.
• Алюминиевые сплавы – для катушек среднего ценового сегмента, способных выдержать достаточно сильное воздействие.
• Углепластик – более лёгкая альтернатива алюминию, не уступающая ему в своих эксплуатационных характеристиках.
• Титановые сплавы – применяются при изготовлении снастей премиум-класса. Сочетают в себе высокую надёжность и лёгкость.

По большому счёту, материал корпуса не играет ведущей роли в работе катушки. Наиболее важным в данном случае является именно качество изготовления. Как недорогой, так и самый лучший сплав не спасёт от заводских дефектов, несносности или неправильного расположения штифтов и шестерней.

От качества изготовления корпуса зависит расположение в нём элементов механизма, поэтому к нему предъявляются высокие требования. Если зазоры в корпусе будут сделаны неточно, это негативно повлияет на качество работы всей катушки.

Роторный механизм

Данная конструкция представлена редукторным механизмом — главной парой и элементом, отвечающим за поступательное движение шпули. В роторном механизме присутствует колесо, ведущее шестерню по главному валу. Валу передаётся вращение от движения рукоятки. Рукоять посажена на четырёхгранный штифт, входящий в соответствующее отверстие механизма ротора.

Катушки классифицируются по передаточному числу, которое является фиксированным и представляет собой отношение количества оборотов катушки к числу оборотов главного вала. По данному принципу катушки обычно подразделяются на:

1. Силовые, с передаточным числом от 3,2:1 до 4,3:1. Такого рода снасти предназначены для вываживания крупной рыбы на крупные приманки медленной проводкой, поэтому обладают большим тяговым усилием, но при этом достаточно скромной скоростью вращения. Данный вид катушек обычно применяется при ловле троллингом.
2. Универсальные, от 4,5:1 до 6,1:1. Имеют среднюю скорость вращения и умеренные тяговые характеристики. Могут быть использованы при ловле любой рыбы, однако преимущественно средней по размеру. Скорость проводки таких катушек средняя, и используются они с различными приманками.
3. Скоростные, передаточное число которых находится в диапазоне от 6,2:1 до 8:1. Такие катушки используются в основном для классического джига и твичинга, особенно при таких типах проводки, где требуется быстро выматывать провисание шнура.

Рукоять

Как правило, одним из преимуществ безынерционок является устройство рукояти, позволяющее менять её расположение в зависимости от руки, которой рыболов осуществляет вращение.

Это становится возможным за счёт винтового механизма, при помощи которого осуществляется крепление данной детали. Также безынерционные катушки, как правило, имеют механизм, основанный на том же винте либо же на кнопке, позволяющий складывать рукоять для транспортировки. Для складывания обычно достаточно немного отпустить винт, а после затянуть его в обратное положение. Чтобы переставить рукоять на другую сторону, винт необходимо открутить полностью, после чего вынуть деталь и осуществить перестановку.

Некоторые модели скоростных катушек оснащаются двойной рукоятью для удобства захвата. В качественных изделиях рукоятки такого вида оснащают специальным компенсатором, позволяющим погасить вибрацию, создаваемую за счёт появления дисбаланса противоположных частей рукояти.

Антиреверс

Данная деталь также называется «сопор обратного вращения». Предназначен данный элемент для того, чтобы препятствовать вращению катушки в сторону, обратную направлению наматывания шнура. Это необходимо, чтобы при перемещении по берегу леска не разматывалась, а также для того, чтобы гасилось обратное сопротивление при рывках рыбы.

Антиреверс выполняет ещё и защитную функцию, предохраняя катушку от критических нагрузок при подсечках, рывках и глухих зацепах. Сам механизм располагается внутри корпуса катушки, а снаружи расположен переключатель в виде кнопки или рычажка, с помощью которого включается и выключается стопор.

Некоторые рыболовы ошибочно называют рычажок переключения стопором, не подозревая, что сам стопор находится в корпусе катушки. Также нередко можно услышать придуманные рыболовами сложные, но бессмысленные обозначения данного элемента, вроде «стопора антиреверса обратного хода» и тому подобные.

Фрикционный тормоз

Один из важнейших узлов катушки, ограничивающий критическую нагрузку на снасть при рывках. Фрикцион может быть размещён как в передней части катушки, так и в задней, – расположение данного узла не является принципиальным и зависит по большей части от удобства рыболова. Исключение составляют катушки с бейтранером, то есть устройством, позволяющим моментально ослабить или затянуть фрикцион одним щелчком.

Катушки без бейтранера предполагают постепенную затяжку и ослабление. Бейтранер обычно располагается в задней части катушки.

Во время натяжения лески на катушку начинает действовать сила, обратнонаправленная относительно вращения. Фрикционный тормоз в данном случае выполняет функцию фиксации шпули, не позволяя последней вращаться. Однако если фрикцион закрутить наглухо, то есть полностью зафиксировать шпулю, то при слишком сильном рывке возможен как обрыв шнура, так и поломка удилища или самой катушки. Поэтому фрикцион фиксирует шпулю до достижения некоторого критичного натяжения, после которого он отпускает её, и шпуля начинает стравливать леску, чтобы ослабить воздействие на снасть. Критический уровень натяжения определяет сам рыболов в зависимости от вида рыбы и способа ловли.

Если рыболову неизвестно, с чем придётся столкнуться на водоёме, то классическим вариантом настройки фрикциона будет его полное затягивание, а затем ослабление гайки на одну четверть или же половину оборота.

Шпуля и лесоукладыватель

Шпуля, как правило, является съёмным элементом и предназначена для накопления лески. Размер шпули, как правило, обозначается цифрами от 1000 до 10000, Однако при классической спиннинговой ловле крайне редко применяются снасти размером более 5000. Выбирается размер шпули из соображений гармоничного сочетания с удилищем. Например на ультралайтовых спиннингах обычно применяется размер 1000, на лайтовых – порядка 1500, а на более мощных спиннингах – 2000-3000. Также на шпулю в настоящее время наносятся значения её лесоёмкости, состоящие из соотношения диаметра лески к её длине, например 0,18/240. Такая маркировка означает, что шпуля предназначена для размещения на ней 240 метров лески с диаметром 0,18. Как правило, таких обозначений наносится несколько, в зависимости от диаметра лески.

Существует несколько основных способов намотки шнура на шпулю, в зависимости от назначения снасти. Наиболее популярным является цилиндрический вариант намотки. При таком размещении лески не исключён незапланированный сход шнура через бортик шпули, однако вероятность этого не слишком велика, а расстояние заброса считается средним. Катушки с обратной конусной намоткой предназначены для дальнего заброса.

Это достигается за счёт того, что большая часть лески наматывается ближе к бортику, что позволяет ей с меньшим сопротивлением спускаться со шпули при забросе. Однако за бросковые качества такие снасти платят надёжностью намотки – случайный сход лески со шпули при таком размещении шнура становится значительно вероятнее, чем при цилиндрической.

Третьим, наиболее надежным, вариантом намотки считается прямой конус. В данном случае большая часть лески располагается ближе к основанию шпули, что делает её случайный сход маловероятным, поскольку бортик обычно располагается сильно выше узкого конца конуса из лески. Однако бросковые характеристики таких катушек значительно ниже, чем у двух других схем намотки.

Цилиндрический механизм укладки получил своё распространение за счёт того, что является универсальным. При правильной работе механизма сходы с него происходят редко, но при этом во время заброса он не слишком сильно уступает в дальности гораздо менее надёжному обратному конусу.

Ролик лесоукладывателя в качественных катушках имеет подшипник, за счёт чего он сам вращается при движении лески по нему. Если же ролик не снабжен поворотным механизмом, то его материал и покрытие должны быть очень стойкими к истиранию, поскольку в фиксированном ролике шнур очень быстро протирает канавку, выводя его из строя. При использовании плетёного шнура, как правило, необходимо наличие и подшипника, и прочного напыления, поскольку при трении плетёнка создаёт экстремальную нагрузку на металл ролика, особенно при вываживании.

В настоящее время множество фирм пытается решить проблему закручивания лески при подмотке. Дело в том, что безынерционная рыболовная катушка изначально устроена так, что при наматывании леска или шнур перекручиваются за счёт параллельного расположения шпули. Наиболее эффективно данную проблему на сегодняшний день удалось решить фирме Дайва, разработавшей специальный противозакручивающий ролик. Его конструкция, имеющая особый наплыв, способна несколько ослабить естественное закручивание шнура, однако не предотвратить его полностью.

Дужка лесоукладывателя исполняет функцию захвата лески после заброса и направления её на ролик. Дужка приводится в действие пружиной, в современных моделях работающей на сжатие, что увеличивает срок её службы.

Заключение

Безынерционная катушка представляет собой сложный механизм, состоящий из множества точно подогнанных деталей. По данной причине заниматься ремонтом внутренних элементов стоит лишь вооружившись определённым опытом в этом деле либо инструкциями профессионала. Работа такого рода катушки строится на наматывании лески на шпулю за счёт вращения механизма лесоукладывателя, приводимого в действие движениями рукояти. Внутренний механизм состоит из шестерней и основного вала, а его передаточное число определяет скорость вращения катушки и её тяговое усилие.

Катушки индуктивности теория: разновидности, применение

Катушка индуктивности — винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Как следствие, при протекании через катушку переменного электрического тока, наблюдается её значительная инерционность.

 

Устройство обычно представляет собой винтовую, спиральную или винтоспиральную катушку из одножильного или многожильного изолированного провода, намотанного на цилиндрический, тороидальный или прямоугольный каркас из диэлектрика или плоскую спираль, волну или полоску печатного или другого проводника. Также бывают и бескаркасные катушки. Намотка может быть как однослойной (рядовая и с шагом), так и многослойная (рядовая, внавал, «универсал»). Намотка «универсал» имеет меньшую паразитную ёмкость.

 

Для увеличения индуктивности применяют сердечники из ферромагнитных материалов: электротехнической стали, пермаллоя, флюкстрола, карбонильного железа, ферритов. Также сердечники используют для изменения индуктивности катушек в небольших пределах.

 

Существуют также катушки, проводники которых реализованы на печатной плате.

 

Катушка индуктивности в электрической цепи хорошо проводит постоянный ток и в то же время оказывает сопротивление переменному току, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.

 

Основным параметром катушки индуктивности является её индуктивность, которая определяет, какой поток магнитного поля создаст катушка при протекании через неё тока силой 1 ампер. Типичные значения индуктивностей катушек от десятых долей мкГн до десятков Гн.

 

В катушках индуктивности помимо основного эффекта взаимодействия тока и магнитного поля наблюдаются паразитные эффекты, вследствие которых сопротивление катушки не является чисто реактивным. Наличие паразитных эффектов ведёт к появлению потерь в катушке.

 

Потери в проводах вызваны тремя причинами:

· Провода обмотки обладают омическим (активным) сопротивлением.

· Сопротивление провода обмотки возрастает с ростом частоты, что обусловлено скин-эффектом. Суть эффекта состоит в вытеснении тока в поверхностные слои провода. Как следствие уменьшается полезное сечение проводника и растет сопротивление.

· В проводах обмотки, свитой в спираль, проявляется эффект близости, суть которого состоит в вытеснении тока под воздействием вихревых токов и магнитного поля к периферии намотки. В результате сечение, по которому протекает ток, принимает серповидную форму, что ведёт к дополнительному возрастанию сопротивления провода.

 

Потери в диэлектрике (изоляции проводов и каркасе катушки) можно отнести к двум категориям:

· Потери от диэлектрика межвиткового конденсатора (межвитковые утечки и прочие потери характерные для диэлектриков конденсаторов).

· Потери от магнитных свойств диэлектрика (эти потери аналогичны потерям в сердечнике).

 

В общем случае можно заметить что для современных катушек общего применения потери в диэлектрике чаще всего пренебрежимо малы.

 

Потери в сердечнике складываются из потерь на вихревые токи, потерь на гистерезис и начальных потерь.

 

Потери на вихревые токи. Ток, протекающий по проводнику, индуцирует ЭДС в окружающих проводниках, например в сердечнике, экране и в проводах соседних витков. Возникающие при этом вихревые токи становятся источником потерь из-за сопротивления проводников.

 

Разновидности катушек индуктивности

 

Контурные катушки индуктивности. Эти катушки используются совместно с конденсаторами для получения резонансных контуров. Они должны иметь высокую стабильность, точность и добротность.

 

Катушки связи. Такие катушки применяются для обеспечения индуктивной связи между отдельными цепями и каскадами. Такая связь позволяет разделить по постоянному току цепи базы и коллектора и т. д. К таким катушкам не предъявляются жёсткие требования на добротность и точность, поэтому они выполняются из тонкого провода в виде двух обмоток небольших габаритов. Основными параметрами этих катушек являются индуктивность и коэффициент связи.

 

Вариометры. Это катушки, индуктивность которых можно изменять в процессе эксплуатации для перестройки колебательных контуров. Они состоят из двух катушек, соединённых последовательно. Одна из катушек неподвижная (статор), другая располагается внутри первой и вращается (ротор). При изменении положения ротора относительно статора изменяется величина взаимоиндукции, а следовательно, индуктивность вариометра. Такая система позволяет изменять индуктивность в 4 − 5 раз. В ферровариометрах индуктивность изменяется перемещением ферромагнитного сердечника.

 

Дроссели. Это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Применяются в цепях питания радиотехнических устройств в качестве фильтрующего элемента. Для сетей питания с частотами 50-60 Гц выполняются на сердечниках из трансформаторной стали. На более высоких частотах также применяются сердечники из пермаллоя или феррита. Особая разновидность дросселей — помехоподавляющие ферритовые бочонки (бусины) на проводах.

 

Сдвоенные дроссели две намотанных встречно катушки индуктивности, используются в фильтрах питания. За счёт встречной намотки и взаимной индукции более эффективны для фильтрации синфазных помех при тех же габаритах. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания; в дифференциальных сигнальных фильтрах цифровых линий, а также в звуковой технике. Т.е. предназначены как для защиты источников питания от попадания в них наведённых высокочастотных сигналов, так и во избежание засорения питающей сети электромагнитными помехами. На низких частотах используется в фильтрах цепей питания и обычно имеет ферромагнитный (из трансформаторной стали) или ферритовый сердечник.

 

Применение катушек индуктивности

 

· Катушки индуктивности (совместно с конденсаторами и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п..

· Катушки индуктивности используются в импульсных стабилизаторах как элемент, накапливающий энергию и преобразующий уровни напряжения.

· Две и более индуктивно связанные катушки образуют трансформатор.

· Катушка индуктивности, питаемая импульсным током от транзисторного ключа, иногда применяется в качестве источника высокого напряжения небольшой мощности в слаботочных схемах, когда создание отдельного высокого питающего напряжения в блоке питания невозможно или экономически нецелесообразно. В этом случае на катушке из-за самоиндукции возникают выбросы высокого напряжения, которые можно использовать в схеме, например, выпрямив и сгладив.

· Катушки используются также в качестве электромагнитов.

· Катушки применяются в качестве источника энергии для возбуждения индуктивно-связанной плазмы.

· Для радиосвязи — излучение и приём электромагнитных волн (магнитная антенна, кольцевая антенна).

o Рамочная антенна

o DDRR

o Индукционная петля

 

· Для разогрева электропроводящих материалов в индукционных печах.

· Как датчик перемещения: изменение индуктивности катушки может изменяться в широких пределах перемещением (вытаскиванием) сердечника.

· Катушка индуктивности используется в индукционных датчиках магнитного поля. Индукционные магнитометры были разработаны и широко использовались во времена Второй мировой войны.

 

Эффективные способы намотки, разработанные на нашем предприятии:

 

Позволяют снять ограничения на диапазоны применяемых напряжений, токов и температур. Снижают сечение провода, стоимость и массу катушек при тех же условиях эксплуатации. Либо позволяют повысить напряжения, токи и температуру эксплуатации при том же сечении провода.

Наши многолетние исследования показали, что наиболее эффективным способом охлаждения является воздушный. Применение дополнительных видов изоляции иногда бывает нежелательно и ухудшает свойства обмоток. Вместо изоляции мы применяем разделение обмотки на секции. Стремимся к увеличению площади контакта провода с мощными потоками воздуха.

 

1. Разделенная обмотка.

Лучшая альтернатива дополнительной изоляции. Обмотка разделена на любое количество секций, соединенных последовательно. Потенциал между секциями делится на количество секций. Потенциал между слоями делится на количество секций, помноженное на количество слоев. Потенциал между соседними витками в одном слое делится на количество секций, помноженное на количество слоев и количество витков в слое. Таким образом любое опасное пробивное напряжение можно снизить до электрозащитных показателей обыкновенного эмальпровода без применения особых электроизоляционных мер. Чем больше отдельных секций, тем лучше можно организовать охлаждение.

2. Бесконтактная обмотка.

Витки обмотки подвешены в воздухе на специальных растяжках. Не имеют механического, электрического и теплового контакта ни с какими другими материалами катушки, ни с каркасом, ни с корпусом, ни с электроизоляцией. Самое эффективное воздушное охлаждение, тепло- и электроизоляция.

3. Корпус в виде улитки.

Наиболее эффективным способом охлаждения обмоток мы считаем воздушное. Применение такого корпуса с вентиляторами и просчетом аэродинамических характеристик дает значительные преимущества.

4. Двухполупериодная обмотка.

