Сопротивление катушки формула: Добротность и энергия катушки индуктивности. Варианты соединения.

Содержание

Добротность и энергия катушки индуктивности. Варианты соединения.

Продолжаем обсуждение катушек индуктивности! В первой статье (ссылка) мы обсудили все основные аспекты, а именно устройство катушек, принцип работы и их поведение при использовании в цепях постоянного и переменного тока. Но некоторые моменты остались незатронутыми, собственно, их мы и обсудим в этой статье 🙂 И начнем с очень важной характеристики, а именно добротности катушки индуктивности.

Активное сопротивление и добротность катушки индуктивности.

Итак, начнем мы с того, что обсудим некоторые характеристики катушек индуктивности, с которыми мы не успели познакомиться в предыдущей статье. И для начала рассмотрим активное сопротивление катушки.

Рассматривая примеры включения катушек в различные цепи мы считали их активное сопротивление равным 0 (такие катушки называют идеальными). Но на практике любая катушка обладает ненулевым активным сопротивлением. Таким образом реальную катушку индуктивности можно представить как идеальную катушку и последовательно включенный резистор:

Идеальная катушка, как вы помните, не оказывает никакого сопротивления постоянному току, и напряжение на ней равно 0. В случае с реальной катушкой ситуация несколько меняется. При протекании по цепи постоянного тока напряжение на катушке будет равно:

U_L = IR_а

Ну а поскольку частота тока равна 0 (постоянный ток), то реактивное сопротивление будет равно:

X_L = 2\pi f L = 0

А что же будет происходить при включении реальной катушки индуктивности в цепь переменного тока? Давай разбираться. Представим, что по данной цепи течет переменный ток i, тогда общее напряжение на цепи будет складываться из следующих компонент:

u = iR + u_L

Напряжение на идеальной катушке, как вы помните, выражается через ЭДС самоиндукции:

u_L = -\varepsilon_L = L\frac{di}{dt}

И мы получаем для напряжения на реальной катушке индуктивности:

u = iR + L\frac{di}{dt}

Отношение реактивного (индуктивного) сопротивления к активному называется добротностью и обозначается буквой Q:

Q = \frac{X_L}{R}

Раз активное сопротивление R идеальной катушки равно 0, то значит ее добротность Q будет бесконечно большой.2}{2}

Давайте переходить к вариантам соединения катушек между собой… Все расчеты мы будем производить для идеальных катушек индуктивности, то есть их активные сопротивления равны 0. К слову, в большинстве теоретических задач и примеров, рассматриваются именно идеальные катушки. Но не стоит забывать о том, что в реальных цепях активное сопротивление не равно 0 и его необходимо учитывать при проведении любых расчетов.

Последовательное соединение катушек индуктивности.

При последовательном соединении катушек индуктивности их можно заменить одной катушкой с величиной индуктивности, равной:

L_0 = L_1 + L_2

Вроде бы все просто, проще некуда, но тут есть один важный момент. Данная формула справедлива только в том случае, если катушки расположены на на таком расстоянии друг от друга, что магнитное поле одной катушки не пересекает витков другой:

Если же катушки расположены близко друг к другу и часть магнитного поля одной катушки пронизывает вторую, то тут ситуация совсем другая. Возможно два варианта:

  • магнитные потоки катушек имеют одинаковое направление
  • магнитные потоки направлены навстречу друг другу

Первый случай называется согласным включением катушек – начало второй катушки подключается к концу первой. А второй вариант называют встречным включением – конец второй катушки подключается к началу первой. На схемах начало катушки обозначают символом “*“. Таким образом, на схеме, которая представлена на рисунке мы имеем согласное включение катушек индуктивности. Для этого случая общая индуктивность определяется так:

L = L_1 + L_2 + 2M

Где M – взаимная индуктивность катушек. При встречном включении последовательно соединенных катушек индуктивности:

L = L_1 + L_2\medspace-\medspace 2M

Можно заметить, что если потоки имеют одинаковое направление (согласное включение), то общая индуктивность увеличивается на двойную величину взаимной индуктивности. А если потоки направлены навстречу друг другу – уменьшается на ту же самую величину.2}{L_1 + L_2 + 2M}

Также как и в случае с последовательным соединением, при согласном включении общая индуктивность будет больше, чем при встречном включении, поскольку знаменатель дроби будет меньше.

Собственно, на этом мы и заканчиваем рассмотрение катушек индуктивности. Ранее мы изучили конденсаторы и резисторы, а в будущих статьях нам предстоит работать с цепями, включающие все эти элементы в разных комбинациях 🙂 Так что подписывайтесь на обновления и не пропускайте новые статьи на нашем сайте!

Индуктивное реактивное сопротивление: формулы, схемы

В данной статье мы подробно поговорим про индуктивное сопротивление, реактивное сопротивление и треугольники напряжения, сопротивления и силы.

Введение

Итак, мы рассмотрели поведение индукторов, подключенных к источникам постоянного тока, и, надеюсь, теперь мы знаем, что когда на индуктор подается постоянное напряжение, рост тока через него происходит не мгновенно, а определяется индуктором, индуцированным самим индуктором или обратным значением ЭДС.

Также мы видели, что ток индукторов продолжает расти, пока не достигнет своего максимального установившегося состояния после пяти постоянных времени. Максимальный ток, текущий через индукционную катушку ограничиваются только резистивной частью катушек обмотки в омах, и как мы знаем из закона Ома, это определяется отношением напряжения к току V / R .

Когда переменное напряжение подается на катушку индуктивности, поток тока через него ведет себя совершенно иначе, чем при приложении постоянного напряжения. Эффект синусоидального питания приводит к разности фаз между напряжением и формами тока. Теперь в цепи переменного тока противодействие току, протекающему через обмотки катушек, зависит не только от индуктивности катушки, но и от частоты сигнала переменного тока.

Сопротивление току, протекающему через катушку в цепи переменного тока, определяется сопротивлением переменного тока, более известным как полное сопротивление (Z) цепи. Но сопротивление всегда связано с цепями постоянного тока, поэтому, чтобы отличить сопротивление постоянного тока от сопротивления переменного тока, обычно используется термин «реактивное сопротивление» .

Как и сопротивление, значение реактивного сопротивления также измеряется в омах, но ему присваивается символ X (заглавная буква «X»), чтобы отличить его от чисто резистивного значения.

Поскольку интересующий нас компонент является индуктором, реактивное сопротивление индуктора поэтому называется «Индуктивное реактивное сопротивление». Другими словами, электрическое сопротивление индуктивности при использовании в цепи переменного тока называется индуктивным сопротивлением

 .

Индуктивное сопротивление, которому дается символ L , является свойством в цепи переменного тока, которое противодействует изменению тока. В наших уроках о конденсаторах в цепях переменного тока мы видели, что в чисто емкостной цепи ток C «опережает» напряжение на 90 o . В чисто индуктивной цепи переменного тока верно обратное: ток L отстает от напряжения на 90 o или (π / 2 рад).

Схема индуктивности переменного тока

В приведенной выше чисто индуктивной цепи индуктор подключен непосредственно через напряжение питания переменного тока. Когда напряжение питания увеличивается и уменьшается с частотой, самоиндуцированная обратная ЭДС также увеличивается и уменьшается в катушке по отношению к этому изменению.

Мы знаем, что эта самоиндуцированная ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока через катушку и имеет наибольшее значение при переходе напряжения питания от положительного полупериода к отрицательному полупериоду или наоборот в точках 0о и 180о

 вдоль синусоиды.

Следовательно, минимальная скорость изменения напряжения возникает, когда синусоида переменного тока пересекается при своем максимальном или минимальном пиковом уровне напряжения. В этих положениях в цикле максимальный или минимальный токи протекают через цепь индуктора, и это показано ниже.

Векторная диаграмма индуктора переменного тока

Эти формы напряжения и тока показывают, что для чисто индуктивной цепи ток отстает от напряжения на 90 o . Также можно сказать, что напряжение опережает ток на 90 o . В любом случае общее выражение заключается в том, что ток отстает, как показано на векторной диаграмме. Здесь вектор тока и вектор напряжения показаны смещенными на 90 o . Ток отстает от напряжения .

Мы можем также написать это заявление как, L  = 0 ö и I L  = -90 о по отношению к напряжению, L . Если форма волны напряжения классифицируется как синусоида, то ток 

L можно классифицировать как отрицательный косинус, и мы можем определить значение тока в любой момент времени как:


Где: 
ω в радианах в секунду, а 
t в секундах.

Поскольку ток всегда отстает от напряжения на 90 o в чисто индуктивной цепи, мы можем найти фазу тока, зная фазу напряжения или наоборот. Так что если мы знаем значение L , то L должно отставать на 90 o . Аналогичным образом, если мы знаем значение L, то L, следовательно, должно опережать на 90 o . Затем это отношение напряжения к току в индуктивном контуре будет производить уравнение, определяющее индуктивное сопротивление Х L катушки.

Мы можем переписать уравнение для индуктивного сопротивления в более привычную форму, которая использует обычную частоту питания вместо угловой частоты в радианах ω и это будет выглядеть так:


Где: 
ƒ — частота, 
L — индуктивность катушки и 
2πƒ = ω .

Из приведенного выше уравнения для индуктивного реактивного сопротивления можно видеть, что, если увеличить частоту, либо индуктивность, общее значение индуктивного реактивного сопротивления также увеличится. Когда частота приближается к бесконечности, реактивное сопротивление индукторов также увеличивается до бесконечности, действуя как разомкнутая цепь.

Однако, когда частота приближается к нулю или постоянному току, реактивное сопротивление индукторов будет уменьшаться до нуля, действуя как короткое замыкание. Это означает, что индуктивное сопротивление «пропорционально» частоте.

Другими словами, индуктивное реактивное сопротивление увеличивается с частотой, в результате чего L будет небольшим на низких частотах, а L будет высоким на высоких частотах, что продемонстрировано на графике ниже.

Индуктивное сопротивление от частоты

Затем мы видим, что при постоянном токе индуктор имеет нулевое реактивное сопротивление (короткое замыкание), на высоких частотах индуктор имеет бесконечное реактивное сопротивление (разомкнутая цепь).

Питание от сети переменного тока серии LR

До сих пор мы рассматривали чисто индуктивную катушку, но невозможно иметь чистую индуктивность, поскольку все катушки, реле или соленоиды будут иметь определенное сопротивление, независимо от того, насколько мало связано с витками используемого провода. Тогда мы можем рассматривать нашу простую катушку как последовательное сопротивление с индуктивностью (LR).

В цепи переменного тока, которая содержит как индуктивность L и сопротивление R, напряжение V будет векторная сумма двух компонентов напряжения, V R и V L . Это означает, что ток, протекающий через катушку еще будет отставать от напряжения, но на величину меньше чем 90 ö в зависимости от значений R и V L .

Новый фазовый угол между напряжением и током известен как фазовый угол цепи и обозначается греческим символом фи, Φ .

Чтобы получить векторную диаграмму зависимости между напряжением и током, необходимо найти эталонный или общий компонент. В последовательно соединенной цепи RL ток является общим, так как один и тот же ток течет через каждый компонент. Вектор этой эталонной величины обычно рисуется горизонтально слева направо.

Из наших руководств о резисторах и конденсаторах, мы знаем, что ток и напряжение в цепи переменного резистивного тока, оба «в фазе» и, следовательно, вектор V R рисуется с наложением на текущую или контрольную линию.

Из вышесказанного также известно, что ток «отстает» от напряжения в чисто индуктивной цепи и, следовательно, вектор L отображается на 90 o перед опорным током и в том же масштабе, что и R, это показано ниже.

Цепь переменного тока серии LR

На приведенной выше векторной диаграмме видно, что луч OB представляет текущую опорную линию, луч OA — это напряжение резистивного компонента, которое в фазе с током, луч OC показывает индуктивное напряжение, которое составляет 90 o перед током, поэтому видно, что ток отстает от напряжения на 90 o , луч OD дает нам результирующее или питающее напряжение в цепи. Треугольник напряжения выводится из теоремы Пифагора и имеет вид:

Треугольник сопротивления

В цепи постоянного тока отношение напряжения к току называется сопротивлением. Однако в цепи переменного тока это отношение известно как полное сопротивление Z с единицами измерения в омах. Полное сопротивление — это полное сопротивление току в «цепи переменного тока», содержащее как сопротивление, так и индуктивное сопротивление.

Если мы разделим стороны треугольника напряжения выше на ток, получим еще один треугольник, стороны которого представляют сопротивление, реактивное сопротивление и полное сопротивление катушки. Этот новый треугольник называется «Треугольник сопротивления».

Силовой треугольник индуктора переменного тока

Существует еще один тип конфигурации треугольника, который мы можем использовать для индуктивной цепи, и это «силовой треугольник». Мощность в индуктивной цепи называется реактивной мощностью или вольт-амперной реактивной, символ Var, который измеряется в вольт-амперах. В цепи переменного тока серии RL ток отстает от напряжения питания на угол Φ o .

В чисто индуктивной цепи переменного тока ток будет сдвинут по фазе на 90 o к напряжению питания. Таким образом, общая реактивная мощность, потребляемая катушкой, будет равна нулю, так как любая потребляемая мощность компенсируется генерируемой самоиндуцированной ЭДС-мощностью. Другими словами, полезная мощность в ваттах, потребляемая чистым индуктором в конце одного полного цикла, равна нулю, так как энергия берется из источника и возвращается к нему.

Реактивная мощность ( Q ) катушки может быть задана как: I 2  x X L (аналогично 2 R в цепи постоянного тока). Затем три стороны силового треугольника в цепи переменного тока представлены кажущейся мощностью ( S ), реальной мощностью ( P ) и реактивной мощностью ( Q ), как показано.