Все новое – это хорошо забытое старое. Разделение обмотки на два плеча и включение через диодный мост дает попеременное включение плеч с частотой сети. В один полупериод одно плечо работает, другое отдыхает. Это позволяет применять обмотки с меньшим сечением. Особенно актуальна двухполупериодная обмотка там, где в небольшие габариты требуется поместить очень мощную обмотку с таким толстым проводом, который невозможно согнуть под требуемыми углами без повреждения. Или промышленность не выпускает настолько толстые шины, и таким образом можно перейти на меньшее сечение.

5. Трубопроводная обмотка.

Для работы на особо высоких температурных режимах. В качестве провода применяется медная труба, циркулирующая жидкость, насосы, теплообменники, хладогенераторы, резервуары.

6. Заливка компаундами с примесями на основе нитрида бора и другими для повышения теплопроводности компаунда. Либо виброустойчивая растяжка с применением специальных техпластин. Применяется на сложных виброударных режимах работы.

Наши специалисты разработают наиболее эффективный способ решения Ваших задач. Мы будем рады с Вами сотрудничать.

 

Ждем Ваших заказов.

Катушка индуктивности — это… Что такое Катушка индуктивности?

Обозначение на электрических принципиальных схемах

Катушка индуктивности (жарг. индуктивность) — пассивный двухполюсный компонент электрических и электронных устройств и систем. Основной параметр катушки индуктивности — величина её индуктивности, зависящая только от геометрических размеров и материалов и не зависящая от режима работы (тока и напряжения).

Применяются для подавления помех, сглаживания пульсаций, накопления энергии, ограничения переменного тока, в резонансных (колебательный контур) и частотноизбирательных цепях, в качестве элементов индуктивности искусственных линий задержки с сосредоточенными параметрами, создания магнитных полей, датчиков перемещений и так далее.

Терминология

При использовании для подавления помех, сглаживания пульсаций электрического тока, изоляции (развязки) по высокой частоте разных частей схемы и накопления энергии в магнитном поле сердечника часто называют дросселем.

В силовой электротехнике (для ограничения тока при, например, коротком замыкании ЛЭП) называют реактором.

Цилиндрическую катушку индуктивности, длина которой на много превышает диаметр, называют соленоидом, магнитное поле внутри длинного соленоида однородно. Кроме того, зачастую соленоидом называют устройство, выполняющую механическую работу за счёт магнитного поля при втягивании ферромагнитного сердечника, или электромагнитом. В электромагнитных реле называют обмоткой реле, реже — электромагнитом.

Нагревательный индуктор — специальная катушка индуктивности, рабочий орган установок индукционного нагрева.

При использовании для накопления энергии называют индукционным накопителем.

Конструкция

Конструктивно выполняется в виде винтовых, или винтоспиральных (диаметр намотки изменяется по длине катушки) катушек однослойных или многослойных намоток изолированного одножильного или многожильного (литцендрат) проводника на диэлектрическом каркасе круглого, прямоугольного или квадратного сечения, часто на тороидальном каркасе или, при использовании толстого провода и малом числе витков — без каркаса. Иногда, для снижения распределённой паразитной ёмкости при использовании в качестве высокочастотного дросселя, однослойные катушки индуктивности наматываются с «прогрессивным» шагом, — шаг намотки плавно изменяется по длине катушки. Намотка может быть как однослойной (рядовая и с шагом), так и многослойная (рядовая, внавал, типа «универсал»). Намотка «универсал» имеет меньшую паразитную ёмкость. Часто, опять же, для снижения паразитной ёмкости, намотку выполняют секционированной, группы витков отделяются пространственно (обычно по длине) друг от друга.

Для увеличения индуктивности часто имеют замкнутый или разомкнутый ферромагнитный сердечник, помехоподавляющие дроссели высокочастотных помех имеют ферродиэлектрические сердечники: ферритовые, флюкстроловые, из карбонильного железа. Дроссели, предназначенные для сглаживания пульсаций промышленной и звуковой частот имеют сердечники из электротехнических сталей или магнитомягких сплавов (пермаллоев). Также сердечники используют для изменения индуктивности катушек в небольших пределах изменением положения сердечника относительно обмотки, как правило, ферромагнитного сердечника. На СВЧ, когда ферродиэлектрики теряют высокую магнитную проницаемость и резко увеличиваются потери, для этой цели применяются металлические (латунные) сердечники.

На печатных платах электронных устройств применяют плоские «катушки» индуктивности — геометрия печатного проводника выполнена в виде круглой или прямоугольной спирали, волнистой, или в виде меандра, линии. Такие «катушки индуктивности» часто используются в сверхбыстродействующих цифровых устройствах для выравнивания времени распространения группы сигналов по разным печатным проводникам от источника до приемника, например, в шинах данных и адреса^[1].

Свойства катушки индуктивности

Свойства катушки индуктивности:

• Скорость изменения тока через катушку ограничена и определяется индуктивностью катушки.
• Сопротивление (модуль импеданса) катушки растет с увеличением частоты текущего через неё тока.
• Катушка индуктивности при протекании тока запасает энергию в своем магнитном поле. При отключении внешнего источника тока катушка отдаст запасенную энергию, стремясь поддержать величину тока в цепи. При этом напряжение на катушке нарастает, вплоть до пробоя изоляции или возникновения дуги на коммутирующем ключе.

Катушка индуктивности в электрической цепи для постоянного тока имеет только собственное омическое сопротивление, но имеет реактивное сопротивление переменному току, нарастающее при увеличении частоты, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.

Катушка индуктивности обладает реактивным сопротивлением модуль которого: , где  — индуктивность катушки,  — циклическая частота протекающего тока. Соответственно, чем больше частота тока, протекающего через катушку, тем больше её сопротивление.

Катушка с током запасает энергию в магнитном поле, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока . Величина этой энергии равна:

Катушка индуктивности в переменном напряжении — аналог тела с массой, подверженному механическим колебаниям.

При изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, значение которой:

Для идеальной катушки индуктивности (не имеющей паразитных параметров) ЭДС самоиндукции равна по модулю и противоположна по знаку напряжению на концах катушки:

При замыкании катушки с током на резистор ток в цепи экспоненциально уменьшается в соответствие с формулой:

,

где :  — ток в катушке,

 — начальный ток катушки,

 — текущее время,

 — постоянная времени.

Постоянная времени выражается формулой:

,

где :  — сопротивление резистора,

 — омическое сопротивление катушки.

При закорачивании катушки с током процесс характеризуется собственной постоянной времени : катушки:

.

При стремлении к нулю, постоянная времени стремится к бесконечности, именно поэтому в сверхпроводящих контурах ток течёт «вечно».

Явление самоиндукции аналогично проявлению инертности тел в механике, если аналогом индуктивности принять массу, тока — скорость, напряжения — силу, то многие формулы механики и поведения индуктивности в цепи принимают похожий вид:

↔ , где

↔ ↔  ; ↔  ; ↔

↔

Характеристики катушки индуктивности

Индуктивность

Основным параметром катушки индуктивности является её индуктивность, численно равная отношению создаваемого током потока магнитного поля, пронизывающего катушку к величине протекающего тока. Типичные значения индуктивностей катушек от десятых долей мкГн до десятков Гн.

Индуктивность катушки пропорциональна линейным размерам катушки, магнитной проницаемости сердечника и квадрату числа витков намотки. Индуктивность катушки, намотанной на тороидальном сердечнике:

где  — магнитная постоянная

 — относительная магнитная проницаемость материала сердечника (зависит от частоты)

 — площадь сечения сердечника

 — длина средней линии сердечника

 — число витков

При последовательном соединении катушек общая индуктивность равна сумме индуктивностей всех соединённых катушек:

При параллельном соединении катушек общая индуктивность равна:

Сопротивление потерь

В катушках индуктивности помимо основного эффекта взаимодействия тока и магнитного поля наблюдаются паразитные эффекты, вследствие которых импеданс катушки не является чисто реактивным. Наличие паразитных эффектов ведёт к появлению потерь в катушке, оцениваемых сопротивлением потерь . Потери складываются из потерь в проводах, диэлектрике, сердечнике и экране:

Потери в проводах

Потери в проводах вызваны тремя причинами:

• Провода обмотки обладают омическим (активным) сопротивлением.
• Сопротивление провода обмотки возрастает с ростом частоты, что обусловлено скин-эффектом. Суть эффекта состоит в вытеснении тока в поверхностные слои провода. Как следствие, уменьшается полезное сечение проводника и растет сопротивление.
• В проводах обмотки, свитой в спираль, проявляется эффект близости, суть которого состоит в вытеснении тока под воздействием вихревых токов и магнитного поля к периферии намотки. В результате сечение, по которому протекает ток, принимает серповидную форму, что ведёт к дополнительному возрастанию сопротивления провода.

Потери в диэлектрике

Потери в диэлектрике (изоляции проводов и каркасе катушки) можно отнести к двум категориям:

• Потери от диэлектрика межвиткового конденсатора (межвитковые утечки и прочие потери характерные для диэлектриков конденсаторов).
• Потери обусловленные магнитными свойствами диэлектрика (эти потери аналогичны потерям в сердечнике).

В общем случае можно заметить, что для современных катушек общего применения потери в диэлектрике чаще всего пренебрежимо малы.

Потери в сердечнике

Потери в сердечнике складываются из потерь на вихревые токи, потерь на перемагничивание ферромагнетика гистерезис.

Потери на вихревые токи

Переменное магнитное поле индуцирует вихревые ЭДС в окружающих проводниках, например в сердечнике, экране и в проводах соседних витков. Возникающие при этом вихревые токи (токи Фуко) становятся источником потерь из-за омического сопротивления проводников.

Добротность

С сопротивлениями потерь тесно связана другая характеристика — добротность. Добротность катушки индуктивности определяет отношение между активным и реактивным сопротивлениями катушки. Добротность равна

Иногда потери в катушке характеризуют тангенсом угла потерь (величина, обратная добротности) — сдвигом фаз тока и напряжения катушки в цепи синусоидального сигнала относительно π/2 — для идеальной катушки.

Практически величина добротности лежит в пределах от 30 до 200. Повышение добротности достигается оптимальным выбором диаметра провода, увеличением размеров катушки индуктивности и применением сердечников с высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями, намоткой вида «универсаль», применением посеребрёного провода, применением многожильного провода вида «литцендрат» для снижения потерь, вызванных скин-эффектом.

Паразитная емкость и собственный резонанс

Межвитковая паразитная емкость проводника в составе катушки индуктивности превращает катушку в сложную распределенную цепь. В первом приближении можно принять, что реальная катушка представляет эквивалентно собой идеальную индуктивность с параллельно присоединенным ей конденсатором паразитной емкости. В результате этого катушка индуктивности представляет собой колебательный контур с характерной частотой резонанса. Эта резонансная частота легко может быть измерена и называется собственной частотой резонанса катушки индуктивности. На частотах много ниже частоты собственного резонанса импеданс катушки индуктивный, при частотах вблизи резонанса в основном активный (на частоте резонанса чисто активный) и большой по модулю, на частотах много выше частоты собственного резонанса — ёмкостной. Обычно собственная частота указывается изготовителем в технических данных промышленных катушек индуктивности, либо в явном виде, либо косвенно — в виде рекомендованной максимальной рабочей частоты.

На частотах ниже собственного резонанса этот эффект проявляется в падении добротности с ростом частоты.

Для увеличения частоты собственного резонанса используют сложные схемы намотки катушек, разбиение одной обмотки на разнесённые секции.

Температурный коэффициент индуктивности (ТКИ)

ТКИ — это параметр, характеризующий зависимость индуктивности катушки от температуры.

Температурная нестабильность индуктивности обусловлена целым рядом факторов: при нагреве увеличивается длина и диаметр провода обмотки, увеличивается длина и диаметр каркаса, в результате чего изменяются шаг и диаметр витков; кроме того при изменении температуры изменяются диэлектрическая проницаемость материала каркаса, что ведёт к изменению собственной ёмкости катушки. Очень существенно влияние температуры на магнитную проницаемость ферромагнетика сердечника.

Разновидности катушек индуктивности

Контурные катушки индуктивности, используемые в радиотехнике

Эти катушки используются совместно с конденсаторами для организации резонансных контуров. Они должны иметь высокую термо- и долговременную стабильность, и добротность, требования к паразитной ёмкости обычно несущественны.

Катушки связи, или трансформаторы связи

Взаимодействующие магнитными полями пара и более катушек, обычно включаются параллельно конденсаторам для организации колебательных контуров: Такие катушки применяются для обеспечения трансформаторной связи между отдельными цепями и каскадами. Такая связь позволяет разделить по постоянному току, например, цепи базы последующего усилительного каскада от коллектора предыдущего каскада и т. д. К нерезонансным разделительным трансформаторам не предъявляются жёсткие требования на добротность и точность, поэтому они выполняются из тонкого провода в виде двух обмоток небольших габаритов. Основными параметрами этих катушек являются индуктивность и коэффициент связи (коэффициент взаимоиндукции).

Вариометры

Это катушки, индуктивностью которых можно управлять (например, для перестройки частоты резонанса колебательных контуров) изменением взаимного расположения двух катушек, соединённых последовательно. Одна из катушек неподвижная (статор), другая обычно располагается внутри первой и вращается (ротор). Существуют и другие конструкции вариометров. При изменении положения ротора относительно статора изменяется величина взаимоиндукции, а следовательно, индуктивность вариометра. Такая система позволяет изменять индуктивность в 4 − 5 раз. В ферровариометрах индуктивность изменяется перемещением ферромагнитного сердечника относительно обмотки, либо изменением длины воздушного зазора замкнутого магнитопровода.

Дроссели

Это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Применяются в цепях питания радиотехнических устройств в качестве фильтрующего элемента. Для сетей питания с частотами 50-60 Гц выполняются на сердечниках из трансформаторной стали. На более высоких частотах также применяются сердечники из пермаллоя или феррита. Особая разновидность дросселей — помехоподавляющие ферритовые бочонки (бусины или кольца) нанизанные на отдельные провода или группы проводов (кабели) для подавления синфазных высокочастотных помех.

Сдвоенный дроссель

Сдвоенные дроссели

Это две намотанных встречно или согласованно катушки индуктивности, используются в фильтрах питания. За счёт встречной намотки и взаимной индукции более эффективны для фильтрации синфазных помех при тех же габаритах. При согласной намотке эффективны для подавления дифференциальных помех. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания; в дифференциальных сигнальных фильтрах цифровых линий, а также в звуковой технике.^[2][3] Предназначены как для защиты источников питания от попадания в них наведённых высокочастотных сигналов, из питающей сети, так и во избежание проникновения в питающую сеть электромагнитных помех, генерируемых устройством. На низких частотах используется в фильтрах цепей питания и обычно имеет ферромагнитный (из трансформаторной стали). Для фильтрации высокочастотных помех — ферритовый сердечник.

Применение катушек индуктивности

Балластный дроссель. Ранее применявшаяся в качестве реактивного сопротивления для люминесцентных ламп катушка индуктивности

• Катушки индуктивности (совместно с конденсаторами и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п.
• Катушки индуктивности используются в импульсных стабилизаторах как элемент, накапливающий энергию и преобразующий уровни напряжения.
• Две и более индуктивно связанные катушки образуют трансформатор.
• Катушка индуктивности, питаемая импульсным током от транзисторного ключа, иногда применяется в качестве источника высокого напряжения небольшой мощности в слаботочных схемах, когда создание отдельного высокого питающего напряжения в блоке питания невозможно или экономически нецелесообразно. В этом случае на катушке из-за самоиндукции возникают выбросы высокого напряжения, которые можно использовать в схеме, например, выпрямив и сгладив.
• Катушки используются также в качестве электромагнитов — исполнительных механизмов.
• Катушки применяются в качестве источника энергии для нагрева индуктивно-связанной плазмы, а также её диагностики.
• Для радиосвязи — приёма электромагнитных волн, редко — для излучения:
• Для разогрева электропроводящих материалов в индукционных печах.
• Как датчик перемещения: изменение индуктивности катушки может изменяться в широких пределах при перемещении ферромагнитного сердечника относительно обмотки.
• Катушка индуктивности используется в индукционных датчиках магнитного поля в индукционных магнитометрах^[4]
• Для создания магнитных полей в ускорителях элементарных частиц, магнитного удержания плазмы, в научных экспериментах, в ядерно-магнитной томографии. Мощные стационарные магнитные поля, как правило, создаются сверхпроводящими катушками.
• Для накопления энергии.

См. также

Примечания

Ссылки

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 13 мая 2011.

Безынерционная катушка для спиннинга: устройство и инструкция

Виды рыболовных катушек

Все катушки делятся на три вида: мультипликаторные, безынерционные и инерционные. Определённый вид подбирается с учётом способа ловли.

Инерционные катушки для спиннинга

Наиболее недорогими и простыми являются инерционные катушки для рыбалки, они не требуют особого ухода и просты в эксплуатации. Основная часть этих моделей не имеет механизма притормаживания, потому при забросе, для избегания лишнего сброса лески, рыбаку нужно пальцем подтормаживать барабан. Лишь небольшая часть инерционных изделий оборудована системой автоматического торможения, основанной на том, что при забросе леска создаёт давление на специальный рычаг, соединённого с тормозным механизмом.

Более упрощённый способ торможения – это механизм постоянного подтормаживания, в этом случае рыбак сам задаёт силу притормаживания барабана с учётом веса закидываемого груза или приманки.

Подбирая инерционную катушку необходимо обратить внимание на качество материала её изготовления, на точную балансировку вращения барабана и плавность его хода. На качественных изделиях обязан находиться механизм уменьшения люфта и регулирования вращения барабана, изготовленного в виде контргайки и винта.

Низкочастотные

Для включения в электрическую цепь, применяется низкочастотная катушка индуктивности. Она предназначена для подавления переменного тока. В формуле учитывается циклическая частота и показатели индуктивности. За основу в устройствах берётся сердечник, который изготавливается из стали. Он может быть с фильтрами либо без них.

Чтобы влиять на частоту, происходит игра с сопротивлением. В цепи постоянного тока напряжение должно быть неизменным. С целью понижения частоты применяются фильтры. Основная проблема — это малая ёмкость. Чтобы детально ознакомиться с дросселем, стоит подробнее узнать о резонансной частоте, которая выделяется на контуре рабочего сигнала.

Когда в цепях повышается напряжение, на каркас оказывается нагрузка. В цепи постоянного тока задействуются непрозрачные проволочные резисторы. Также для этих целей подходят однослойные катушки типа «универсал». Их особенность — использование ферритовых стержней.

Низкочастотная катушка

Высокочастотные

Устройства изготавливаются с различными типами обмотки. Речь идет о наборе преимуществ, которые спасают в той или иной ситуации. Сфера применения элементов широка, учитывается значительная частота модуляции. Таким образом удается бороться с повышенным сопротивлением металлов. У катушек имеется сердечник.

Основная задача — это модуляция частоты генератора. Она происходит за счёт усиления сигнала, и за процессом можно проследить при подключении осциллографа. Многие высокочастотные катушки не отличаются стабильной работой, поскольку применяется керамический каркас. У него малый срок годности, плюс они восприимчивы к повышенной влажности.

Интересно! Современные товары изготавливаются из алюминия и являются компактными.

Электрикам известны контурные, безконтурные модификации высокой частоты. В зависимости от намотки учитывается стабильность электрических параметров. У моделей высокой частоты могут применяться магниты и провода. Речь идет о порошковых материалах, сделанных из диэлектриков.

Процесс изготовления связан с методом холодного прессования. Индуктивные датчики отличаются по защищенности. На предприятиях элементы могут погружать в раствор либо продевать в трубку. Это делается с целью избежания коротких замыканий. Мировые производители решают проблему путем использование вторичного витка.

Высокочастотная катушка

У моделей значительное сопротивление и есть проблема с концентрацией электролита. Таким образом изменяются свойства катушки индуктивности. Проводимость раствора падает и повышается частота электромагнитного поля.

Устройство безынерционных катушек

Это более универсальная и распространённая разновидность спиннинговых рыболовных катушек, потому их схеме и принципу работы необходимо уделить больше внимания.

Безынерционные катушки устроены так, что во время заброса леска сходит без какого-то сопротивления, за счёт этого получается наиболее дальний заброс. Безынерционные катушки очень сложно устроены, за ними необходимо все время следить и регулярно смазывать (несколько раз в сезон), чтобы на рыбалке не случилось досадного недоразумения.

Главной деталью безынерционной катушки, за счёт которой можно выполнять эти забросы, является шпуля. Это деталь, которая имеет форму цилиндра, куда происходит намотка лески.

При забросе леска слетает с неё кольцами, не преодолевая никакого сопротивления. Удерживает леску на шпуле, чтобы она не спадала, лескоукладыватель. Он состоит из дужки и пропускного кольца.

Вместимость и размеры шпули зависят от размеров непосредственно безынерционной катушки. Это необходимо учесть во время выбора изделия для конкретного вида рыбалки. Естественно, значение также имеет и сечение лески (чем оно больше, тем меньше её поместится на шпулю). Для комфортной рыбалки нужно, чтобы на шпулю было намотано не меньше 100 м лески.

Также это нужно, чтобы во время поклёвки большой рыбы у вас находился запас для её выуживания. Нужно учитывать то, что определённые крупные грузы (тяжёлая кормушка на донке или большая снасть на спиннинге) можно закидывать больше, чем на 80-120 м. Не надо забывать, что длина лески все время будет уменьшаться из-за обрезания узлов и привязывания.

Количество лески, помещающейся на шпуле, обязано быть на ней указано (исключение могут составлять некоторые китайские модели). Количество лески обозначается таким образом: 0,10-240, 0,18-180, 0,20-100 и т.д. В этом случае все интуитивно ясно – сначала указывается сечение лески, а после длина, которая помещается на определённую шпулю.

Ещё один немаловажный элемент безынерционной катушки – фрикцион. Это регулировочный тормоз, определяющий натяг, во время которого шпуля плавно спускает леску при закрытом лескоукладывателе. На различных моделях он может находиться сзади (задний) или сверху на шпуле (передний фрикцион). Сегодня производители, как правило, его устанавливают спереди.

Во время выуживания большой рыбы без фрикциона не обойтись. При грамотной настройке он погасит её рывки и не даст возможности порваться леске, даже когда вес трофея существенно превысит её разрывную нагрузку. Идеально нужно фрикцион настроить так, чтобы леска сходила со шпули при натяжении в 2/3 от её разрывной нагрузки.

Мультипликаторы

Наиболее надёжными и самыми высококачественными считаются катушки-мультипликаторы от известных компаний. Это довольно сложные системы. Большинство из них имеют огромное количество функций, которые состоят из многочисленных механизмов управления с автоматической намоткой лески, торможением обратного хода, автоматическим подтормаживанием и т.д., вплоть до встроенного мини-компьютера. Некоторые изделия, самые дорогостоящие и самые современные, даже оборудованы определителем месторасположения рыбака с помощью навигационных систем.

Современный мультипликатор, по дальности заброса и лёгкости практически сравнялся с безынерционными моделями, а по надёжности и мощности, равных себе не имеет. Стоимость таких изделий остаётся очень высокой.

Конструктивно мультипликатор представляет собой инерционную катушку, которая снабжена определённым передаточным числом, как правило, находящимся в пределах 3-7. Передаточным числом называется числовое соотношение между количеством оборотов шпули и количеством оборотов ручки. Оно чаще всего указано на корпусе. Например, «Gear Ratio 4,5-1», это значит: во время одного оборота рукояти шпуля сделает 4,5 оборота.

Мультипликатор может использоваться почти на всех снастях, когда необходимо качество, мощность и надёжность.

Базовые принципы, как правильно пользоваться безынерционной катушкой

Использование безынерционки начинается с момента намотки на нее плетеного шнура либо монофильной лески. Делается это следующим образом. Мясорубка крепится к удилищу, затем, начиная с вершинки, через кольца пропускается леса. Скоба лесоукладывателя откидывается, леса фиксируется на шпуле с помощью специального стопора либо самозатягивающимся узлом.

После этого дужка возвращается в исходное положение и ведется намотка лесы. Чтобы знать, как сделать безынерционную катушку наиболее работоспособной, важно помнить, что верхние витки лесы не должны достигать бортика шпули на расстояние не более полутора миллиметров, чтобы обеспечить легкий сход нити.

Теперь, когда в руках находится безынерционная катушка для спиннинга как пользоваться ею, не составит никакого труда.

• Отпуская лесу либо подматывая ее, необходимо добиться, чтобы приманка находилась примерно в полутора метрах от вершинки.
• Пальцем зажмите лесу к удилищу и отщелкните скобу лесоукладывателя.
• Как ловить с катушкой безынерционной: сделайте замах, отведя бланк за спину либо в сторону, и с нарастающим убыстрением выбросьте его вперед.
• В последний момент отпустите лесу, которая начнет сходить со шпули.
• После приводнения оснастки защелкните лесоукладыватель.

В первую очередь важно знать не то, как пользоваться безынерционной катушкой с передним фрикционом или задним, а до самого замаха и по его окончании внимательно следить, где находится приманка, в противном случае можно так подцепить коллегу, что мало не покажется.

Если катушка хранится спустя рукава и так же транспортируется, она в любой момент может подвести из-за попадания влаги и песка. Последствия нелицеприятные – смазка смешивается с абразивами, усиливается шумность, а мягкость хода значительно снижается. Поэтому думая, как лучше перевозить безынерционную катушку и хранить ее, лучше воспользоваться чехлами либо пластиковыми и деревянными ящиками.

На что обратить внимание при выборе катушки

Выбор всегда сложное дело. Каждый производитель имеет множество линеек с различными размерностями. Не только новичок, но и спиннингист со стажем не сможет сразу разобраться в широком ассортименте катушек, их характеристиках, чтобы принять правильное решение о покупке нужной модели.

Количество подшипников

Одна из главных характеристик катушки, на которую обращают внимание. Из количество может достигать до 13 штук. Они служат для плавности и мягкости работы всех узлов и механизмов катушки. Некоторые малоизвестные производители вводят покупателей в заблуждение, указывая большое количество подшипников, которых может быть в реальности в два раза меньше.

Вместо подшипников стоят пластмассовые втулки, которые имеют меньший ресурс и надежность. Для надежной, мягкой работы достаточно 4-6 подшипников в конструкции. Все остальные – не несут дополнительных полезных свойств, но значительно увеличивают стоимость готового изделия. Подшипники должны периодически чиститься и смазываться для преждевременного износа и выхода из строя.

Рекомендуется выбирать катушку, у которой имеется металлический подшипник в ролике лесоукладывателя. Этот элемент подвергается постоянным нагрузкам, загрязнению. Если ролик не будет функционировать, то леска или плетеный шнур будут подвергаться высокому трению, а шнур в скором времени с легкостью прорежет канавку в ролике.

Соотношение между диаметром лески и ее количеством

На каждой шпуле указана емкость, то есть, сколько метров лески определенного диаметра может вместить шпуля. Необходимо подбирать катушку под используемый диаметр лески таким образом, чтобы вмещалось минимум 100 – 150 метров. Общей классификации катушек по размерности не имеется. Но большинство рыболовов привыкло равняться на систему от Шимано, где катушки классифицируются по размерности 1000, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000, 6000.

Имея похожие значения размерности катушек других производителей, емкость их шпуль может не совпадать с емкостью шимановских. Обозначения 0,3/150 говорит о том, что на шпулю можно намотать 150 метров монофильной лески диаметром 0,3 мм.

Фрикцион тормоза

Безынерционные катушки могут иметь два вида фрикционного тормоза: передний и задний. Он необходим для предотвращения вращения шпули при намотке под нагрузкой, а также для стравливания лески при сильных рывках рыбы. Этим исключается обрыв лески, если ее разрывная нагрузка значительно меньше усилий при вываживании.

Передний фрикционный тормоз располагается на шпуле, задний в конце катушки. Для спиннинговой ловли считается предпочтительным передний фрикцион. Он проще, удобнее, имеет большую плавность и точность настройки.

Катушки с задним фрикционом используют для фидерной или карповой ловли, когда настроить фрикцион сразу и точно под предполагаемый размер рыбы невозможно. Рыбак при таком виде ловли не держит удилище непосредственно в руках до момента поклевки. При ловле крупных карповых используют катушки с задним фрикционом и байтранером, который сбрасывает все настройки фрикциона при первом резком рывке рыбы во избежание обрыва оснастки.

Система дальнего заброса

Дальность заброса важная составляющая для спиннингиста. Чем дальше можно забросить приманку, тем большую площадь можно обловить. Увеличить дальность заброса катушкой можно несколькими методами. Некоторые производители применяют специальную форму шпули, конусную, когда шпуля увеличивается к основанию катушки. Дальние витки лески имеют больший диаметр намотки, чем у края шпули. Это позволяет им сходить без дополнительного трения о буртик шпули. Такие шпули обычно используются при ловле карповых.

Увеличить дальность заброса может правильная намотка лески на шпулю, когда витки перекрещиваются, а не укладываются рядом друг с другом, утопая меду соседними витками. Такая система укладки достигается при бесконечном винте (червячном механизме). Однако стоит отметить, что компания Дайва отказалась от применения бесконечного винта даже в топовых моделях Но это не помешало ей достичь идеально правильной намотки.

Дальность заброса можно увеличить, используя катушки со шпулями большего размера и с небольшой глубиной намотки. Это позволяет леске свободнее сходить без дополнительного трения о буртик шпули нижними витками.

Запасная шпуля

Приятный бонус, который дает не каждый производитель для конкретной модели. Запасная шпуля необходима, когда на рыбалке требуется поменять оснастку на более чувствительную или, наоборот, с большей разрывной нагрузкой. Это намного бюджетнее, чем покупать полностью новый дополнительный комплект спиннинга и катушки.

Устройство и принцип работы катушки индуктивности.

Как уже понятно из названия элемента – катушка индуктивности, в первую очередь, представляет из себя именно катушку То есть большое количество витков изолированного проводника. Причем наличие изоляции является важнейшим условием – витки катушки не должны замыкаться друг с другом. Чаще всего витки наматываются на цилиндрический или тороидальный каркас:

Важнейшей характеристикой катушки индуктивности является, естественно, индуктивность, иначе зачем бы ей дали такое название Индуктивность – это способность преобразовывать энергию электрического поля в энергию магнитного поля. Это свойство катушки связано с тем, что при протекании по проводнику тока вокруг него возникает магнитное поле:

А вот как выглядит магнитное поле, возникающее при прохождении тока через катушку:

В общем то, строго говоря, любой элемент в электрической цепи имеет индуктивность, даже обычный кусок провода. Но дело в том, что величина такой индуктивности является очень незначительной, в отличие от индуктивности катушек. Собственно, для того, чтобы охарактеризовать эту величину используется единица измерения Генри (Гн). 1 Генри – это на самом деле очень большая величина, поэтому чаще всего используются мкГн (микрогенри) и мГн (милигенри).{-7}medspacefrac{Гн}{м}

mu – магнитная проницаемость магнитного материала сердечника. А что это за сердечник и для чего он нужен? Сейчас выясним. Дело все в том, что если катушку намотать не просто на каркас (внутри которого воздух), а на магнитный сердечник, то индуктивность возрастет многократно. Посудите сами – магнитная проницаемость воздуха равна 1, а для никеля она может достигать величины 1100. Вот мы и получаем увеличение индуктивности более чем в 1000 раз

S – площадь поперечного сечения катушки

N – количество витков

l – длина катушки

Из формулы следует, что при увеличении числа витков или, к примеру, диаметра (а соответственно и площади поперечного сечения) катушки, индуктивность будет увеличиваться. А при увеличении длины – уменьшаться. Таким образом, витки на катушке стоит располагать как можно ближе друг к другу, поскольку это приведет к уменьшению длины катушки.

С устройством катушки индуктивности мы разобрались, пришло время рассмотреть физические процессы, которые протекают в этом элементе при прохождении электрического тока. Для этого мы рассмотрим две схемы – в одной будем пропускать через катушку постоянный ток, а в другой -переменный!

Катушка индуктивности в цепи постоянного тока.

Итак, в первую очередь, давайте разберемся, что же происходит в самой катушке при протекании тока. Если ток не изменяет своей величины, то катушка не оказывает на него никакого влияния. Значит ли это, что в случае постоянного тока использование катушек индуктивности и рассматривать не стоит? А вот и нет Ведь постоянный ток можно включать/выключать, и как раз в моменты переключения и происходит все самое интересное. Давайте рассмотрим цепь:

Резистор выполняет в данном случае роль нагрузки, на его месте могла бы быть, к примеру, лампа. Помимо резистора и индуктивности в цепь включены источник постоянного тока и переключатель, с помощью которого мы будем замыкать и размыкать цепь. Что же произойдет в тот момент когда мы замкнем выключатель?

Ток через катушку начнет изменяться, поскольку в предыдущий момент времени он был равен 0. Изменение тока приведет к изменению магнитного потока внутри катушки, что, в свою очередь, вызовет возникновение ЭДС (электродвижущей силы) самоиндукции, которую можно выразить следующим образом:

varepsilon_s = -frac{dPhi}{dt}

Возникновение ЭДС приведет к появлению индукционного тока в катушке, который будет протекать в направлении, противоположном направлению тока источника питания. Таким образом, ЭДС самоиндукции будет препятствовать протеканию тока через катушку (индукционный ток будет компенсировать ток цепи из-за того, что их направления противоположны). А это значит, что в начальный момент времени (непосредственно после замыкания выключателя) ток через катушку I_L будет равен 0. В этот момент времени ЭДС самоиндукции максимальна. А что же произойдет дальше? Поскольку величина ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока, то она будет постепенно ослабевать, а ток, соответственно, наоборот  будет возрастать. Давайте посмотрим на графики, иллюстрирующие то, что мы обсудили:

На первом графике мы видим входное напряжение цепи – изначально цепь разомкнута, а при замыкании переключателя появляется постоянное значение. На втором графике мы видим изменение величины тока через катушку индуктивности. Непосредственно после замыкания ключа ток отсутствует из-за возникновения ЭДС самоиндукции, а затем начинает плавно возрастать.

Напряжение на катушке наоборот в начальный момент времени максимально, а затем уменьшается. График напряжения на нагрузке будет по форме (но не по величине) совпадать с графиком тока через катушку (поскольку при последовательном соединении ток, протекающий через разные элементы цепи одинаковый). Таким образом, если в качестве нагрузки мы будем использовать лампу, то они загорится не сразу после замыкания переключателя, а с небольшой задержкой (в соответствии с графиком тока).