Обратите внимание, что данный индуктор или катушка будет потреблять мощность в ваттах из — за сопротивления обмоток, создающих сопротивление Z.

Определить активное сопротивление и индуктивность катушки. Определение индуктивности, активного сопротивления катушки

Цели

После проведения данного эксперимента Вы сможете объяснить эффект индуктивности в схеме переменного тока и рассчитать значения индуктивности и реактивного сопротивления по результатам измерении.

Необходимые принадлежности

* Осциллограф

* Цифровой мультиметр

* Катушка индуктивности 100 мГн

* Генератор функций / сигнал-генератор

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

Когда катушка индуктивности включается в цепь переменного тока, непрерывные изменения напряжения приводят к изменениям тока, которые в свою очередь генерируют то возрастающее, то убывающее магнитное поле. Это магнитное поле индуцирует встречное напряжение в катушке индуктивности, и оно противодействует изменениям тока. В результате имеет место непрерывное противодействие протеканию тока. Это противодействие называется индуктивным сопротивлением (XL).

формула индуктивного сопротивления

Индуктивное сопротивление катушки или дросселя зависит от частоты приложенного переменного напряжения (f) и значения индуктивности (L) в генри. Для вычисления индуктивного сопротивления, выражаемого в омах, служит простая формула:

Индуктивное сопротивление прямо пропорционально частоте и индуктивности. Если известно индуктивное сопротивление, путем преобразования основной формулы может быть найдена или частота, или индуктивность, как показано ниже:

формула полного сопротивления

Вспомните, что чистых индуктивностей нет, поскольку катушки индуктивности сделаны с использованием проволоки, которая имеет сопротивление. Полное сопротивление, оказываемое катушкой индуктивности переменному току, представляет собой, следовательно, комбинацию индуктивного сопротивления и обычного (активного) сопротивления. Это комбинированное противодействие известно как полное сопротивление (или импеданс). Полное сопротивление может быть вычислено при помощи формулы:


Вспомните, что индуктивность приводит к запаздыванию тока относительно напряжения. По

этой причине напряжения на катушке индуктивности и на резисторе сдвинуты по фазе на 90 градусов друг относительно друга. Это как раз и не позволяет нам просто сложить вместе индуктивное сопротивление и активное, сопротивление, чтобы получить величину импеданса.

Если известно полное сопротивление, а индуктивное сопротивление или активное сопротивление неизвестно, предыдущая формула может быть преобразована для их нахождения следующим образом:

Если известно полное сопротивление индуктивной схемы, Вы можете рассчитать ток в схеме, если Вы знаете приложенное напряжение. Это осуществляется применением закона Ома:

Естестве

Реальная катушка в цепи переменного тока

Реальная катушка в отличии от идеальной имеет не только индуктивность, но и активное сопротивление, поэтому при протекании переменного тока в ней сопровождается не только изменением энергии в магнитном поле, но и преобразованием электрической энергии в другой вид. В частности, в проводе катушки электрическая энергия преобразуется в тепло в соответствии с законом Ленца — Джоуля.

Ранее было выяснено, что в цепи переменного тока процесс преобразования электрической энергии в другой вид характеризуется активной мощностью цепи Р, а изменение энергии в магнитном поле — реактивной мощностью Q.

В реальной катушке имеют место оба процесса, т. е. ее активная и реактивная мощности отличны от нуля. Поэтому одна реальная катушка в схеме замещения должна быть представлена активным и реактивным элементами.

Схема замещения катушки с последовательным соединением элементов

В схеме с последовательным соединением элементов реальная катушка характеризуется активным сопротивлением R и индуктивностью L.

Активное сопротивление определяется величиной мощности потерь

R = P/I2

а индуктивность — конструкцией катушки. Предположим, что ток в катушке (рис. 13.9, а) выражается уравнением i = Imsinωt. Требуется определить напряжение в цепи и мощность.
При переменном токе в катушке возникает э. д. с. самоиндукции eпоэтому ток зависит от действия приложенного напряжения и эдс eL. Уравнение электрического равновесия цепи, составленное по второму закону Кирхгофа, имеет вид:

Приложенное к катушке напряжение состоит из двух слагаемых,одно из которых uR равно падению напряжения в активном сопротивлении, а другое uL уравновешивает эдс самоиндукции.

В соответствии с этим катушку в схеме замещения можно представить активным и индуктивным сопротивлениями, соединенными последовательно (рис. 13.9, б).
Дополнительно заметим, что оба слагаемых в правой части равенства (13.12) являются синусоидальными функциями времени. Согласно выводам полученных в этих предыдущих двух (первая, вторая) статьях получим — uR совпадает по фазе с током, UL опережает ток на 90°.

Поэтому:

u = R*Imsinωt  + ωLImsin(ωt+π/2).

Векторная диаграмма реальной катушки и полное её сопротивление

Несовпадение по фазе слагаемых в выражении (13.12) затрудняет определение амплитуды и действующей величины приложенного к цепи напряжения U. Поэтому воспользуемся векторным способом сложения синусоидальных величин. Амплитуды составляющих общего напряжения

UmR = RIm;       UmL = ωLI,

а действующие величины

UR = RI; UL = XLI .

Вектор общего напряжения

U = UR + UL

Для того чтобы найти величину вектора U, построим векторную диаграмму (рис. 13.10, а), предварительно выбрав масштабы тока Mi и напряжения Мu.

За исходный вектор диаграммы принимаем вектор тока I. Направление этого вектора совпадает с положительным направлением оси, от которой отсчитываются фазовые углы (начальная фаза заданного тока Ψi =0). Как и ранее, эту ось удобно (но не обязательно) направить по горизонтали.

Вектор UR по направлению совпадает с вектором тока I, а вектор UL направлен перпендикулярно вектору I с положительным углом.

Из диаграммы видно, что вектор тока I общего напряжения U отражает вектор тока I на угол φ>0, но φ<90°, а по величине равен гипотенузе прямоугольного треугольника, катетами которого являются векторы падений напряжения в активном и индуктивном сопротивлениях UR и UL :

UR = Ucosφ 

Проекция вектора напряжения U на направление вектора тока называется активной составляющей вектора напряжения и обозначается Ua. Для катушки по схеме рис. 13.9 при Ua = UR

U = Usinφ                                                        (13.14)

Проекция вектора напряжения U на направление, перпендикулярное вектору тока, называется реактивной составляющей вектора напряжения и обозначается Up. Для катушки Up = UL

 

 

 

При токе i = Imsinωt уравнение напряжения можно записать на основании векторной диаграммы в виде

U = Umsin(ωt+φ)

Стороны треугольника напряжений, выраженные в единицах напряжения, разделим на ток I. Получим подобный треугольник сопротивлений (рис. 13.10, б), катетами которого являются активное R = UR/I и индуктивное XL = UL/I, сопротивления, а гипотенузой величина Z = U/I.