Аналогичный переходный процесс в цепи будет наблюдаться и при размыкании ключа. В катушке индуктивности возникнет ЭДС самоиндукции, но индукционный ток в случае размыкания будет направлен в том же самом направлении, что и ток в цепи, а не в противоположном, поэтому запасенная энергия катушки индуктивности пойдет на поддержание тока в цепи:

После размыкания ключа возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока через катушку, поэтому ток достигает нулевого значения не сразу, а по истечении некоторого времени. Напряжение же в катушке по форме идентично случаю замыкания переключателя, но противоположно по знаку. Это связано с тем, что изменение тока, а соответственно и ЭДС самоиндукции в первом и втором случаях противоположны по знаку (в первом случае ток возрастает, а во втором убывает).

Кстати, я упомянул, что величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока, так вот, коэффициентом пропорциональности является ни что иное как индуктивность катушки:

varepsilon_s = -Lmedspacefrac{dI}{dt}

На этом мы заканчиваем с катушками индуктивности в цепях постоянного тока и переходим к цепям переменного тока.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

Рассмотрим цепь, в которой на катушку индуктивности подается переменный ток:

Давайте посмотрим на зависимости тока и ЭДС самоиндукции от времени, а затем уже разберемся, почему они выглядят именно так:

Как мы уже выяснили ЭДС самоиндукции у нас прямо пропорциональна и противоположна по знаку скорости изменения тока:

varepsilon_L = -Lmedspacefrac{dI}{dt}

Собственно, график нам и демонстрирует эту зависимость! Смотрите сами – между точками 1 и 2 ток у нас изменяется, причем чем ближе к точке 2, тем изменения меньше, а в точке 2 в течении какого-то небольшого промежутка времени ток и вовсе не изменяет своего значения. Соответственно скорость изменения тока максимальна в точке 1 и плавно уменьшается при приближении к точке 2, а в точке 2 равна 0, что мы и видим на графике ЭДС самоиндукции. Причем на всем промежутке 1-2 ток возрастает, а значит скорость его изменения положительна, в связи с этим на ЭДС на всем этом промежутке напротив принимает отрицательные значения.

Аналогично между точками 2 и 3 – ток уменьшается – скорость изменения тока отрицательная и увеличивается – ЭДС самоиндукции увеличивается и положительна. Не буду расписывать остальные участки графика – там все процессы протекают по такому же принципу

Кроме того, на графике можно заметить очень важный момент – при увеличении тока (участки 1-2 и 3-4) ЭДС самоиндукции и ток имеют разные знаки (участок 1-2: varepsilon < 0, i > 0, участок 3-4: varepsilon > 0, i < 0). Таким образом, ЭДС самоиндукции препятствует возрастанию тока (индукционные токи направлены “навстречу” току источника).

А на участках 2-3 и 4-5 все наоборот – ток убывает, а ЭДС препятствует убыванию тока (поскольку индукционные токи будут направлены в ту же сторону, что и ток источника и будут частично компенсировать уменьшение тока).

И в итоге мы приходим к очень интересному факту – катушка индуктивности оказывает сопротивление переменному току, протекающему по цепи. А значит она имеет сопротивление, которое называется индуктивным или реактивным и вычисляется следующим образом:

X_L = wmedspace L

Где w – круговая частота: w = 2 pi f. [/latex]f[/latex] – это частота переменного тока. Таким образом, чем больше частота тока, тем большее сопротивление будет ему оказывать катушка индуктивности. А если ток постоянный (f = 0), то реактивное сопротивление катушки равно 0, соответственно, она не оказывает влияния на протекающий ток.

Давайте вернемся к нашим графикам, которые мы построили для случая использования катушки индуктивности в цепи переменного тока. Мы определили ЭДС самоиндукции катушки, но каким же будет напряжение u? Здесь все на самом деле просто! По 2-му закону Кирхгофа:

u + varepsilon_L = 0

А следовательно:

u = – varepsilon_L

Построим на одном графике зависимости тока и напряжения в цепи от времени:

Как видите ток и напряжение сдвинуты по фазе (ссылка) друг относительно друга, и это является одним из важнейших свойств цепей переменного тока, в которых используется катушка индуктивности:

При включении катушки индуктивности в цепь переменного тока в цепи появляется сдвиг фаз между напряжением и током, при этом ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода.

Источники

• https://34fish.ru/snasti/inert-ionnyie-i-bezyinert-ionnyie-katushki-dlya-spinninga
• https://rusenergetics.ru/oborudovanie/katushka-induktivnosti
• https://www.udim.ru/articles/pamyatka_rybolovu_kak_polzovatsya_bezynertsionnoy_katushkoy/
• https://prostokaras.com/snasti/spinning/bezynercionnye-katushki.html
• https://microtechnics.ru/ustrojstvo-i-princip-raboty-katushki-induktivnosti/

Из чего состоит катушка зажигания

Катушка считается основной деталью системы зажигания, при ее неработоспособности пуск мотора машины невозможен. Это связано с тем, что принцип работы катушки зажигания позволяет произвести появление искры, необходимой для запуска силового агрегата.

Назначение катушки зажигания в автомобиле

Такое устройство предназначено для накапливания энергии и выработки напряжения. Оно требуется для появления разряда, подающегося на электрод свечки. Наличие искры способствует эффективному запуску силового агрегата. Основная опция устройства основана на работе закона индукции. Ток, поставляемый АКБ, в нужный момент зажигания перестает подаваться на устройство.

Конструктивные особенности КЗ

КЗ для машины устроена следующим образом:

1. Изоляторный элемент. Применяется в качестве изоляционной детали.
2. Корпус устройства. В него заключены остальные компоненты КЗ. Обычно выполняется из металла, может производиться из высокопрочного пластика.
3. Изоляционная бумага.
4. Первичная обмотка. Независимо от типа системы, эта деталь состоит из основного проводника. Кабель должен быть заизолирован. В зависимости от модели КЗ он может насчитывать от 100 о 150 витков. Первичная обмотка оборудуется выходами, каждый из которых рассчитан на 12 вольт.
5. Вторичная обмотка. Ее монтаж обычно выполняется снаружи устройства, а количество витков в детали может состоять от 15 до 30 тысяч. Подобные механизмы устанавливаются в модули зажигания, двухвыводные, а также сдвоенные катушки, их наличие могут включать в себя индивидуальные системы. Внутри вторичного элемента формируется напряжение, составляющее около 35 тысяч вольт, оно в дальнейшем подается на свечи. Для качественной изоляции контактных элементов в КЗ используются наконечники.
6. Клеммный контакт первичной детали. Он может обозначаться на КЗ символом К.
7. Контактный болт. Применяется для фиксации устройства и передачи контакта.
8. Центральный выход, по которому передается высоковольтное напряжение. Оно подается на свечи.
9. Защитная крышка устройства.
10. Клеммный элемент питания. Предназначается для подключения катушки к бортовой сети.
11. Контактная пружинка устройства.
12. Скоба.
13. Внешний кабель для подключения устройства.
14. Сердечник. Конструкция элемента препятствует образованию вихревых токов.

Конструктивная схема устройства КЗ в авто

Расположение катушки зажигания в автомобиле

Чтобы узнать, где находится КЗ в конкретном автомобиле, рекомендуем обратиться к сервисному руководству по эксплуатации. Обычно устройство располагается в моторном отсеке. Его можно увидеть на крыле либо на разделительной перегородке, которая отделяет салон машины от моторного отсека. В некоторых случаях устройство может находиться непосредственно на силовом агрегате.

Принцип действия катушки зажигания

В целом принцип работы катушки зажигания можно разделить на четыре этапа:

1. Ток подается на первичное устройство трансформаторного узла и образует в нем магнитное поле.
2. В результате прекращения подачи тока поле образует ток высокого напряжения на вторичном устройстве.
3. От вторичного компонента напряжение подается на основную клемму узла.
4. С клеммного элемента напряжение поступает на распределительный узел. Оттуда оно подается на свечи, где происходит искровой разряд.

Автомобильная КЗ работает по принципу трансформаторного устройства. Сначала наматывается вторичная обмотка, она оснащена тонким проводником, а затем — первичная. Количество витков последней меньше, но проводник значительно толще. Когда происходит соединение контактных частей, величина первичного тока возрастает до наибольшего значения. Она определяется параметром напряжения АКБ, а также значением омического сопротивления первичного устройства.

Ток, нарастающий в системе, встречает сопротивление самоиндукции, которое направлено встречно на напряжение АКБ. При замыкании контактных элементов по первичному устройству проходит ток и создает магнитное поле, пересекающее в том числе и вторичную обмотку. В результате в последней образуется ток высокого напряжения. В тот момент, когда происходит размыкание контактных элементов прерывательного устройства, в обеих обмотках появляется ЭДС самоиндукции. Чем величина вторичного напряжения выше, тем быстрее пропадает магнитный поток, образованный первичным устройства.

На ферромагнитный сердечник может подаваться первичный ток, что способствует снижению энергии, которая собирается в магнитном поле. Чтобы понизить насыщение, в конструкцию может добавляться разомкнутый магнитопровод. Это дает возможность создавать КЗ, в которых величина индуктивности первичного устройства составит до 10 мГн, а параметр первичного тока — 3-4 ампера. Не допускается использование более высокой величины тока, поскольку это приведет к обгоранию контактных элементов прерывательного устройства.

Принцип работы катушки зажигания в авто подробно представлено в видеоролике канала NGKNTK EMEA.

В результате увеличения силы тока на вторичном участке электроцепи напряжение резко снижается до так называемого напряжения дуги. Последняя величина остается неизменной до момента, пока запас энергии не упадет до минимального параметра. В среднем длительность батарейного зажигания в автомобилях составляет около 1,4 мс. Как правило, этого хватает для возгорания горючей смеси. Когда напряжение дуги из системы пропадает, остаточная энергия используется для поддержки затухающих колебаний тока и напряжения.

Длительность дугового заряда зависит от:

• значения запасенной энергии;
• соотношения топлива и воздуха в горючей смеси;
• частоты, с которой вращается коленчатый вал двигателя;
• степени сжатия и т. д.

Если частота вращения коленчатого вала ДВС возрастает, то время, при котором контактные элементы прерывательного устройства остаются замкнутыми, снижается. А первичный ток за этот промежуток не успевает увеличиться до максимального значения. Это приводит к уменьшению запаса энергии, которая собирается в магнитной системе КЗ, в результате чего падает вторичная величина напряжения.

Отрицательные характеристики систем, в которых используются механические контактные элементы, проявляются при слишком низких либо высоких обротах двигателя. Если частота вращения небольшая, то между контактными компонентами прерывательного узла появляется дуговой заряд, который забирает часть энергии. При слишком высоких оборотах падает параметр вторичного напряжения, что связано с вибрацией контактов прерывательного узла. В зависимости от типа КЗ может оснащаться добавочным резисторным элементом, такие устройства работают по другому принципу.

Канал Soldering подробно рассказал о проверке такой характеристики КЗ, как сопротивление, с использованием мультиметра.

При пусковом режиме, когда напряжение от АКБ снижается, резисторное устройство замыкается посредством дополнительных контактов, расположенных на тяговом реле. Для этого могут применяться контактные элементы дополнительного реле активации стартерного устройства. Это позволяет первичному механизму выработать напряжение, составляющее 7-8 вольт. При рабочем режиме функционирования силового агрегата параметр напряжения, необходимого для питания электрооборудования, составляет 12-14 вольт.

Для намотки добавочного резисторного устройства обычно применяется никелевая либо константовая проволока. Если используется первый вариант, то сопротивление считается вариаторным, поскольку оно изменяется в соответствии с величиной проходящего тока. При работе ДВС на повышенных оборотах величина первичного тока снижается, а параметр сопротивления падает.

Требования к современным катушкам зажигания

Требования, которые предъявляются ко всем современным КЗ:

1. Простота конструкции. Чем проще устроена КЗ, тем легче ее установить и обслужить в дальнейшем. При более простом устройстве потребитель сможет самостоятельно провести диагностику в случае появления неполадок.
2. Небольшие габариты и масса.
3. Высокий ресурс эксплуатации. Надежность устройства позволит обеспечить долгий срок службы.
4. Надежная защита от воздействия влажности и повышенных температур. Важно, чтобы конструкция катушки, а также материалы, которые применялись для ее производства, были устойчивы к повышенным температурам и влаге. Это позволит обеспечить эффективную работу КЗ при изменении погодных условий и воздействии агрессивной среды, характерной для моторного отсека. Пары, которые исходят от топлива и моторной жидкости, не должны нанести вред устройству и его корпусу. Если будет поврежден корпус конструкции, это приведет к ухудшению функционирования КЗ в целом.
5. Точность посадки устройства, а также устойчивость к появлению короткого замыкания. Конструкция КЗ должна быть выполнена так, чтобы ее размеров хватало для отвода тепла и обеспечения температурной стабильности.

Технические характеристики катушек зажигания

Основные характеристики устройств приведены в таблице.

Характеристика	Описание
Индуктивность	Этот параметр определяет способность КЗ накапливать электроэнергию и измеряется в Гн. Энергия, собирающаяся внутри первичного элемента устройства, является пропорциональной показателю индуктивности. Чем выше значение индуктивности, тем больше энергии сможет накопить механизм
Параметр трансформации	Определяет, как сильно КЗ может увеличить величину первичного напряжения. На первичный элемент поступает 12-вольтное напряжение от АКБ, а когда цепь размыкается, ток снизится от 6-20 ампер до 0. В результате изменения тока появляется напряжение на первичной составляющей, а параметр трансформации определяет, как сильно выросла эта величина. Данное значение определяется соотношением количества витков во вторичном и первичном устройствах
Величина сопротивления КЗ	Первичное устройство катушки обладает сопротивлением, составляющим около 0,25-0,55 Ом, а вторичное — от 2 до 25 кОм. Величина мощности образования искры, а также ее энергии обратно пропорциональны параметру сопротивления в первичной составляющей. Чем больше это значение, тем меньше величина энергии и мощности, которая образуется при подаче искры
Энергия искры	Данный параметр составляет около 0,1 джоуля и расходуется на протяжении 1,2 мс. В самой свече энергия появляется в результате образования дугового заряда при появлении пробоя между электродными элементами. Значение напряжения на деталях определяется диаметром свечи, а также зазора между электродными компонентами и материала, из которого он изготовлен. Также на эту величину влияет температура и давление в камерах сгорания ДВС, состав горючей смеси. Для эффективной работы свечей величина напряжения, образующегося в КЗ, будет в полтора раза больше напряжения, необходимого для обеспечения пробоя
Параметр напряжения пробоя	Сам пробой образуется между электродными компонентами свечи, если величина напряжения на них и пробое соответствует друг другу. Рабочий параметр определяется зазором между электродами, параметром давления в камерах сгорания, а также температурой горючего состава. При пуске ДВС на холодную данная величина должна быть больше, это позволит появиться пробою и появлению искрового разряда. Это важно, поскольку горючее, а также воздух в двигателе еще холодные
Число искр, появляющихся в минуту	Для расчета количества искр за одну минуту надо знать показатель оборотов коленчатого вала, а также число цилиндров в ДВС. Значение искр можно вычислить путем разделения количества оборотов, умноженных на число цилиндров. А полученный показатель поделить на число тактов мотора

Виды катушек зажигания автомобиля

Существует несколько разновидностей КЗ, использующихся в автомобилях. Каждый тип имеет свою схему и особенности.

Общая катушка зажигания

Такой тип устройств применяется в системах с распределительным устройством либо без него. Эта разновидность катушек является самой простой по устройству и наиболее распространенной.

Ранее общие катушки зажигания повсеместно устанавливались на все авто.

Схема общей катушки зажигания

Особенности общей катушки

Особенности, характерные для общего типа устройств:

1. Максимальная величина рабочего вторичного напряжения варьируется в диапазоне от 18 до 20 кВ.
2. Сердечник устройства выполняется из пластин, изготовленных из электротехнической стали. Толщина каждой из них составляет от 0,35 до 0,5 мм. Все пластины изолированы относительно друг друга, в качестве изоляционного слоя используется лак либо окалина.
3. На сердечник устройства монтируется изоляционная трубка, сверху которой устанавливается вторичный элемент.
4. Корпус устройства изготовляется из листовой стали либо алюминия. Внутри него по стенке располагается магнитопровод. Последний сделан в виде свертка широкой ленты из электротехнической стали.
5. Величина скорости, при которой в общей КЗ нарастает вторичное напряжение, составляет от 200 до 250 В/мкс.
6. Общая продолжительность фаз, при которых происходит разряд искры — до полутора секунд.
7. Рабочее значение энергии, при которой происходит разряд искры, составляет от 15 до 20 мДж.

Индивидуальная катушка зажигания

Индивидуальный тип устройств появился позже. Такие катушки применяются в системах электронного зажигания и считаются более надежными.

Схема индивидуальной катушки зажигания

Особенности индивидуальной катушки

Особенности, характерные для устройств индивидуального типа:

1. Такие КЗ также оснащаются двумя обмотками — первичной и вторичной. Но в них первичный элемент устанавливается внутри вторичного.
2. Один сердечник монтируется внутри первичного устройства, а второй — вокруг вторичного.
3. Сама КЗ монтируется на свечу. Благодаря этому передача высоковольтного сигнала производится без потери энергии.
4. Устройства индивидуального типа могут включать в себя электронные элементы воспламенительного механизма.
5. Подача высоковольтного сигнала, который образуется во вторичном устройстве, осуществляется непосредственно на свечку. Передача производится благодаря наличию наконечника, который состоит из пружинного элемента, высоковольтного стержня, а также изоляционного слоя.
6. Основной особенностью данного типа КЗ является наличие диода. Он используется для оперативного отсекания высоковольтного тока на вторичном устройстве.