Отношение действующего напряжения к действующему току данной цепи называется полным сопротивлением цепи.
Стороны треугольника сопротивлений нельзя считать векторами, так как сопротивления не являются функциями времени.
Из треугольника сопротивлений следует

 

 

Понятие о полном сопротивлении цепи Z позволяет выразить связь между действующими величинами напряжения и тока формулой, подобной формуле Ома:

 

 

Из треугольников сопротивления и напряжения определяются

cosφ = UR/U = R/Z;    sinφ = UL/U = XL/Z;    tgφ = UL/UR = XL/R. (13.18)

Мощность реальной катушки

Мгновенная мощность катушки

p = ui = Umsin(ωt+φ) * Imsinωt

Из графика мгновенной мощности (рис. 13.11) видно, что в течение периода мощность четыре раза меняет знак; следовательно, направление потока энергии и в данном случае в течение периода меняется. Относительно некоторой оси t’, сдвинутой параллельно оси t на величину Р, график мгновенно мощности является синусоидальной функцией двойной частоты.
При положительном значении мощности энергия переходит от источника в приемник, а при отрицательном — наоборот. Нетрудно заметить, что количество энергии, поступившей в приемник (положительная площадь), больше возвращенной обратно (отрицательная площадь).

Следовательно, в цепи с активным сопротивлением и индуктивностью часть энергии, поступающей от генератора, необратимо превращается в другой вид энергии, но некоторая часть возвращается обратно. Этот процесс повторяется в каждый период тока, поэтому в цепи наряду с непрерывным превращением электрической энергии в другой вид энергии (активная энергия) часть ее совершает колебания между источником и приемником (реактивная энергия).

Скорость необратимого процесса преобразования энергии оценивается средней мощностью за период, или активной мощностью Р, скорость обменного процесса характеризуется реактивной мощностью Q.

Согласно выводам полученных в этих предыдущих  (первая, вторая) статьях — в активном сопротивлении P = URI   Q = 0;  а в индуктивном Р = 0; Q = ULI. 

Активная мощность всей цепи равна активной мощности в сопротивлении R, а реактивная — реактивной мощности в индуктивном сопротивлении XL. Подставляя значения UR = Ucosφ и UL = Usinφ, определяемые из треугольника напряжений по формулам (13.18), получим:

                   P = UIcosφ                                (13.19)

                    Q = UIsinφ                                (13.20)

Кроме активной и реактивной мощностей пользуются понятием полной мощности S, которая определяется произведением действующих величин напряжения и тока цепи;

                   S = UI = I2Z                                (13.21)

Величину полной мощности можно получить из выражения (13.22), которое легко доказать на основании формул (13.19) и (13.20):

                        (13.22)                         

Мощности S, Р, Q графически можно выразить сторонами прямоугольного треугольника (см. рис. 13.10, в). Треугольник мощностей получается из треугольника напряжений, если стороны последнего, выраженные в единицах напряжения, умножить на ток. Из треугольника мощностей можно определить

cosφ = P/S;       sinφ = Q/S;     tgφ = Q/P.             (13.23)

Полная мощность имеет ту же размерность, что Р и Q, но для различия единицу полной мощности называют вольт-ампер (В · А).

Активная мощность Р меньше или равна полной мощности цепи.
Отношение активной мощности цепи к ее полной мощности P/S =
= cosφ называют коэффициентом мощности.

Назначение приемников электрической энергии — преобразование
ее в другие виды энергии. Поэтому колебания энергии в цепи не только
бесполезны, но и вредны, так как при этом в приемнике не совершается
полного преобразования электрической энергии в работу или тепло,
а в соединительных проводах она теряется.

Схема замещения реальной катушки с параллельным соединением элементов

Для реальной катушки можно составить и другую расчетную схему — с параллельным соединением двух ветвей: с активной G и индуктивной BL проводимостями. На рис. 13.12, б эта схема показана в сравнении со схемой последовательного соединения активного и индуктивного сопротивлений (рис. 13.12, а), рассмотренной ранее.
Покажем, что схемы рис. 13.12, а, б эквивалентны в том смысле, что при одинаковом напряжении сохраняются неизменными ток в неразветвленной части цепи, активная и реактивная мощности.

Вектор тока I можно разложить на две взаимно перпендикулярные составляющие и в соответствии со схемой и векторной диаграммой на рис. 13.12, б выразить векторным равенством

                                             I = IG + IL                                           (13.24)

Для схемы параллельного соединения активного и индуктивного элементов общим является приложенное напряжение, а токи разные: IG —ток в ветви с активной проводимостью, по фазе совпадает с напряжением; IL — ток в ветви с индуктивной проводимостью, по фазе отстает от напряжения на угол 90°.

Вектор тока I и его составляющие IG и IL образуют прямоугольный треугольник, поэтому

Составляющая тока в активном элементе

IG = Icosφ

Проекция вектора тока I на направление напряжения называется активной составляющей вектора тока и обозначается Iа. Для катушки по схеме на рис. 13.12, б Ia = IG.

Составляющая тока в реактивном элементе

IL = Isinφ

Проекция вектора тока I на направление, перпендикулярное вектору напряжения, называется реактивной составляющей вектора тока и обозначается. Для катушки Iр = IL .

Стороны треугольника токов, выраженные в единицах тока, можно разделить на напряжение U и получить подобный треугольник проводимостей, катетами которого являются активная G = IG/U и индуктивная ВL = IL/U проводимости, а гипотенузой — величина Y = I/U, называемая полной проводимостью цепи.

Из треугольника проводимостей и с учетом ранее полученных выражений из треугольника сопротивлений получим

Полезный инструмент для расчета сопротивления катушек

Обязательные поля

Для вышеприведенных расчетов требуются определенные данные, а именно:

Напряжение: Это сетевое напряжение в вашем районе или напряжение, которое, как вы знаете, вы собираетесь подать на свои катушки. Например, я живу в Великобритании, и здесь напряжение сети составляет 230 вольт, хотя оно может очень незначительно колебаться в зависимости от региона и поставщика. Поэтому полезно снять показания, если вам нужна точность.

Максимальный ток: Это максимальный ток, который, по вашему мнению, может выдержать ваша розетка. В Великобритании средняя розетка рассчитана на максимум 13 ампер, а это большой ток. Лично я не хотел бы доводить свое энергопотребление до предела, поэтому я немного уменьшил его и выбрал максимальное использование 10 ампер.

Сопротивление на метр: Провод, который вы используете, должен быть специальным проводом сопротивления, предназначенным для использования в производстве элементов катушки.Таким образом, он должен быть рассчитан производителем и указывать сопротивление, которое предлагает провод, обычно в Ом на метр. Например, я купил проволоку Kanthal диаметром 1,02 мм (18 AWG) и сопротивлением 1,73 Ом на метр.

Внутренний диаметр катушки: Это просто диаметр стержня, вокруг которого вы собираетесь формировать катушки. Это важная информация, поскольку она помогает определить, какой длины должна быть катушка.

Расчеты и формулы

С приведенной выше информацией мы можем приступить к некоторым математическим вычислениям.Начнем с Power.

МОЩНОСТЬ

Физика дает нам формулу P = IV (мощность = ток x вольт). Допустим, напряжение равно 230, а ток - 10 ампер. Это даст нам потенциальную номинальную мощность (230 x 10) 2300 Вт (2,3 кВт).

Physics также дает нам еще одну полезную формулу мощности: P = I² R (мощность = ток в квадрате x сопротивление). Допустим, у нас ток по-прежнему 10 А, а сопротивление - 23 Ом.Это даст нам потенциальную номинальную мощность (10² x 23) 2300 Вт (2,3 кВт).

НАПРЯЖЕНИЕ

Если мы не знаем напряжение, мы можем обратиться к формуле закона Ома В = IR (напряжение = ток x сопротивление). Таким образом, с током 10 А и сопротивлением 23 Ом мы можем установить, в этом примере, напряжение (10 x 23) 230 Вольт.

СОПРОТИВЛЕНИЕ

Если сопротивление цепи неизвестно, мы можем снова обратиться к закону Ома и переписать формулу, чтобы получить R = V / I (ток = вольт / сопротивление).Так, например, если разделить напряжение 230 на ток 10 ампер, получим (230/10) 23 Ом.

Где также можно изменить формулу мощности для расчета сопротивления, т.е. R = P / I² (сопротивление = мощность / ток в квадрате). Так, например, мощность 2300 Вт, разделенная на ток 10 А в квадрате, дает нам (2300/10²) 23 Ом.

ТОК

Так же, как и в случае сопротивления, мы можем использовать закон Ома и переформулировать формулу, чтобы получить ток с I = V / R (ток = вольт / сопротивление).Например, если разделить напряжение 230 на сопротивление 23 Ом, получим (230/23) 10 ампер.

Измените формулу мощности, чтобы рассчитать ток: I² = P / R (ток в квадрате = мощность / сопротивление). Так, например, мощность 2300 Вт, разделенная на сопротивление 23 Ом, дает нам (2300/23) 100 Ампер, а когда мы получаем квадратный корень из этого значения, получаем 10 Ампер.

ДЛИНА ПРОВОДА

Последнее, что нам нужно учитывать, это длину провода.Если вы делаете катушку, вам нужно будет рассчитать необходимое сопротивление, и исходя из этого, просто вычислите длину. L = R / r (это ужасная выдуманная формула, означающая, что длина = сопротивление / сопротивление на единицу длины). Например, мы знаем, что наше сопротивление составляет 23 Ом, и я упоминал ранее, что данное сопротивление на метр моего провода составляет 1,73 Ом (23 / 1,73), что дает нам необходимую длину провода 13,2 метра.

Полезный инструмент для расчета сопротивления катушек

Обязательные поля

Для вышеприведенных расчетов требуются определенные данные, а именно:

Напряжение: Это сетевое напряжение в вашем районе или напряжение, которое, как вы знаете, вы собираетесь подать на свои катушки.Например, я живу в Великобритании, и здесь напряжение сети составляет 230 вольт, хотя оно может очень незначительно колебаться в зависимости от региона и поставщика. Поэтому полезно снять показания, если вам нужна точность.

Максимальный ток: Это максимальный ток, который, по вашему мнению, может выдержать ваша розетка. В Великобритании средняя розетка рассчитана на максимум 13 ампер, а это большой ток. Лично я не хотел бы доводить свое энергопотребление до предела, поэтому я немного уменьшил его и выбрал максимальное использование 10 ампер.

Сопротивление на метр: Провод, который вы используете, должен быть специальным проводом сопротивления, предназначенным для использования в производстве элементов катушки. Таким образом, он должен быть рассчитан производителем и указывать сопротивление, которое предлагает провод, обычно в Ом на метр. Например, я купил проволоку Kanthal диаметром 1,02 мм (18 AWG) и сопротивлением 1,73 Ом на метр.

Внутренний диаметр катушки: Это просто диаметр стержня, вокруг которого вы собираетесь формировать катушки.Это важная информация, поскольку она помогает определить, какой длины должна быть катушка.

Расчеты и формулы

С приведенной выше информацией мы можем приступить к некоторым математическим вычислениям. Начнем с Power.

МОЩНОСТЬ

Физика дает нам формулу P = IV (мощность = ток x вольт). Допустим, напряжение равно 230, а ток - 10 ампер. Это даст нам потенциальную номинальную мощность (230 x 10) 2300 Вт (2,3 кВт).

Physics также дает нам еще одну полезную формулу мощности: P = I² R (мощность = ток в квадрате x сопротивление).Допустим, у нас ток по-прежнему 10 А, а сопротивление - 23 Ом. Это даст нам потенциальную номинальную мощность (10² x 23) 2300 Вт (2,3 кВт).

НАПРЯЖЕНИЕ

Если мы не знаем напряжение, мы можем обратиться к формуле закона Ома В = IR (напряжение = ток x сопротивление). Таким образом, с током 10 А и сопротивлением 23 Ом мы можем установить, в этом примере, напряжение (10 x 23) 230 Вольт.

СОПРОТИВЛЕНИЕ

Если сопротивление цепи неизвестно, мы можем снова обратиться к закону Ома и переписать формулу, чтобы получить R = V / I (ток = вольт / сопротивление).Так, например, если разделить напряжение 230 на ток 10 ампер, получим (230/10) 23 Ом.

Где также можно изменить формулу мощности для расчета сопротивления, т.е. R = P / I² (сопротивление = мощность / ток в квадрате). Так, например, мощность 2300 Вт, разделенная на ток 10 А в квадрате, дает нам (2300/10²) 23 Ом.

ТОК

Так же, как и в случае сопротивления, мы можем использовать закон Ома и переформулировать формулу, чтобы получить ток с I = V / R (ток = вольт / сопротивление).Например, если разделить напряжение 230 на сопротивление 23 Ом, получим (230/23) 10 ампер.

Измените формулу мощности, чтобы рассчитать ток: I² = P / R (ток в квадрате = мощность / сопротивление). Так, например, мощность 2300 Вт, разделенная на сопротивление 23 Ом, дает нам (2300/23) 100 Ампер, а когда мы получаем квадратный корень из этого значения, получаем 10 Ампер.

ДЛИНА ПРОВОДА

Последнее, что нам нужно учитывать, это длину провода.Если вы делаете катушку, вам нужно будет рассчитать необходимое сопротивление, и исходя из этого, просто вычислите длину. L = R / r (это ужасная выдуманная формула, означающая, что длина = сопротивление / сопротивление на единицу длины). Например, мы знаем, что наше сопротивление составляет 23 Ом, и я упоминал ранее, что данное сопротивление на метр моего провода составляет 1,73 Ом (23 / 1,73), что дает нам необходимую длину провода 13,2 метра.