Сдвоенная катушка зажигания

Сдвоенный вариант КЗ — усовершенствованная версия общего типа устройства. Используется во многих электронных системах зажигания.

Схема сдвоенной катушки зажигания

Особенности сдвоенной катушки

Особенности, характерные для сдвоенного типа устройств:

1. Такой тип оборудования оснащается двумя высоковольтными контактами. Каждый из них предназначен для синхронного образования искры на свечах, установленных на двух цилиндрах. Причем только один из них будет располагаться в конце такта сжатия. На втором цилиндре искра будет проходить вхолостую.
2. Подключение к свечкам может быть выполнено двумя методами. Либо посредством высоковольтных кабелей, либо одна из них соединяется напрямую с помощью наконечника, а вторая — с помощью кабеля.
3. По конструкции сдвоенные устройства устанавливаются в одном блоке по две штуки. Тогда КЗ будет считаться четырехвыводной.
4. В конструкции устройства может не использоваться распределительный узел, но тогда подача искры будет осуществляться на два цилиндра ДВС.

Рекомендации по эксплуатации катушек зажигания

Длительность срока службы катушек зажигания в первую очередь зависит от правильности их использования.

Поэтому автовладельцу надо знать о техническом обслуживании и нюансах эксплуатации устройств. Разумеется, дешевые и низкокачественные КЗ не могут похвастаться высоким ресурсом эксплуатации.

Правила технического обслуживания катушек

Правила обслуживания устройств:

1. Нельзя оставлять машину на долгое время с активированным зажиганием, если силовой агрегат не заведен. При включенном зажигании не только быстрее разряжается аккумулятор, но и падает ресурс эксплуатации КЗ.
2. Периодически катушка нуждается в техническом обслуживании. Устройство надо очищать от пыли и загрязнений. Требуется диагностика качества фиксации высоковольтных кабелей. Они должны быть надежно зафиксированы как на свечах, так и на самой катушке. При проверке надо убедиться, что на корпус устройства и внутрь не попадает вода, в противном случае возможен скорый выход из строя КЗ.
3. Не допускается отключение «высоковольтника» от устройства голыми руками, когда выполняется техобслуживание системы. Нельзя этого делать и при активированном зажигании.
4. Неполадки в работе КЗ можно выявить посредством визуальной диагностики или проверить устройство на наличие искры. Визуальная проверка позволит определить трещины и прочие дефекты на корпусе устройства. О проблемах в работе КЗ сообщат электрические прожиги, которые имеются на крышке рядом с разъемом для «высоковольтника».

Неисправности КЗ

Неполадки, которые могут произойти при длительной эксплуатации или неправильном использовании:

1. При долгом использовании есть вероятность появления замыкания в обмотках устройства. Если это произойдет, то трансформаторный узел будет перегреваться и не сможет выполнять свои функции.
2. Длительное использование КЗ при температуре более 150 градусов станет причиной выхода из строя устройства.
3. Поломка устройства может произойти при некорректной работе АКБ. Если батарея не в состоянии выдать необходимое напряжение, то катушка будет функционировать неправильно. Важно, чтобы АКБ могла выдавать как минимум 11,5 вольт напряжения.
4. Нарушения в работе устройства могут быть спровоцированы повреждением высоковольтного кабеля.
5. Повреждение изоляционного слоя внутри механизма приведет к тому, что устройство не сможет генерировать необходимое напряжение. Подобные проблемы обычно проявляются в результате попадания жидкости или смазочного вещества внутрь через поврежденный уплотнитель. Это приводит к увеличению величины сопротивления.
6. Индивидуальные катушки особенно чувствительны к повышенным вибрациям, которые издает ГБЦ. Это приводит к быстрой поломке устройств.

Фотогалерея

Фото разных типов устройств представлены в этом разделе.

Видео «Самостоятельная диагностика работы КЗ»

Канал MotoDalnoBoy рассказал о причинах неисправностей, а также показал способы проверки катушки с использованием тестера.

(Примечание: данная статья является общепознавательной и не привязана к какой либо марке автомобиля)

Задачи катушки зажигания

Катушка зажигания накапливает энергию и вырабатывает высокое напряжение для образования искрового разряда на электроде свечи зажигания.

Функция катушки зажигания основывается на законе индукции: катушка зажигания состоит из магнитомягкого железного сердечника, первичной обмотки из медной проволоки с малым количеством витков (сечением примерно 0,75 мм 2 ) и вторичной обмотки из медной проволоки с большим количеством витков (сечением примерно 0,63 мм 2 ). Соотношение витков составляет примерно 1:200.

Поставляемая от аккумулятора энергия в требуемый момент зажигания отключается от конечной ступени управления. Магнитное поле первичной обмотки переносится на вторичную обмотку. Возникающее во вторичной обмотке напряжение зависят от количества витков. Это высокое напряжение используется для искрообразования на электроде свечи.

При оптимальном составе смеси энергия зажигания должна составлять примерно 0,2 мДж, при более бедной или богатой смеси – примерно 3 мДж. Однако в практике расход энергии гораздо выше.

Вырабатываемая энергия в современных системах зажигания достигает от 60 до 200 мДж. Это означает, что при контакте с проводящими высокое напряжение частями может возникнуть угроза жизни!

Термины в системе зажигания

Аккумулирование энергии: во время цикла заряда катушка накапливает энергию в магнитопроводе. Ток подается – катушка заряжается (цепь первичной обмотки закрыта, цепь вторичной обмотки открыта). В заданный момент зажигания первичная цепь размыкается.

Индуцированное напряжение: любое изменение тока в индуктивности (катушке) изменяет напряжение. Вторично генерируется высокое напряжение.

Высокое напряжение: так же как и в трансформаторе вырабатываемое высокое напряжение зависит от числа витков катушки первично/вто-рично. После достижения необходимого напряжения пробоя происходит разряд катушки с образованием искры (пробой).

Искра зажигания: после поступления высокого напряжения на свечу зажигания накопленная энергия разряжается в искровой канал (цепь первичного тока открыта, вторичного-закрыта).

Время замыкания (заряда катушки)

В контактно-распределительной системе зажигания определяется продолжительность времени, в период которого контакт прерывателя замкнут.

В электронной системе зажигания предписывается продолжительность времени, в период которого первичный ток протекает. Первичная обмотка катушки подключена.

Система зажигания с контактным прерывателем

Электронная система зажигания

РАЗНОВИДНОСТИ КАТУШЕК

На практике в основном встречаются 3 вида: система зажигания с вращающимся распределителем, двухискровая катушка зажигания и одноискровая катушка зажигания.

Стандартная катушка зажигания для двигателей с вращающимся распределением высокого напряжения (ROV)

Управление током заряда через контакт прерывателя. Тут высокое напряжение генерируется центрально от одной катушки зажигания и распределителем зажигания механически распределяется на отдельные свечи зажигания. В современных системах управления двигателем этот вид распределения напряжения уже не актуален.

Двухискровая катушка зажигания (в двигателях с четным числом цилиндров)

Оба соединения высокого напряжения последовательно подключены к двум свечам зажигания, порядок зажигания которых на 360° оборота коленчатого вала смещены друг от друга. Катушка зажигания генерирует искру зажигания одновременно на две свечи зажигания: одна находится в цилиндре, в котором как раз и сжимается воздушно-топливная смесь, а вторая – в цилиндре, который в это время находится в такте выпуска. В цилиндре с высоким давлением (с тактом сжатия) возникает рабочая основная искра зажигания, в менее сжатом (с тактом продувки) – холостая искра зажигания. После 360° оборота коленчатого вала все становится наоборот. В другой паре цилиндров импульс зажигания происходит точно так же, только смещен на 180° оборота коленвала.

Благодаря последовательному включению одна из обеих свечей работает с положительным высоким напряжением пробоя, а другая – с отрицательным напряжением. Из-за разного направления напряжения электроды свечей зажигания показывают неодинаковые картины обгорания.

На каждый оборот коленвала -2 искры зажигания (основная/ рабочая искра и поддерживаю-щая/холостая искра)

1. Помехоподавляющий штекер 2. Кабели зажигания
3. Соединительный штекер 4. Двухискровая катушка зажигания 2×2

Статическое распределение высокого напряжения с двух-искровой катушкой зажигания

Одноискровая катушка зажигания в полностью электронной системе зажигания

В этом исполнении каждая свеча зажигания приписана к конкретной катушке зажигания, которая «сидит» прямо на изоляторе свечи зажигания. Конструкция делает возможным более филигранное исполнение и размеры. Одноискровые катушки зажигания устанавливаются как на четное, так и на нечетное количество цилиндров: система зажигания все равно синхронизируется сенсором распредвала.

Схема включения одноискровой катушки зажигания

Устройство одноискровой катушки

Одноискровая катушка зажигания вырабатывает в каждый такт по искре зажигания, потому необходима синхронизация с распределительным валом.

Преимущества одноискровой катушки зажигания в полностью электронной системе зажигания

Благодаря прямой передаче напряжения от катушки зажигания на свечу зажигания одноискровая катушка зажигания имеет меньшие потери напряжения и позволяет использовать самый широкий из возможных диапазонов углов опережения зажигания. Кроме того, в такой системе возможен контроль первичной и вторичной цепей системы зажигания и определение перебоев в искрообразовании.

1 Замок зажигания 2 Катушки зажигания 3. Свечи зажигания 4. Блок управления

Статическое распределение зажигания с одноискровыми катушками зажигания

Диоды в цепи высокого напряжения для подавления искры при включении. Вторичная обмотка не может быть проверена омметром.

Видео

Для бензинового ДВС система зажигания является одной из определяющих, хотя в машине сложно выделить какой-то главный узел. Без мотора не поедешь, но и без колеса это тоже невозможно.

Катушка зажигания создает высокое напряжение, без которого невозможно образование искры и воспламенение топливо-воздушной смеси в цилиндрах бензинового двигателя.

Коротко о зажигании

Чтобы понять зачем в автомобиле бобина (это народное название), и какое участие она принимает в обеспечении движения, надо хотя бы обобщенно понять устройство систем зажигания.

Упрощенная схема работы бобины приведена ниже.

Плюсовой вывод катушки подключен к положительной клемме аккумулятора, а другим выводом она соединяется с распределителем напряжения. Такая схема подключения является классической и широко применяется на машинах семейства ВАЗ. Для полноты картины необходимо сделать ряд уточнений:

1. Распределитель напряжения является неким диспетчером, подающим напряжение на тот цилиндр, в котором произошла фаза сжатия и должны воспламениться пары бензина.
2. Работой катушки зажигания управляет коммутатор напряжения, его исполнение может быть механическим или электронным (бесконтактным).

Механические устройства использовались в старых автомобилях: на ВАЗ 2106 и подобных, но сейчас они практически полностью вытеснены электронными.

Устройство и работа бобины

Современная бобина является упрощенной версией индукционной катушки Румкорфа. Она была названа в честь изобретателя немецкого происхождения – Генриха Румкорфа, который первым запатентовал в 1851 году устройство, преобразовывающее постоянное низкое напряжение в переменное высокое.

Чтобы понять принцип работы, нужно знать устройство катушки зажигания и основы радиоэлектроники.

Это традиционная, общая катушка зажигания ВАЗ, применяемая в течение длительного времени и на многих других автомобилях. Фактически это импульсный высоковольтный трансформатор. На сердечнике, предназначенном для усиления магнитного поля, тонким проводом намотана вторичная обмотка, она может содержать до тридцати тысяч витков провода.

Поверх вторичной обмотки находится первичная из более толстой проволоки и с меньшим количеством витков (100-300).

Обмотки с одних концов соединены между собой, второй конец первичной подсоединяется к аккумуляторы, вторичная обмотка свободным концом подключена к распределителю напряжения. Общей точкой обмотки катушки подключены к коммутатору напряжения. Всю эту конструкцию закрывает защитный корпус.

Через «первичку» в исходном состоянии протекает постоянный ток. Когда нужно образовать искру, цепь разрывается коммутатором или трамблером. Это приводит к образованию высокого напряжения во вторичной обмотке. Напряжение поступает на свечу нужного цилиндра, где и образуется искра, вызывающая сгорание топливной смеси. Для соединения свечей с распределителем использовались высоковольтные провода.

Конструкция с одним выводом не является единственно возможной, существуют и другие варианты.

• Двухискровые. Сдвоенная система применяется для цилиндров, которые работают в одной фазе. Предположим, в первом цилиндре происходит сжатие и искра нужна для воспламенения, а в четвертом фаза продувки и там образуется холостая искра.
• Трехискровые. Принцип работы как у двухвыводной, только используются подобные на 6 цилиндровых двигателях.
• Индивидуальные. Каждая свеча оснащена собственной катушкой зажигания. В данном случае обмотки поменяны местами — первичная находится под вторичной.

Как проверить катушку зажигания

Основной параметр, по которому определяется работоспособность бобины, является сопротивление обмоток. Существуют усредненные показатели, говорящие о ее исправности. Хотя не всегда отклонения от нормы являются показателем неисправности.

С помощью мультиметра

С помощью мультиметра можно проверить катушку зажигания по 3 параметрам:

1. сопротивление первичной обмотки;
2. сопротивление вторичной обмотки;
3. наличие короткого замыкания (пробой изоляции).

Следует учесть, что таким образом можно проверить только индивидуальную катушку зажигания. Сдвоенные устроены иначе, и необходимо знать схему вывода «первички» и «вторички».

Первичную обмотку проверяем присоединив щупы к контактам Б и К.

Тип катушки	Сопротивление, Ом
ВАЗ 2106 (контактная система)	3,07-3,5
27.3705 (бесконтактная, М, Р)	0,45± 0,05
3122.3705 (С, З)	0,43± 0,04
8352.12 (М, Р)	0,42± 0,05
027.3705 (М, Р)	0,43± 0,04
27.3707-01 (М, Р)	0,42± 0,05
АТЕ1721 (М, Р)	0,43± 0,05
М – маслозаполненная
С – сухая
Р – разомкнутый магнитопровод
З – замкнутый магнитопровод

Измеряя «вторичку» подключаем один щуп к контакту Б, а второй к высоковольтному выводу.

Тип катушки	Сопротивление, КОм
ВАЗ 2106 (контактная система)	5,4-9,2
27.3705 (бесконтактная, М, Р)	5±1
3122.3705 (С, З)	4,08±0,4
8352.12 (М, Р)	5±1
027.3705 (М, Р)	5±1
27.3707-01 (М, Р)	5±1
АТЕ1721 (М, Р)	5±1

Изоляцию замеряют через клемму Б и корпус катушки. Показания прибора должен быть не ниже 50 Мом.

Далеко не всегда у просто автолюбителя под рукой имеется мультиметр и опыт его использования, в дальней дороге проверка катушки зажигания указанным способом также недоступна.

Другие способы

Еще одним способом, особенно актуальным для старых автомобилей, в том числе и ВАЗах, будет проверка искры. Для этого центральный высоковольтный провод помещается на расстояние 5-7 мм от корпуса двигателя. Если при попытках завести машину проскакивает синяя или ярко-фиолетовая искра — бобина работает нормально. Если цвет искры более светлый, желтый, или она отсутствует вовсе, это может служить подтверждением ее поломки, либо неисправности провода.

Есть простой способ проверить систему с индивидуальными катушками. Если двигатель троит, нужно просто поочередно отсоединять питание катушек на заведенном двигателе. Отключили разъем и звук работы поменялся (машина задвоила) – катушка в порядке. Звук остался прежним – искра на свечу в этом цилиндре не поступает.

Правда проблема может быть и в самой свече, поэтому для чистоты эксперимента следует поменять местами свечу из этого цилиндра с любой другой.

Подключение катушки зажигания

Если при демонтаже вы не запомнили и не отметили какой провод к какой клемме шел, схема подключения катушки зажигания следующая. На клемму со знаком + или буквой Б (батарея) подается питание от аккумулятора, на букву К подключается коммутатор. Цвета проводов в автомобилях могут отличаться, поэтому проще всего отследить какой куда идет.

Правильность подсоединения важна, и в случае нарушения полярности можно испортить саму бобину, трамблер, коммутатор.

Вывод

Одним из важных узлов в автомобиле является бобина, создающая высокое напряжение для образования искры. Если в работе двигателя появляются провалы, он начинает троить и просто нестабильно работать – причиной может быть в ней. Поэтому важно знать, как проверить катушку зажигания правильно, а при необходимости и дедовским методом, в полевых условиях.

Катушки зажигания – устройство и принцип работы модуля зажигания автомобиля

Катушка зажигания (или модуль зажигания) – элемент системы зажигания автомобиля, который преобразует низковольтное напряжение бортовой сети в высоковольтный импульс.  Высокое напряжение, возникающее в катушке зажигания, вызывает образование искры между электродами свечи зажигания и обеспечивает воспламенение топливно-воздушной смеси.

Устройство катушки зажигания
Катушка зажигания представляет собой трансформатор с двумя обмотками: первичной и вторичной, внутри которых находится стальной сердечник, а снаружи – изолированный корпус.