Обмотка рулонов | Паровоз

Начать

Начните заполнять поля ввода сверху слева.Если вы американец, возможно, вы захотите перейти на британские единицы измерения (дюймы вместо миллиметров). Если вы в чем-то не уверены, попробуйте оставить значение по умолчанию. Вы всегда можете исправить это позже, если оно окажется неправильным.

Если вы новичок в намотке катушек, ваш провод, вероятно, Kanthal A1, и он, вероятно, круглый. Достаточно удобно, что это значения по умолчанию.

Диаметр проволоки должен быть напечатан на вашей катушке в миллиметрах или AWG. Введите это в поле AWG или в поле справа от него, помеченное ⌀ r .

Наконец, выберите желаемое сопротивление по вашему выбору. Желательно оставаться выше одного Ом, пока вы не будете достаточно уверены в том, что делаете.Вам необходимо знать, какой ток могут безопасно обеспечивать ваши батареи. В любом случае, пожалуйста, прочитайте о безопасности батареи, это важно.

По мере обновления входных значений результаты будут обновлены в таблице справа.

Видеоуроки

Чтение результатов

Длина провода сопротивления

Это длина резистивного провода после того, как вы установили его в топпер и обрезали излишки.

Количество витков

Если вы делаете катушку для распылителя, в которой обе ветви катушки указывают в направлении в одном направлении , «Число витков, округленное до , половина витков» - это то, что вам нужно. Если вы наматываете распылитель, где ноги указывают в направлении , противоположном направлению , используйте результат «Число витков, округленное до полных витков».

Тепловой поток

Обычно вы хотите оставаться где-то между 120 и 350 мВт / мм². Некоторым нравится более прохладный вейп, другим - горячий. Цвет значка пламени даст вам приблизительное представление. Отрегулируйте по своему вкусу.

Теплоемкость

Чем выше теплоемкость, тем медленнее будет нагреваться (и охлаждаться) змеевик.

Потеря силы ног

Потеря энергии на нагревание ножек змеевика может сделать ваш пар металлическим или резким, поэтому при каждой возможности держите ноги короткими. Интересно, что длина ноги - не единственная величина, которая влияет на процент потери мощности в ногах. Калибр проволоки и количество витков также имеют значение, так что следите за этим числом. Для большинства катушек вы обычно хотите, чтобы он был ниже 10%.

Продвинутый

Остальные значения результатов, вероятно, начнут иметь смысл, когда вы привыкнете использовать калькулятор. Если вам нужен параметр ввода или результат, которого вы еще не видели в Steam Engine, попробуйте нажать кнопку Advanced . Возможно, тебе повезет. Повторное нажатие на кнопку вернет вас в основной режим. Обратите внимание, что любые изменения, внесенные вами в расширенном режиме, будут сохранены, даже если вы выйдете из расширенного режима.Если вы хотите начать с нуля, используйте кнопку Reset .

Как работает калькулятор катушки - что он делает и чего не делает

Платформа и точность деталей двигателя

Все расчеты производятся на JavaScript, который использует 64-битную плавающую точку.Это дает точность в 15–17 значащих десятичных цифр, что более чем достаточно для моделирования сборки катушки.

Внутри все переменные хранятся и рассчитываются в метрических единицах. Избегают ненужных преобразований единиц измерения, чтобы предотвратить накопление ошибок округления при использовании британских единиц.

Во время использования (расширенный режим) в поля ввода записываются три значения: Диаметр провода, сопротивление провода на мм и длина провода сопротивления.Эти числа округлены в полях ввода, но сохраняются в памяти с полной точностью. Если вы вручную переопределите значение, вы можете ввести свой номер с любой точностью. При сохранении и последующей загрузке настроек будут отображаться округленные значения, но число по-прежнему будет существовать с полной точностью в памяти.

Внутренние выработки - заглянуть в машинное отделение

Длина провода сопротивления

AWG преобразуется в диаметр с помощью формулы, определяющей AWG.Это должно сделать преобразование AWG более точным, чем цифры, указанные многими поставщиками резистивных проводов.

Сопротивление провода на единицу длины определяется удельным сопротивлением материала провода и площадью поперечного сечения провода. Удельное сопротивление для каждого материала ищется в небольшой таблице констант.

Длина провода сопротивления - это заданное вами заданное сопротивление, деленное на сопротивление провода на единицу длины.Длину ноги вычитают перед подсчетом количества оборотов.

Материал Удельное сопротивление ( Ом мм² / м )
Kanthal A1 / APM 1,45
Kanthal A / AE / AF 1.39
Kanthal D 1,35
Нихром N20 0,95
Нихром N40 1,04
Нихром N60 1.11
Нихром N70 1,18
Нихром N80 1,09
Ni200 0,096 (при 20 ° C)
Обертывания

Когда вы вводите внутренний диаметр катушки, внешний диаметр - это просто внутренний диаметр плюс удвоенная толщина проволоки.Окружность вашей катушки получается путем умножения внешнего диаметра на π, и мы получаем длину одного витка.

Обертка идет не по прямой окружности вокруг оправки, а по спирали, что делает ее немного длиннее, чем окружность катушки. Для скрученных катушек 2–4 нити объединяются в один диаметр с использованием диаметра внешнего круга, охватывающего 2 4 касательных окружности каждой нити.

Тепло

Тепловой поток более или менее равномерно распределяется по проволоке сопротивления. Горячие ноги нежелательны, поэтому мощность, используемую для нагрева ног, можно считать «потерянной».

Когда вы устанавливаете тепловой поток, калькулятор сообщит вам, какую мощность / напряжение нужно выдавать вашему модулю, чтобы достичь желаемого теплового потока.Какой тепловой поток необходимо достичь, зависит от продолжительности затяжки, от того, прогреваете ли вы змеевик, от теплоемкости змеевика, типа жидкости для электронных сигарет, воздушного потока, капиллярности, личного вкуса и т. Д.

Плотность материала катушки используется для расчета массы и теплоемкости проволоки. Из-за отсутствия данных о плотности различных сплавов нихрома (кроме N80), плотность качеств нихрома интерполируется на основе плотностей основных элементов сплава.

Теплоемкость материалов проволоки не сильно различается в зависимости от используемых сплавов. Следовательно, 0,46 кДж кг -1 K -1 используется для всего кантала, а 0,447 кДж кг -1 K -1 используется для всего нихрома.

Возможные источники ошибок - или сферические коровы в вакууме

Этот калькулятор катушки представляет собой довольно простую и понятную цифровую модель геометрии и электрических свойств катушки распылителя, и можно ожидать, что она будет согласована по крайней мере с самим собой.В реальной жизни, с другой стороны, есть множество способов внести ошибку в ваши числа:

  • В зависимости от качества резистивный провод может быть немного толще или тоньше, чем указано, или сплав может немного отличаться, что может повлиять на удельное сопротивление.
  • Когда вы наматываете катушку, проволока также растягивается, увеличивая удельное сопротивление.Это редко бывает очень важно, но это зависит от того, насколько мал внутренний диаметр вашей катушки и насколько сильно вы натягиваете провод, когда наматываете его. Более тонкая проволока легче растягивается, но она также легче изгибается, что требует меньшего натяжения небольшой оправки.
  • В катушке с контактными контурами (например, микрокатушка) между контурами будет течь небольшой ток.Несмотря на то, что окисление кантала создает вокруг провода тонкий изолирующий слой оксида алюминия, идеального изолятора не существует. Величина тока, который будет «протекать», зависит от толщины слоя оксида алюминия, который, в свою очередь, зависит от используемого сплава и от того, сколько вы его обожгли. Это также зависит от области фактического соприкосновения петель, степени их соприкосновения, потенциала напряжения между петлями и т. Д.
  • Электронный сок не очень хорошо проводит электричество, но, как и все остальное, он проводит немного.Сгоревший сок приводит к накоплению углерода на змеевике, а углерод довольно хорошо проводит электричество.
  • При сборке из Ni200 сопротивление катушки обычно настолько низкое, что «внутреннее» сопротивление самого распылителя может стать значительным. В результате сопротивление может оказаться выше ожидаемого, когда все собрано в моде. Примеры: Один из моих любимых, eXpromizer, имеет подпружиненный центральный штифт.Пружина также действует как проводник, и из-за высоких токов она может нагреваться, если она не чистая. Также известно, что Squape R не «любит» Ni200. Высокие или неустойчивые показания сопротивления не редкость. По возможности старайтесь не выходить за пределы 0,1 & Ом; предел ДНК 40. С катушкой с более высоким сопротивлением ток будет ниже, а это означает, что вы теряете меньше энергии, нагревая электрические пути в распылителе.Ваши показания сопротивления и, как следствие, контроль температуры будут более точными. Время автономной работы, вероятно, также будет немного лучше.
    Максимальное сопротивление для ДНК 40 в режиме Ni200 составляет 1,0 Ом. Достичь этого максимума с Ni200 сложно, и это не самоцель, но имейте в виду: наверху есть много запаса прочности.Не бойтесь воспользоваться этим фактом.

Это некоторые из факторов, которые могут повлиять на точность в реальной жизни. Другой возможный источник погрешности - внутренний диаметр катушки. Если оправка не соответствует спецификации всего на 0,1 мм, длина одной витки будет меньше примерно на 0,314 мм. Эта небольшая ошибка, умноженная на десять витков, выросла более чем в тридцать раз.Выходные данные калькулятора никогда не могут быть лучше входных.

Все эти источники ошибок могут до некоторой степени компенсировать друг друга, но они также могут складываться. Это одна из причин, по которой вы всегда должны иметь под рукой приличный мультиметр и измерять катушку после того, как вы ее построите. Модель отлично подходит для приблизительного знакомства с вами, но для правильной окончательной сборки по-прежнему требуются ваши навыки и некоторое измерительное оборудование.Steam Engine не предназначен для замены мультиметра.

Калькулятор катушек и трансформаторов

Калькулятор катушек и трансформаторов

Вернуться к оглавлению.

Калькулятор катушек и трансформаторов.

С помощью этого калькулятора катушек вы можете спроектировать и рассчитать свойства катушки. или трансформатор.
Введите параметры в поля желтого цвета и затем нажмите кнопки расчета.

Ниже калькулятора вы найдете более подробное описание расчетов.
Используйте десятичную точку (не запятую), если вы хотите ввести десятичные дроби.

рекомендую вы также можете прочитать эту веб-страницу по поводу катушек и трансформаторов, многие вещи, которые я использую в этом калькуляторе, Я там учился.
Он объясняет это очень ясно.

Расшифровка терминов, используемых в этом калькуляторе

Индуктивность: L

Индуктивность катушки - это свойство, которое описывает соотношение между напряжением, индуцированным в катушке, и изменением тока через катушку.

L = V L / (di / dt)

Где:
L = индуктивность катушки в Генри (Гн).
В L = Напряжение, индуцированное в катушке в вольтах.
di / dt = изменение тока через катушку в амперах в секунду.

Магнитный поток: Φ

Магнитный поток, обычно обозначаемый как Φ, равен измеряется в единицах Вебера (Вб).
Если у вас есть петля из провода, и вы подаете на нее 1 В в течение 1 секунды, магнитный поток в петле изменится на 1 Вебера.
Неважно, какого размера или формы петля, или из какого материала внутри петля есть.
Вы можете представить себе единицу Wb как количество силовых линий магнитного поля, проходящих через петля.

Для одиночного контура применяется:
Φ = Vt

Если катушка имеет более одного витка, мы можем использовать следующую формулу:
Φ = Vt / N

Где:
Φ = изменение магнитного потока в катушке в Weber
В = напряжение на катушке в вольтах
t = время в секундах
N = количество витков катушки

Плотность магнитного потока: B

Плотность магнитного потока B измеряется в единицах Тесла (Т).
Плотность магнитного потока указывает магнитный поток через определенную область.

Один Tesla - это один Вебер на квадратный метр
Или в формуле:
B = Φ / A

Где:
B = плотность магнитного потока в теслах
Φ = магнитный поток в Weber
A = площадь в квадратных метрах

Максимальная плотность магнитного потока при низкой частота: Bmax = Bsat

Магнитные материалы, используемые в сердечниках катушек и трансформаторов, могут использоваться до определенная максимальная плотность магнитного потока.
Для низкочастотных приложений (включая постоянный ток) максимальная плотность потока ограничена магнитным насыщения материала сердечника, эта плотность потока называется Bsat.
В насыщенном состоянии все магнитные области в материале направлены одинаково направление.

Однако теоретически возможно увеличить плотность потока выше насыщения, из-за проницаемости вакуума.
Но для этого требуется большой ток через катушку и чрезмерные потери мощности в обмотки.
Выше насыщения катушка потеряет большую часть своей индуктивности и запустится. действует как катушка без материала катушки.
Итак, держите плотность потока ниже Bsat.
Значение Bsat указано в спецификации материала сердечника.
Например, Bsat составляет около 0,3 Тл для ферритового материала и около 1,3 Тл для кремнистая сталь.

Значение Bsat зависит от температуры, чем выше температура, тем больше в большинстве случаев ниже Bsat.
В этом калькуляторе я использую значение Bsat при 100 ° C, который автоматически появляется в поле Bmax при выборе материала сердцевины.
Итак, это наиболее безопасное значение, при более низкой температуре, однако Bsat может быть выше.