• Первичная обмотка состоит из толстого медного изолированного провода и насчитывает от 100 до 150 витков. Обмотка имеет выводы 12 вольт.
• Вторичная обмотка, как правило, располагается снаружи первичной. Она состоит из 15000-30000 витков тонкой медной проволоки.  Такая система характерна как для модуля зажигания, для катушки зажигания сдвоенного типа, так и для индивидуальной катушки. а. Во вторичной обмотке создается импульсное напряжение до 35 000 вольт, которое и подается к свечам зажигания.

Катушка зажигания автомобиля  масляного типа заполняется трансформаторным маслом, которое предохраняет ее от нагрева.

Принцип действия катушки зажигания
В первичную обмотку катушки подается  низковольтное  напряжение, который создает магнитное поле. Время от времени это  напряжение отсекается прерывателем, вызывая резкое сокращение магнитного поля и образования в витках катушек электродвижущей силы (э.д.с.).
Согласно физическому закону электромагнитной индукции, величина образующейся таким образом э.д.с. прямо пропорциональна количеству витков обмотки контура. Поэтому во вторичной катушке с большим количеством витков образуется импульс высокого напряжения, который по высоковольтным проводам (не применимо к индивидуальной катушке зажигания, установленной прямо на свечу)подается к свече зажигания. Благодаря импульсу, передаваемому катушкой, между электродами свечи зажигания образуется искра, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь.
В устаревших моделях автомобилей напряжение от  катушки зажигания подавалось ко всем свечам с помощью распределителя зажигания. Такая схема оказалась недостаточно надежной, поэтому катушки зажигания  (их ещё называют свечными) современного автомобиля объединены в систему и распределены по одной на каждую свечу.

Виды катушек зажигания автомобиля
Различают общие и индивидуальные катушки зажигания.

• Общая катушка зажигания используется в системах зажигания с распределителем или без него. Ее конструкция описана выше: первичная обмотка располагается снаружи вторичной, внутри которой находится сердечник. Катушки с сердечником заключены в стальной корпус. Импульс от вторичной обмотки подается на свечи зажигания.
• Индивидуальная катушка зажигания используется в системах прямого электронного  зажигания. В отличие от общей конструкции, в индивидуальных катушках первичная обмотка находится внутри вторичной. Индивидуальная катушка устанавливается непосредственно на свечу зажигания, поэтому высоковольтный  импульс передается практически без потери мощности.

Рекомендации по эксплуатации модулей зажигания
1. Не оставляйте включенным зажигание  без запуска двигателя на долгое время. Это существенно сокращает срок службы катушек зажигания.
2. Найдите время для очистки и проверки состояния катушки. Убедитесь в том, что крепления проводов в порядке, особенно важно проверить высоковольтный провод. Убедитесь также, что на корпус или внутрь его не попадает вода.
3. Не отсоединяйте высоковольтный провод от катушки голыми руками при включенном зажигании.

Магнитное поле катушки с током — урок. Физика, 8 класс.

Практический интерес представляет собой магнитное поле катушки с током.

Катушка получится, если плотно, виток к витку, намотать провод в достаточно длинную спираль (рис. 1). В катушке может быть несколько десятков, сотен или даже тысяч витков.

Соленоид (от греч. solen — «канал», «труба» и eidos — «подобный») — разновидность катушки с током. Обычно под термином «соленоид» подразумевается цилиндрическая обмотка из провода, причём длина такой обмотки многократно превышает её диаметр.

 

Рис. 1. Изображение катушки

 

Рассмотрим рисунок 2. Мы видим цепь, состоящую из источника тока, реостата и катушки. Катушка содержит большое число витков провода. При протекании тока по цепи железные опилки притягиваются к торцу катушки. А если тока нет, то притяжение не наблюдается.

 

Рис. 2. Изображение цепи с катушкой, реостатом и источником тока

 

Если катушка в этом опыте будет подвешена на проводах, то при протекании тока в цепи, она установится в пространстве строго определённым образом. Точно так же, как и магнитная стрелка компаса (в направлении север — юг).

Это наблюдение позволяет сделать вывод, что катушка с током тоже имеет магнитные полюсы (рис. 3).

 

Рис. 3. Изображение катушки, подвешенной на проводах с током

 

Логично предположить, что у катушки магнитное поле тоже имеется. Для доказательства можно воспользоваться железными опилками  (рис. 4).

 

Рис. 4. Изображение катушки с железными опилками

 

Железные опилки располагаются, образуя замкнутые кривые.

За направление линий магнитного поля принято направление от северного полюса катушки к южному (вне катушки с током).

 

Сила магнитного поля постоянного магнита невелика. Другое дело – электромагнит. Сила магнитного поля электромагнита можно изменяться. Ее можно увеличивать или уменьшать. Основная часть любого электромагнита – катушка с намотанным на нее проводом. Рассмотрим опыт, изображенный на рисунке 2. По виткам катушки протекает ток, и она притягивает к себе железные предметы (так проявляется магнитное действие тока). Если увеличить количество витков в катушке, не меняя силу тока в ней, то ее магнитное действие усилится, о чем свидетельствует увеличение количества притягиваемых предметов.

 

Физическая величина, характеризующая магнитные свойства катушки с током, связана линейной зависимостью с числом витков в ней.

На рисунке \(5\) показан электрический контур, позволяющий экспериментально выявить взаимосвязь между силой тока и действием магнитного поля катушки.

Действие магнитного поля катушки с током прямо пропорционально силе тока.

 

Рис. 5. Изображение цепи с реостатом, ключом, катушкой и источником тока

  

Усиление магнитного поля произойдёт при использовании железного сердечника (рис. 6).

Сердечник — металлический стержень для усиления мощности электромагнита.

Сердечник, введённый внутрь катушки с током, усиливает магнитное действие катушки.

 

Рис. 6. Изображение цепи с реостатом, ключом, катушкой с железным сердечником и источником тока

 

Направление магнитного поля тока связано с направлением тока в катушке.

Определить направление линий магнитного поля катушки с током можно при помощи правила правой руки, или правила правого буравчика.

 

Принято считать, что та сторона катушки или витка с током, откуда линии магнитного поля выходят, — это и есть северный магнитный полюс (\(N\)), а сторона, куда линии входят, — это южный магнитный полюс (\(S\)) (рис. 7).

 

Рис. 7. Изображение катушки и магнитных полюсов

Источники:

Рис. 1. Указание авторства не требуется: Трансформатор Спираль Власть Технология, https://pixabay.com/images/id-5508211/, 2020-08-23, бесплатно для коммерческого использования.
Рис. 2. Указание авторства не требуется: Трансформатор Спираль Власть Технология, https://pixabay.com/images/id-5508211/, 2020-08-23, бесплатно для коммерческого использования.
Рис. 3. Указание авторства не требуется: Трансформатор Спираль Власть Технология, https://pixabay.com/images/id-5508211/, 2020-08-23, бесплатно для коммерческого использования.

Рис. 4. Изображение катушки с железными опилками. © ЯКласс.

Рис. 5. Изображение цепи с реостатом, ключом, катушкой и источником тока. © ЯКласс.

Рис. 6. Изображение цепи с реостатом, ключом, катушкой с железным сердечником и источником тока. © ЯКласс.

Рис. 7. Изображение катушки и магнитных полюсов. © ЯКласс.

Индукционная катушка

(около 1900 г.) | Музей радиации и радиоактивности

Примерно до 1920 года высокое напряжение (десятки тысяч вольт), необходимое для работы с рентгеновскими лучами, генерировалось с помощью индукционных катушек, высокочастотных катушек Тесла или статических машин. Хотя каждая из них имела свои преимущества, индукционные катушки, как правило, были предпочтительным источником питания высокого напряжения.

Постоянный ток (DC) обычно подавался на индукционную катушку от батареи элементов или аккумуляторов. Также можно было использовать переменный ток, но на заре рентгеновских лучей источник переменного тока часто был ненадежным.

Индукционная катушка состоит из двух отдельных катушек: первичной и вторичной. Внутренняя «первичная» катушка состоит из изолированного провода, намотанного на центральный железный сердечник. Внешняя «вторичная» катушка намотана вокруг первичной.

Когда ток подается на первичную катушку, во вторичной катушке индуцируется напряжение, которое больше, чем напряжение, приложенное к первичной — отношение напряжений такое же, как отношение количества витков в двух катушках. Например, если напряжение, подаваемое на первичную катушку, составляет 10 вольт, а количество витков в первичной и вторичной катушках составляет 200 и 400000 соответственно (отношение 2000 к 1), индуцированное напряжение во вторичной катушке составляет 20000 вольт.В то время как катушка увеличивала напряжение, она также уменьшала ток.

К сожалению, фактическое напряжение, создаваемое во вторичной обмотке, было трудно точно измерить. Вместо этого он был рассчитан на основе максимального расстояния, на которое искра могла прыгнуть через искровой промежуток, подключенный к клеммам вторичной катушки. Фактически, катушки были оценены по длине искры (например, 4, 8, 12 и т. Д.). Умножение искрового промежутка (в дюймах) на 10 000 и прибавление 10 000 дает приблизительное значение напряжения.Насколько «жирна» искра, давало приблизительное представление о силе тока (миллиамперы).

Загвоздка в том, что постоянный ток в первичной катушке не вызывает ток во вторичной обмотке. Для генерации тока во вторичной обмотке должно быть изменение магнитного поля, создаваемого первичной обмоткой. Точнее, магнитное поле должно претерпевать повторяющиеся и быстрые изменения. Это достигается путем быстрого включения и выключения тока через первичную катушку. Устройство, которое это делает, известно как прерыватель, потому что оно прерывает ток.

Самый простой тип прерывателя, такой как на нашей индукционной катушке, был механическим. Хотя это могло быть приемлемо для легкой работы, механический прерыватель будет испытывать проблемы (например, дуговые обратные разряды) при использовании с большими токами. И было шумно. Для серьезных работ требовался ртутный прерыватель или электролитический прерыватель.

Механический прерыватель на нашей катушке работает следующим образом.

Когда ток подается на первичную обмотку, железный молоток (a) на конце контактного плеча притягивается к намагниченному железному контакту (b) на конце железного сердечника первичной обмотки.Это разрывает контакты прерывателя (c), что останавливает прохождение тока к первичной обмотке. Поскольку сердечник больше не намагничен, контактный рычаг возвращается в свое нормальное положение покоя. Когда это происходит, контакты прерывателя снова замыкаются, и ток течет к первичной обмотке. Результат — быстрое включение и выключение тока в первичной обмотке. Это повторяющееся установление и коллапс магнитного поля первичной обмотки, которое вызывает высокое напряжение во вторичной катушке.

К 1920 году значительное количество радиологов перешло на трансформаторы.Эти устройства повышали напряжение, подаваемое переменным сетевым током (AC), который стал широко доступным и относительно надежным. И к концу 1920-х годов трансформаторы были практически единственным источником высокого напряжения, по крайней мере, в стационарных установках, где был доступен переменный ток. Трансформаторы были проще, тише и надежнее индукционных катушек.

Также стоит упомянуть гибридный трансформатор, представленный в 1907 году Гомером Снуком: беспрерывный трансформатор.В нем использовался двигатель с питанием от постоянного (или переменного) тока для генерации переменного тока. Этот ток подавался на трансформатор, который увеличивал напряжение. Поскольку повышенный ток по-прежнему был переменным, его нужно было выпрямить. Когда он сработал, он был впечатляющим — способен производить 100 кВп при 100 мА. Единственной проблемой была ненадежность ламповой трубки, используемой для выпрямления тока.

Показанный здесь пример слишком мал, чтобы его можно было использовать для рентгеновских исследований. Вместо этого он предназначался для использования в школах, т.е.е., аудиторные демонстрации. Производитель и дата выпуска неизвестны.

Размер: основание 7 x 12 дюймов, а диаметр катушки 3 дюйма и длина 6,5 дюйма.

Конструкция поверхностной катушки с микрополосковой ВЧ-полосой для МРТ и спектроскопии с очень сильным полем

Принадлежности Расширять

Принадлежность

• ¹ Центр магнитно-резонансных исследований, отделение радиологии, Медицинская школа Университета Миннесоты, Миннеаполис, Миннесота 55455, США.

Бесплатная статья

Элемент в буфере обмена

X Zhang et al. Magn Reson Med. 2001 сен.

Бесплатная статья Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Принадлежность

• ¹ Центр магнитно-резонансных исследований, отделение радиологии, Медицинская школа Университета Миннесоты, Миннеаполис, Миннесота 55455, США.

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки Опции CiteDisplay

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Новый тип высокочастотной поверхностной катушки RF был разработан для приложений ЯМР протонов и других ядер in vivo при 7Т.Это полностью конструкция с распределенными элементами и линиями передачи. Катушка состоит из тонкого полоскового проводника (медного или серебряного) и заземляющей пластины, разделенных диэлектрическим материалом с низкими потерями и толщиной (H). Благодаря особой полуоткрытой структуре линии передачи, значительная электромагнитная энергия накапливается в диэлектрическом материале между тонким проводником и заземляющим слоем, что приводит к уменьшенным потерям излучения и меньшему возмущению нагрузки образца на ВЧ-катушку по сравнению с обычными. поверхностные катушки.Катушка отличается высокой добротностью, отсутствием радиочастотного экранирования, небольшим физическим размером катушки, более низкой стоимостью и простотой изготовления. Дается краткое теоретическое описание микрополосковой ВЧ-катушки, которая может использоваться для определения конструкции катушек. Набор градиентно вызванных эхо-изображений был получен с использованием одно- и двухвитковых микрополосковых поверхностных катушек RF как от фантома, так и от человеческого мозга при 7Т, которые показывают хорошее проникновение и чувствительность. Конструкция двухвитковой катушки значительно улучшает симметрию B1, как предсказывает микрополосковая теория.Оптимальная высота H для катушек с микрополосковой поверхностью составляет примерно 7 мм. Такая геометрия катушки обеспечивает проникновение B1, аналогичное тому, которое имеют обычные поверхностные катушки. Было проведено сравнение отношения сигнал / шум между микрополосковой катушкой и обычными поверхностными катушками с экранированием и без радиочастотного экранирования. Результаты показывают, что новая конструкция поверхностной катушки, основанная на концепции микрополосков, делает МРТ / МРЗ с очень сильным полем более удобным и эффективным в исследованиях и будущих клиниках.

Авторские права 2001 Wiley-Liss, Inc.

Похожие статьи

• Радиочастотная катушка микрополосковой линии передачи для вставки ПЭТ / МРТ.

  Акрам МСХ, Обата Т., Ямая Т. Акрам МСХ и др. Magn Reson Med Sci. 2020 1 мая; 19 (2): 147-153. DOI: 10.2463 / mrms.mp.2019-0137. Epub 2019 27 ноя. Magn Reson Med Sci. 2020. PMID: 31776297 Бесплатная статья PMC.

• Объемная катушка с микрополосковой линией передачи для МР-визуализации головы человека при 4Т.

  Чжан X, Угурбил К., Чен В. Чжан X и др. Дж. Магн Резон. 2003 апр; 161 (2): 242-51. DOI: 10.1016 / s1090-7807 (03) 00004-1. Дж. Магн Резон. 2003 г. PMID: 12713976

• Объемная микрополосковая РЧ катушка для МРТ микроскопии.

  Ясиньски К., Млынарчик А., Латта П., Волотовский В., Венгларц В. П., Томанек Б. Jasiński K, et al. Магнитно-резонансная томография.2012 Янв; 30 (1): 70-7. DOI: 10.1016 / j.mri.2011.07.010. Epub 2011 4 ноября. Магнитно-резонансная томография. 2012 г. PMID: 22055746

• Высокопроизводительные радиочастотные катушки для (23) Na МРТ: исследования мозга и опорно-двигательного аппарата.

  Виггинс Г.К., Браун Р., Лакшманан К. Wiggins GC, et al. ЯМР Биомед. 2016 Февраль; 29 (2): 96-106. DOI: 10.1002 / NBM.3379. Epub 2015 24 сентября. ЯМР Биомед.2016 г. PMID: 26404631 Бесплатная статья PMC. Рассмотрение.

• Методы радиочастотных импульсов для использования с поверхностными катушками: частотно-модулированные импульсы и параллельная передача.

  Гарвуд М., Угурбил К. Гарвуд М. и др. Дж. Магн Резон. 2018 июн; 291: 84-93. DOI: 10.1016 / j.jmr.2018.01.012. Epub 2018 26 апреля. Дж. Магн Резон. 2018. PMID: 29705035 Бесплатная статья PMC. Рассмотрение.

Процитировано

64 статьи

• Оценка сегментации магнитно-резонансных изображений в глиомах головного мозга низкой степени злокачественности с использованием машины опорных векторов и сверточной нейронной сети.

  Ян Цюй, Чжан Х, Ся Дж, Чжан Х. Ян Кью и др. Quant Imaging Med Surg.2021 Янв; 11 (1): 300-316. DOI: 10.21037 / qims-20-783. Quant Imaging Med Surg. 2021 г. PMID: 33392030 Бесплатная статья PMC.

• Керамический метод с настраиваемой сверхвысокой диэлектрической проницаемостью (tuHDC) для значительного повышения эффективности РЧ-катушки и характеристик МРТ.

  Chen W., Lee BY, Zhu XH, Wiesner HM, Sarkarat M, Gandji NP, Rupprecht S, Yang QX, Lanagan MT. Чен В. и др.IEEE Trans Med Imaging. 2020 Октябрь; 39 (10): 3187-3197. DOI: 10.1109 / TMI.2020.2988834. Epub 2020 20 апр. IEEE Trans Med Imaging. 2020. PMID: 32310763

• Новый моноповерхностный антисимметричный массив катушек 8Tx / 16Rx для МРТ сердца с параллельной передачей у свиней при 7Т.

  Елабяд И.А., Терехов М., Лор Д., Стефанеску М.Р., Балтес С., Шрайбер Л.М. Elabyad IA, et al. Научный представитель2020 20 февраля; 10 (1): 3117. DOI: 10.1038 / s41598-020-59949-6. Научный представитель 2020. PMID: 32080274 Бесплатная статья PMC.

• Радиочастотная катушка микрополосковой линии передачи для вставки ПЭТ / МРТ.

  Акрам МСХ, Обата Т., Ямая Т. Акрам МСХ и др. Magn Reson Med Sci. 2020 1 мая; 19 (2): 147-153. DOI: 10.2463 / mrms.mp.2019-0137. Epub 2019 27 ноя. Magn Reson Med Sci. 2020. PMID: 31776297 Бесплатная статья PMC.

• Выделенный 36-канальный приемный массив для МРТ плода при 3T.

  Chen Q, Xie G, Luo C, Yang X, Zhu J, Lee J, Su S, Liang D, Zhang X, Liu X, Li Y, Zheng H. Чен Кью и др. IEEE Trans Med Imaging. Октябрь 2018; 37 (10): 2290-2297. DOI: 10.1109 / TMI.2018.2839191. Epub 2018 21 мая. IEEE Trans Med Imaging. 2018. PMID: 29994303 Бесплатная статья PMC.

Типы публикаций

• Поддержка исследований, Non-U.С. Правительство
• Поддержка исследований, Правительство США, Non-P.H.S.
• Поддержка исследований, Правительство США, P.H.S.

Условия MeSH

• Мозг / анатомия и гистология
• Улучшение изображения / инструменты *
• Магнитно-резонансная томография / приборы *
• Магнитно-резонансная спектроскопия / приборы *

LinkOut — дополнительные ресурсы

• Полнотекстовые источники

• Другие источники литературы

• Медицина

• Материалы исследований

Полнотекстовые ссылки [Икс] Wiley [Икс]

цитировать

Копировать

Формат: AMA APA ГНД NLM

Закрытие открытого артериального протока катетером Флиппера

Abstract

Транскатетерное закрытие открытого артериального протока в настоящее время является хорошо зарекомендовавшим себя терапевтическим методом.В этой статье мы шаг за шагом проиллюстрируем технику закрытия катушкой Флиппера небольших (<3 мм) каналов.

MeSH: Пороки сердца, врожденные, артериальный проток, патент, катетеризация сердца / инструменты, эмболизация, терапевтические, радиография, инструменты, интервенционные

Введение

Открытый артериальный проток (ОАП) представляет собой устойчивую нормальную структуру плода. левая легочная артерия и нисходящая аорта. Проток самопроизвольно закрывается в течение нескольких часов или дней после рождения, и сохранение этой структуры после 10 дней жизни считается ненормальным.Это поражение составляет 5-10% всех врожденных пороков сердца (за исключением ОАП, связанных с недоношенными). Имеющиеся ретроспективные данные о естественном течении нелеченого ОАП скудны, но показатели заболеваемости и смертности напрямую связаны с объемом потока через ОАП. Маленькие протоки обычно протекают бессимптомно, так как вызывают незначительное шунтирование слева направо с минимальной перегрузкой желудочкового объема. Самопроизвольное закрытие после трехмесячного возраста встречается редко, и бактериальный эндокардит представляет собой потенциальный риск.По этим причинам небольшие протоки, которые все еще присутствуют к двухлетнему возрасту или диагностируются — часто случайно — после двухлетнего возраста, планово закрываются.

В этой статье будет подробно описано, как небольшой канал (диаметром до 3 мм) можно перекрыть съемной спиралью Flipper (Cook). ¹ Воздуховоды большего размера должны быть закрыты заглушкой Amplatzer для КПК.

Катушки

Техника окклюзии спиралей используется для эмболизации различных участков тела с 1972 года.Замыкание катушки КПК было впервые достигнуто в 1992 году с использованием катушек Gianturco (см. Ниже). ² Принцип эмболизации прост в том, что петли катушки, выбранной для любого конкретного КПК, больше диаметра КПК. Когда катушка развернута, петли, размещенные с каждой стороны ОАП (в легочной артерии и на конце аорты), удерживают катушку в нужном положении благодаря внутреннему пружинному эффекту катушки, и через короткое время волокна спирали способствуют образованию сгустка, который устраняет поток через КПК.Затем спираль и сгусток подвергаются эндотелиализации.

Катушки Flipper представляют собой пружинные проволоки из нержавеющей стали, покрытые тетрафторэтилином и покрытые синтетическими волокнами дакрона по всей их длине. Сначала они разворачиваются, а затем отсоединяются (откручиваются) от подводящего троса. Это позволяет извлечь рулон, если положение доставки неудовлетворительное. Это отличается от классических катушек Gianturco, которые выталкиваются из катетера доставки с помощью проволочного толкателя катушки и после развертывания не могут быть извлечены, кроме как ловушкой, и, следовательно, не отсоединяются.

Катушки

бывают нескольких размеров, и полезные размеры включают 3 на 3, 3 на 4, 3 на 5, 5 на 3, 5 на 4, 5 на 5, 6,5 на 3, 6,5 на 4, 6,5 на 5, где первый цифра — диаметр контура катушки в мм, а вторая цифра — количество контуров, составляющих катушку. Доступны большие размеры (8 на 3, 8 на 4, 8 на 5), но они не используются широко. Выбранный диаметр катушки должен быть вдвое больше диаметра КПК в самом узком месте. Количество выбранных петель зависит от размера протоковой ампулы на конце аорты — чем глубже ампула, тем большее количество витков может быть в ней упаковано.

Метод

В бедренную артерию вводят интродьюсер 4F, вводят антибиотики и гепарин (болюс 100 ед / кг). Пигтейл 4F проходит вверх по аорте рядом с ОАП. Ориентация трубки повернута на 90 градусов, и обычно это положение LAO с восходящей аортой вперед. Получают нисходящую аортограмму (1 мл / кг в течение 1 секунды до объема 40 мл) и соответствующее изображение, показывающее, что проток заморожен на подчиненном мониторе, и измеряется самый узкий диаметр протока.Для ориентации полезно запомнить положение протока относительно трахеи.

Боковая аортограмма, показывающая ОАП с наполнением легочных артерий

Теперь для развертывания выбрана катушка, которая в два раза больше протока в его самом узком месте, а количество петель зависит от ширины и глубины ампулы. Прямой конец двустороннего замененного провода пропускают через пигтейл, чтобы выпрямить его в восходящей аорте. Проволока остается на несколько сантиметров выступающей из косички.Степень наклона пигтейла можно до некоторой степени контролировать с помощью количества проволоки, оставшейся выступающей из катетера — чем больше проволока выступает из катетера, тем менее острым будет угол наклона пигтейла.

Обменный катетер для выпрямления проволоки

Затем катетер втягивают обратно в нисходящую аорту до тех пор, пока проволока не войдет в проток. Если этот метод не работает, потому что невозможно получить точный угол входа в проток, попытки пересечь проток могут быть предприняты с помощью правого коронарного катетера Джудкинса или внутреннего катетера молочной железы, которые заменяются по проволоке.

Проволока сначала проходит в аорту, а затем переходит в легочную артерию.

После пересечения протока проволока проталкивается в главную легочную артерию (PA). Эктопия подразумевает, что проволока вошла в правый желудочек, и проволоку следует вывести в легочную артерию, чтобы не повредить легочный клапан. Катетер удаляется, остается только проволока в легочной артерии.

Затем оболочка 4F заменяется оболочкой подходящего размера. Катушка Флиппера состоит из 0.038-дюймовая проволока, но благодаря щетине проходит через просвет 0,041 дюйма. Самый маленький катетер, через который он проходит, — это катетер Cook PDA и петлевой катетер Microvena 4F. У них большой просвет за счет жестких, но тонких стенок, которые легко изгибаются. Альтернативой традиционному катетеру является направляющий катетер 6F JR 4. Однако это приведет к значительному кровотечению вокруг системы доставки, если он не используется с гемостатическим клапаном, таким как адаптер Туохи-Борста (Cook), который специально разработан для предотвращения обратного потока жидкости вокруг инструмента, вставленного через рабочий канал адаптера.

Спиральный катетер доставки продвигается через обменный провод в легочную артерию, а затем обменный провод вытягивается.

Катетер доставки через провод через канал

Катушка и система доставки теперь готовы к развертыванию. Подающий провод универсально подходит для катушек Flipper всех размеров и имеет дистальный конец, который привинчивается к катушке, и проксимальный конец с зажимом для затяжки (зеленая стрелка) для возможного отсоединения катушки (). Подающая проволока имеет полое сечение и содержит жесткую стальную оправку (зеленые стрелки), которая выступает с обоих концов проволоки (панель A).Дистальный конец выдавливается, чтобы выпрямить спираль перед введением в катетер доставки (B). Выпрямление достигается путем надавливания на проксимальный конец оправки (красная стрелка внизу панели C), при этом оправка выдавливается из дистального конца (красная стрелка вверху панели C). И наоборот, при натяжении проксимального конца оправки втягивается дистальный конец (синие стрелки на панели C). Экструзия дистального конца позволяет оправке войти в полую часть катушки (панель D с оранжевой стрелкой — см. Ниже).

Движение оправки можно увидеть на этой анимации ().

Дистальный конец доставочной проволоки показывает, что оправка вставляется и вынимается.

При извлечении из стерильной упаковки видно, что спираль удерживается расправленной в прозрачной пластиковой трубке (). Только один конец этой содержащей трубы имеет фланцевое соединение, что указывает на конец катушки, который должен быть навинчен на подводящий провод.

A. Катушка флиппера. Б. Увеличение фланцевого конца вмещающей трубы.C. Расширение нефланцевого конца вмещающей трубки

Змеевик, который все еще находится в прозрачном пластиковом интродьюсере, навинчивается на подводящий провод через фланцевый конец интродьюсера (панель B). Затем спираль загружается в катетер доставки и проталкивается через его конец до тех пор, пока не будет видно, как на сантиметр или около того она выступает из катетера в легочную артерию. Затем жесткий центральный провод отводят назад, позволяя одной петле катушки сформироваться в легочной артерии.

Одна петля из катетера доставки в легочной артерии.Стрелка обозначает проксимальный конец катушки, где она прикреплена к проводу доставки

Затем вся система подтягивается назад к концу протока легочной артерии, и как только катушка ударяется о стенку артерии, вид катушки изменится.

Петля отодвинута назад к концу спирали в легочной артерии

Катетер теперь наложен на провод доставки, то есть через проток в нисходящую аорту. Катушке дают возможность свернуться в ампуле, ослабив натяжение подводящего провода.Если имеется большая ампула аорты, следует попытаться упаковать катушку в ампулу горизонтально, а не вертикально, чтобы увеличить вероятность полной окклюзии.

Остальная часть катушки развернута в ампуле

Эффект оттягивания оправки на катушке показан на рис.

Оттягивание оправки позволяет катушке вернуться к своей естественной спиральной форме.

Когда катушка находится в удовлетворительном положении, подводящий провод медленно откручивается от крутящего момента, чтобы освободить катушку.Если во время отвинчивания вид катушки начинает меняться, следует сделать паузу, чтобы подводящий кабель при отвинчивании догнал катушку.

Когда катушка отпущена, подводящий провод следует втянуть обратно в катетер, чтобы избежать разрывов или перфорации аорты. После освобождения спираль может нуждаться в дальнейшей упаковке в ампулу с помощью катетера доставки. Аортограмма повторяется с помощью косички.

Повторите аортограмму, показывающую небольшой остаточный поток через КПК

Следует проявлять осторожность, чтобы не зацепить пигтейл на катушке при извлечении пигтейла — пигтейл должен быть выпрямлен с помощью обменного провода.

Пигтейл выпрямлен, чтобы избежать зацепления катетера спиралью.

Маленькие протоки у взрослых пациентов могут быть трудно пересекаемыми из-за отсутствия поддержки катетера из-за большой аорты ().

Маленький КПК у большого взрослого пациента. Это было пересечено безымянным катетером.

Точно так же очень маленькие КПК — а это обычно бесшумные протоки — могут оказаться практически невозможными для пересечения даже с помощью проволоки. Случай, показанный в, был одним из таких.

Крошечный КПК, который невозможно пересечь с помощью проволоки (стрелки)

Более крупные воздуховоды не могут быть закрыты катушками.Первоначально предполагалось, что входной канал будет достаточно маленьким для закрытия змеевика. Косичка вошла в легочную артерию без каких-либо усилий.

Пигтейл поперек протока в легочную артерию, показывающий главную легочную артерию и ветви (слева: вид сбоку и справа: вид AP)

Перемещение так, чтобы получить аортограмму, ясно показывающую проток.

Боковая аортограмма, показывающая КПК (стрелка)

Попытка развертывания катушки просто позволила катушке полностью проскользнуть в УМ.Поэтому змеевик был извлечен, а канал был закрыт заглушкой Amplatzer PDA.

Развертывание катушки — катушка постоянно скользит в легочную артерию.

Тот же проток, что и на рисунках, но закрыт пробкой Amplatzer. Аортограмма (правая панель) показывает небольшой остаточный поток

Метод закрытия змеевика имеет примерно 3% шанс оставить остаточный проток, который потребуется повторить намотку. На рисунках и показан случай легкой коарктации в сочетании с небольшим каналом, который был свернут в спираль, оставляя постоянную утечку вокруг змеевика.Это было переделано через 2 года, чтобы дать воздуховоду достаточно времени, чтобы закрыть его с первым змеевиком.

Спиральное закрытие КПК у пациента с легкой коарктацией

Тот же пациент, что и в. Установка второй катушки полностью устранила остаточный КПК

. Если пациенту требуется магнитно-резонансное сканирование (по какой-либо причине), лучше отложить его на шесть недель, чтобы катушка полностью погрузилась в него. На момент написания статьи закрытие катушки было предпочтительным интервенционным методом в небольших КПК.Эта анимация резюмирует процедуру ().

Анимация процедуры развертывания катушки флиппера на КПК

Производители магнитных катушек | Поставщики магнитных катушек

Хотя существует много различных видов проводящих металлов, наиболее популярными типами катушек являются медь, серебро (хотя и дорогой вариант) и алюминий. Самоподдерживающаяся магнитная катушка

— Sag Harbour Industries, Inc.

Магнитные катушки широко используются в таких отраслях, как автомобилестроение, в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания для таких транспортных средств, как легковые автомобили, внедорожники и фургоны. вроде катушек зажигания; промышленное производство для питания основных компонентов, таких как электрические трансформаторы и электронные лампы, электроника для таких устройств, как радиопередатчики, а также мигающие огни в камерах и стробоскопы; и медицинское оборудование для визуализации, такое как рентгеновские аппараты, а также терапевтическое оборудование, которые также питаются от катушек высокого напряжения.

Магнитная катушка состоит из сердечника и обмоток, из которых обычно бывает первичная и вторичная обмотки. Обмотка определяется как полный узел катушки с отводами и всем остальным и является общей характеристикой большинства электрических катушек. Первичная обмотка обычно изготавливается из более толстого куска токопроводящей металлической проводки, чем вторичная обмотка, а также имеет гораздо меньше витков, чем вторичная обмотка.

Использование как первичной, так и вторичной обмотки в электромагнитном компоненте позволяет передавать электрическую энергию от одной электрической цепи к другой электрической цепи посредством магнитной муфты без движущихся частей.Сердечник, вокруг которого намотаны обмотки, обычно имеет цилиндрическую форму, хотя он также может иметь форму пончика для тороидальных катушек и изготовлен из одного из трех материалов: твердого железа, твердой стали или порошкового железа. Порошковое железо можно использовать в дополнение к твердому железу или твердой стали, чтобы повысить ударную вязкость сердечника.

Все эти материалы являются ферромагнитными, что означает, что металлы обладают высоким уровнем магнетизма. Магнетизм сердечника способствует прохождению тока от катушек по принципу индукции, который представляет собой производство электродвижущей силы за счет изменения магнитного потока, связанного с цепью.

Как работает магнето?

Большинству небольших газонокосилок, цепных пил, триммеров и других небольших бензиновых двигателей не требуется аккумулятор. Вместо этого они фактически вырабатывают мощность для свечи зажигания с помощью магнето . Магниты также используются на многих небольших самолетах (например, на Cessna 152, показанном в «Как работают самолеты»), потому что они чрезвычайно надежны.

Идея любой системы зажигания состоит в том, чтобы генерировать чрезвычайно высокое напряжение — порядка 20 000 вольт — в нужное время.Напряжение вызывает скачок искры через зазор свечи зажигания, и искра воспламеняет топливо в двигателе. См. Подробности в разделе «Как работают автомобильные двигатели или как работают двухтактные двигатели».

Магнито — это белый блок на следующей фотографии (это магнито для цепной пилы):

Идея магнето проста. По сути, это электрический генератор, настроенный для создания периодических импульсов высокого напряжения, а не постоянного тока. Электрический генератор (или магнето) — это обратная сторона электромагнита (подробности см. В разделе «Как работают электромагниты»).В электромагните обмотка проволоки вокруг железного стержня (якоря). Когда вы подаете ток на катушку электромагнита (например, с батареей), катушка создает магнитное поле в якоре. В генераторе вы обращаете процесс вспять. Вы перемещаете магнит мимо якоря, чтобы создать в катушке электрический ток.

Магнето состоит из пяти частей:

• Якорь. В приведенном выше магнето якорь имеет форму буквы «U». Два конца U указывают на маховик.
• Первичная обмотка из примерно 200 витков толстого провода, намотанная вокруг одной ветви U
• Вторичная катушка из примерно 20000 витков очень тонкой проволоки, намотанная вокруг первичной катушки
• Простой электронный блок управления, который обычно носит название «электронное зажигание» (или набор выключателей и конденсатор)
• Пара сильных постоянных магнитов, встроенных в маховик двигателя.

Два магнита можно увидеть на следующей фотографии:

Когда магниты проходят мимо U-образного якоря, они создают магнитное поле в якоре.Это поле индуцирует небольшой ток в первичной и вторичной обмотках. Однако нам нужно чрезвычайно высокое напряжение. Поэтому, когда магнитное поле в якоре достигает максимума, размыкается переключатель в электронном блоке управления. Этот переключатель прерывает прохождение тока через первичную катушку и вызывает скачок напряжения (возможно, до 200 вольт). Вторичная катушка, имеющая в 100 раз больше витков, чем первичная катушка, усиливает это напряжение примерно до 20 000 вольт, и это напряжение подается на свечу зажигания.

У многих газонокосилок есть аккумулятор, если у них есть такие аксессуары, как фары и электрический стартер. Даже в этом случае двигатель может использовать магнето, потому что оно простое и надежное.

Вы можете узнать больше о магнето по этим ссылкам:

Первоначально опубликовано: 8 мая 2000 г.

Признаки неисправной катушки зажигания и стоимость замены [2021]

Катушка зажигания усиливает напряжение автомобильного аккумулятора, создавая электрическую искру через свечи зажигания.

В то время как в дизельных двигателях свечи зажигания не используются для воспламенения дизельного топлива за счет сжатия в цилиндрах, в автомобилях с бензиновым двигателем катушки зажигания являются важной частью двигателя.

Из-за этого может возникнуть множество проблем, если катушка зажигания неисправна, включая пропуски зажигания, грубый холостой ход и отказ двигателя запускаться.

В этой статье будут описаны наиболее распространенные симптомы, а также другие причины, которые могут вызвать любые потенциальные проблемы, которые могут у вас возникнуть.

Продолжайте читать, чтобы узнать все о катушках зажигания — от того, как они работают, до того, сколько стоит их замена.

Как работает катушка зажигания?

Как указывалось ранее, катушка зажигания играет большую роль в бензиновом двигателе внутреннего сгорания.

Точнее, он преобразует относительно низкое напряжение от аккумулятора во многие тысячи вольт, которые необходимы свечам зажигания для создания искры и, следовательно, воспламенения топливно-воздушной смеси.

Катушка зажигания работает по электромагнитному принципу, называемому индуктивностью. Проще говоря, катушка зажигания состоит не из одной, а из двух катушек.

Одна первичная обмотка и одна вторичная. Первичная катушка состоит из 200-300 витков провода, и именно здесь подается 12 вольт от автомобильного аккумулятора.

Вторичная катушка имеет намного больше витков провода, от 20 000 до 30 000. Именно здесь происходит усиление вольт.

Когда первичная катушка подвергается воздействию напряжения, создается магнитное поле.Магнитное поле и электрический ток тесно связаны. Это означает, что когда ток прекратится, магнитное поле схлопнется.

Поскольку свечи зажигания должны создавать искру, катушка зажигания перестает получать ток, который разрушает магнитное поле. Магнитные поля могут производить электричество, и наоборот, вторичная катушка может вырабатывать электричество из сжатого магнитного поля.

Поскольку вторичная катушка состоит из большего числа витков провода, напряжение многократно усиливается, создавая достаточное количество вольт для свечей зажигания, чтобы создать искру.

Это явление с двумя катушками называется взаимной проводимостью. Это более упрощенное объяснение, но, надеюсь, оно даст вам представление о процессе.

Признаки неисправной катушки зажигания

Катушки зажигания

обычно выходят из строя из-за своего возраста, но есть факторы, которые могут ускорить их разрушение, в том числе плохие свечи зажигания или тепловое повреждение.

Какой бы ни была причина, неисправная катушка зажигания обычно проявляет один или несколько из следующих симптомов:

• Пропуски зажигания в двигателе
• Неровный холостой ход
• Затруднение при запуске автомобиля
• Проверьте световой сигнал двигателя
• Повышенный расход топлива
• Возгорание

Эти симптомы могут быть единичными или проявляться множеством симптомов.Каждый из этих симптомов будет рассмотрен ниже.

Пропуски зажигания в двигателе

Поскольку катушка зажигания является важной частью системы зажигания, неудивительно, что плохая катушка зажигания вызовет пропуски зажигания.

Вы можете заметить пропуски зажигания при ускорении, так как автомобиль начнет дергаться. Это происходит из-за неправильного генерирования напряжения, которое нарушит работу свечей зажигания и сгорание.

Грубый холостой ход

По тем же причинам, по которым двигатель может пропускать зажигание, вы можете заметить резкий холостой ход, когда стоите на месте.В тяжелых случаях это также может стать причиной остановки вашего автомобиля.

Даже здесь вы можете почувствовать небольшие вибрации при парковке, они более тонкие, чем пропуски зажигания, возникающие при ускорении.

Самый очевидный признак — это наблюдение за ненормальными колебаниями числа оборотов или звук двигателя, издающий странный нерегулярный звук.

Проблемы с запуском автомобиля

Если несколько катушек зажигания находятся в плохом состоянии, это может сделать невозможным запуск автомобиля, поскольку напряжения недостаточно для зажигания свечей зажигания.

Если ваш автомобиль заводится, но не заводится, существует множество возможных причин. Если причиной являются катушки зажигания, то обычно присутствуют другие симптомы, такие как пропуски зажигания и грубый холостой ход, прежде чем вообще невозможно запустить двигатель.

Проверьте свет двигателя

Печально известная лампа проверки двигателя может загореться, когда катушка зажигания неисправна. К сожалению, в большинстве случаев индикатор проверки двигателя очень неспецифичен, если у вас нет считывателя кода.

Индикатор проверки двигателя также может мигать при ускорении, это может быть признаком неисправности катушек зажигания или свечей зажигания.

Повышенный расход топлива

Возможно, единственный симптом — повышенный расход топлива. Это происходит, если катушка зажигания начинает выходить из строя и считает свои последние дни.

Поскольку катушки зажигания не работают должным образом, автомобиль может компенсировать это, впрыскивая больше топлива в камеру сгорания, увеличивая расход топлива.

Этот симптом может быть трудно заметить, поскольку не все следят за расходом топлива. Если вы едете на автомобиле через равные промежутки времени и на определенные расстояния, этот симптом будет легче заметить.

Возгорание

Иногда можно услышать громкие хлопки с дымом или без него. Это явление называется обратным зажиганием и возникает из-за выхода неиспользованного топлива через выхлопную систему.

Поскольку неисправная катушка зажигания не работает должным образом, сгорание не является полным, что приводит к утечке неиспользованного топлива.

Как и другие перечисленные симптомы, этот не является исключительным для неисправного кольца катушки, но вероятность существует.

Стоимость замены

Если выяснится, что у вас неисправны катушки зажигания, вам следует заменить их.

Стоимость замены, как и практически любой детали автомобиля, зависит от марки и модели автомобиля. Что касается катушек зажигания, то она может отличаться еще больше, поскольку в разных автомобилях используются разные типы катушек зажигания.

Два наиболее распространенных типа катушек зажигания — это катушки с катушкой на вилке и катушки рядом с вилкой. Из этих двух катушка на вилке более популярна среди современных автомобилей.

Чтобы купить катушку зажигания, вам обойдется в среднем 20 долларов — долларов за новую. Обычно есть предложения, где они продаются в комплекте, что снизит цену за катушку.

Если другие катушки зажигания работают нормально, заменять другие катушки не требуется. В зависимости от модели вашего автомобиля доступ к этой зоне может быть немного сложнее.

Если это так, было бы разумно заменить все катушки зажигания, если срок их службы близок к ожидаемому.

В большинстве автомобилей замена катушек зажигания не очень трудоемка и обойдется вам примерно в 50 долларов до 100 долларов трудозатрат.

Заменить катушки зажигания несложно.Если у вас есть возможность, вы можете заменить их самостоятельно и сэкономить несколько долларов.

Если вы решили сделать это самостоятельно, не забудьте сделать это в безопасной среде и следовать официальным инструкциям по замене катушек зажигания. Через эти катушки проходят многие тысячи вольт!

Резюме

Катушки зажигания играют жизненно важную роль в системе зажигания газовых двигателей внутреннего сгорания.

Катушка зажигания преобразует 12 вольт от аккумуляторной батареи во многие тысячи вольт, необходимые для искры, создаваемой свечами зажигания.Поскольку в дизельных двигателях не используются свечи зажигания, в них отсутствуют катушки зажигания.

Большинство проблем с катушками зажигания совпадают с признаками неисправной свечи зажигания. Сюда входят пропуски зажигания, резкий холостой ход и трудности с запуском двигателя.

Существует несколько типов катушек зажигания, из которых Coil-On-Plug является самой популярной в современных автомобилях. Их относительно легко заменить самостоятельно, но будьте осторожны и примите все необходимые меры предосторожности.

Некоторые модели автомобилей могут иметь катушки зажигания, которые немного сложнее достать, в этом случае может быть полезно заменить все катушки зажигания в труднодоступном месте.

Как правило, вам нужно заменить только неисправную катушку зажигания, но вы можете получить более высокую цену, если будете покупать их упаковками.

Стоимость одной катушки зажигания в среднем составляет около $ 20 — $ 40 . Стоимость рабочей силы зависит от модели автомобиля и обойдется вам примерно в $ 50 до $ 100 .

различных типов катушек и как выбрать

Ваш выбор контрацепции очень важен. Это может улучшить или испортить ваше сексуальное здоровье — сделайте это правильно, и вы сможете стать женщиной без ребенка, гормонально сбалансированной и безболезненной.Совершишь ошибку, и у тебя может закончиться нежелательная беременность. Существует множество вариантов контрацепции, но из-за их эффективности, простоты и долговечности ваш специалист по планированию семьи часто рекомендует использовать спираль. Катушка представляет собой небольшое устройство Т-образной формы, которое вставляется в матку специально обученным врачом или медсестрой.

Какие типы катушек бывают?

Есть два типа спиралей, одна без гормонов, называемая внутриматочной спиралью (ВМС), которая содержит медь, препятствуя выживанию сперматозоидов в матке или фаллопиевых трубах, и может препятствовать имплантации оплодотворенной яйцеклетки в матку.Другой — внутриматочная система (ВМС), которая выделяет гормон прогестерон, сгущающий слизь, которую вы производите, что затрудняет прохождение сперматозоидов для оплодотворения яйцеклетки. Он также истончает внутреннюю оболочку матки, что делает ее неблагоприятной для имплантации средой. В некоторых случаях он также может остановить овуляцию, поэтому яйцеклетка даже не будет выпущена.

Эффективность катушки

Насколько эффективна катушка? ВМС и ВМС эффективны более чем на 99 процентов. Фактически, ВМС можно даже использовать в качестве экстренной контрацепции, если она вводится в течение пяти дней после эпизода незащищенного секса, чтобы предотвратить потенциальную беременность.Эффективность ВМС значительно выше, чем 82% для презервативов и 91% для противозачаточных таблеток. Эти последние методы контрацепции считаются менее эффективными в основном из-за простой ошибки пользователя: всегда есть риск пропустить таблетку или неправильно надеть презерватив. Однако с катушкой эта ошибка пользователя вынимается из ваших рук, вам не нужно помнить о том, чтобы брать или использовать ее. Если вы один из немногих неудачников, которые забеременели от спирали, ее необходимо немедленно удалить, если вы хотите продолжить беременность.Также существует небольшой риск того, что у вас может быть внематочная беременность, если вы забеременеете, пока она находится на месте.

Преимущества катушки

Какие преимущества у катушки? Основным преимуществом ВМС является то, что она не содержит гормонов, поэтому люди, у которых есть противопоказания к применению гормонов (например, люди с раком груди), или те, у кого гормоны могут влиять на их настроение, либидо или прыщи, все равно могут использовать ее. Несмотря на то, что ВМС содержит гормон прогестерон, она отличается от некоторых других форм контрацепции тем, что не содержит эстрогена, который часто является виновником повышенного риска образования тромбов и сердечно-сосудистых заболеваний.Дополнительные плюсы катушки заключаются в том, что она имеет длительный срок действия, и в зависимости от марки катушки вам, возможно, придется менять ВМС только каждые 5-10 лет или каждые 3-5 лет для ВМС. Кроме того, это форма контрацепции, которая не прерывает половой контакт и безопасна для использования во время грудного вскармливания, а если вы планируете создать семью, после удаления спирали ваша фертильность вернется в норму.

---

---

Катушка болит?

Как и все формы контрацепции, предупрежден значит вооружен, и есть некоторые проблемы со спиралью, которые необходимо учитывать.Во-первых, многие из нас немного брезгуют при мысли о том, что в нас вставляют инородные тела, а женщины часто выражают беспокойство по поводу именно такой операции с катушкой. Я обнаружил, что простое обсуждение процесса с моими пациентами может убедить их, что это относительно быстро (около 15 минут) и легко. Вставлять может быть неудобно и для некоторых болезненно . На уровень вашего дискомфорта могут влиять различные факторы, такие как размер / форма вашей матки, насколько вы расслаблены и были ли у вас дети раньше.Я часто предлагаю принять обезболивающее перед процедурой и вставить его ближе к концу менструального цикла или сразу после него, так как это делает процедуру немного более комфортной.

Катушка болит?

Больно ли устанавливать катушку? Физические риски минимальны, однако существует вероятность перфорации (1 из 1000), изгнания (1 из 20) и инфекции (1 из 100). Перфорация — это когда в матке или шейке матки делается отверстие при введении спирали, и основным симптомом является болезненность внизу живота.Это маловероятно, если у практикующего врача есть опыт, но если вы действительно испытываете боль, выходящую за рамки процедуры, вам необходимо немедленно обратиться к терапевту.

---

---

Выталкивание катушки

Может ли катушка «выпасть»? Изгнание — это когда катушка выходит сама по себе. Чаще всего это происходит в первые три месяца менструации (и даже более вероятно в первые 72 часа после введения) и чаще происходит с ВМС, более молодыми пациентами и теми, у кого раньше не было детей.Таким образом, мы всегда возвращаем пациента в клинику через 6 недель после установки, чтобы убедиться, что он все еще на месте, и что вы довольны этим опытом. Мы также научим вас, как проверить, находится ли он на месте самостоятельно, нащупывая нити катушки, и мы рекомендуем в первый месяц проверить это несколько раз, после чего вы можете просто проверять его после каждого периода.

Заражение спирали

Заражение может произойти в первые три недели после установки спирали. Риск увеличивается, если у пациента есть заболевание, передающееся половым путем (ЗППП), но ваша медсестра или врач постараются снизить этот риск, поощряя обследование на ЗППП перед установкой спирали.Если у вас появятся боли в животе, жар или выделения с сильным запахом, это может указывать на инфекцию, и вам необходимо обратиться к врачу.

Еще одним побочным эффектом ВМС может быть сопутствующая боль или тяжесть, связанные с менструацией. Такое ухудшение характера менструации с большей вероятностью произойдет, если менструация уже была обильной и / или болезненной. Это не относится к ВМС, которая даже лицензирована для лечения обильных менструаций, хотя следует отметить, что у некоторых людей действительно появляются мажущие выделения / нерегулярные кровотечения в первые 3-6 месяцев после установки, но это имеет тенденцию к оседают, и у большинства людей в течение первого года фактически не будет менструаций (аменорея), что часто считается бонусом, но для некоторых такое изменение периода недопустимо.

---

---

Кому не нужна катушка

Хотя обе катушки представляют собой относительно инклюзивные формы контрацепции, существуют обстоятельства, при которых катушка не может использоваться:

• Ни ВМС / ВМС не следует использовать, если у вас есть какие-либо структурные аномалии матка или шейка матки, если у вас необъяснимое вагинальное кровотечение или если у вас нелеченая ЗППП.
• Если у вас воспалительное заболевание органов малого таза (ВЗОМТ) или ранее была внематочная беременность.
• Само собой разумеется, что если вы думаете, что беременны, вам не следует носить спираль, и часто практикующий ожидает, что вы воспользуетесь другой формой надежной контрацепции или воздержитесь от секса до введения, чтобы убедиться, что вы не беременны.
• Специально для ВМС, вы не должны использовать ее, если у вас есть аллергия на медь или у вас был искусственный клапан сердца.
• Вам не следует вводить ВМС, если у вас был или был рак груди в последние 5 лет или если у вас рак шейки матки.
• Вам следует обсудить это со своим врачом, если у вас есть заболевание печени или артерий, а также серьезные сердечно-сосудистые заболевания или инсульт в анамнезе.

Наконец, важно напомнить пользователям катушки, что она не защищает от ЗППП — поэтому продолжайте использовать презервативы.

---

Последнее обновление: 22-04-2020

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

.