Максимальная плотность магнитного потока на более высокой частоте: Bmax
Для высокочастотных приложений максимальный поток плотность в ядре ограничена потерями мощности в ядре, а не ядром насыщенность.
На более высоких частотах нам нужно уменьшить значение Bmax ниже Значение Bsat, чтобы избежать перегрева ядра из-за потери собственной мощности.
Чем выше частота, тем ниже значение Bmax.

Для сердечников большего размера необходимо соблюдать плотность потока Bmax. ниже, чем для сердечников меньшего размера, чтобы избежать перегрева сердечника.
Это потому, что объем сердечника (который производит тепло) увеличивается быстрее, чем внешняя часть сердечника (которая должна рассеивать тепло).

Мой калькулятор катушек и трансформаторов не рассчитывает для вас потери в сердечнике.
Вместо этого вы должны ввести определенную максимальную плотность потока в калькулятор, что сохранит потери в сердечнике ниже желаемого уровня.


Потери в сердечнике в сердечниках из кремнистой стали

На следующих рисунках показаны некоторые примеры потерь в сердечнике в кремнистой стали (также называется: электротехническая сталь или трансформаторная сталь).


Рисунок 1. Потери в сердечнике в кремнистой стали.

На рисунке 1 приведены некоторые примеры потерь в сердечнике при различной толщине ламинирования. и частоты.
Чем выше частота, тем выше потери.
А более толстая ламинация дает большие потери.
Чтобы преобразовать толщину ламинирования из "мил" в "мм", умножьте на 0,0254.
Однако потери в сердечнике (в ватт / кг) выше на более высоких частотах, Сердечник трансформатора можно уменьшить на более высоких частотах.
И вы можете получить высокочастотный трансформатор с меньшими потерями в сердечнике (в ваттах), по сравнению с низкочастотным трансформатором той же мощности.

Для трансформаторов линий электропередач при 50 или 60 Гц потери в сердечнике обычно очень велики. ниже потери в обмотках при полной нагрузке.
При 50 или 60 Гц вы можете использовать в конструкции трансформатора, плотность потока в ядро равно: Bsat.

Для аудиопреобразователя вы разрабатываете самую низкую частоту звука. сигнал, если он не превышает 100 Гц, вы можете использовать Bsat в качестве максимальная плотность потока в сердечнике.
Для более высоких звуковых частот ток намагничивания и плотность потока в ядро автоматически уменьшается.


Рисунок 2, потери в сердечнике в кремнистой стали при различных частотах.
Эти данные относятся к неориентированной кремнистой стали марки М-19 толщиной 14 мил или Толщина 0,36 мм.
О, а 1 фунт равен 0,45359 кг.


Потери в ферритовых сердечниках

Ферритовые сердечники имеют гораздо меньшие потери мощности на высоких частотах, чем кремниевые стальные сердечники.
Информация о максимальной плотности потока на определенной частоте может быть найдено в техническом описании ферритового материала, вот два примера:


Рисунок 3. Потери в сердечнике феррита N27.

На рисунке 3 показано соотношение между частотой, плотностью потока и потерями мощности в сердечник для ферритового материала N27, который насыщается при 0,41 Тл при 100 C.
Предположим, мы хотим, чтобы максимальная потеря мощности в активной зоне составляла 100 кВт / м. , что соответствует 100 мВт / см, я обозначил это значение красной линией.
Для сигнала 10 кГц (зеленая линия) мы находим максимальное пиковое значение для поток 300 мТл (= 0,3 Тл) при 100 C.
А для 200 кГц (синяя линия) мы находим максимум 50 мТл (= 0.05 Тесла).


Рисунок 4. Потери в сердечнике феррита 3C90.

На рисунке 4 показаны потери в сердечнике для ферритового материала 3C90, здесь данные представлен немного иначе.
Для потерь в сердечнике 100 кВт / м (= 100 мВт / см) мы найдите на частоте 200 кГц максимальную пиковую плотность потока 70 мТл (= 0,07 Тл).


Эффективная площадь поперечного сечения сердечника: Ae

Эффективная площадь поперечного сечения сердечника может быть найдена в лист данных ядра, это предпочтительный метод.
Или вы можете измерить.
Но только магнитный материал является частью эффективной площади поперечного сечения, поэтому любое изолирующее покрытие, которое может покрывать сердцевину.


Рисунок 5: В сердечнике трансформатора EI эффективная площадь поперечного сечения (Ae), это площадь центральной ножки.
Обе внешние ножки обычно имеют площадь 1/2 Ae.

Когда вы уложили несколько жил, общая эффективная площадь поперечного сечения Ae (всего), равно значению Ae одного ядра, умноженному на количество ядра

Максимальный магнитный поток в сердечнике: Φmax

Максимальный магнитный поток в сердечнике рассчитывается по формуле:
Φmax = Bmax.Ae (всего)

Где:
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
Bmax = максимальная плотность магнитного потока в сердечнике в Tesla
Ae (total) = Общая эффективная площадь поперечного сечения сердечника в квадратных метрах

Относительная проницаемость керна: μr.

Относительная проницаемость мкр жилы Материал показывает, насколько больше индуктивности будет у вашей катушки по сравнению с катушка с вакуумом в сердечнике.
Вакуум имеет проницаемость (μ0) около 1.2566. 10 -6 Гн / м (Генри на метр).
Относительная проницаемость не имеет единицы.
Air имеет значение μr 1.00000037, поэтому практически равняется вакууму.
Относительная проницаемость μr материала керна часто зависит от плотности магнитного потока в сердечнике.
В этом калькуляторе я использую значение μr, близкое к нулю. плотность потока, в таблицах это обозначается как μi (относительная начальная проницаемость).
Еще один параметр, который вы можете найти в таблицах данных: μa (относительная амплитудная проницаемость), которая является значением μr при более высокой плотности потока.

Эффективная проницаемость керна: мкэ

Если у вас есть катушка, намотанная на кольцевой сердечник, сердечник полностью состоит из сердечника материал, и полностью закрыт ..
Тогда эффективная проницаемость равна относительной проницаемости основной материал.

Но многие сердечники состоят из двух частей, которые соединены вокруг катушки. бывший с обмотками на нем.
Две основные части всегда будут иметь кое-где некоторый зазор или воздушный зазор в между ними, что, кажется, снижает проницаемость ядра.
У вас есть керн с эффективной проницаемостью, которая меньше, чем относительная проницаемость материала сердечника.

Иногда в сердечнике намеренно делают воздушный зазор, чтобы уменьшить эффективная проницаемость.
При этом увеличивается максимальный ток через катушку, но не магнитный поток. плотность в ядре.
Дает тот же эффект, что и при использовании другого материала сердцевины с меньшей проницаемостью.

Эффективная проницаемость сердечника с воздушным зазором составляет:

мкэ = мкр.le / (le + (g .μr))

Где:
мкэ = эффективная проницаемость керна.
мкм = относительная проницаемость материала сердечника.
le = эффективная длина магнитного пути в сердечнике
g = длина воздушного зазора (измеряется в тех же единицах, что и le)

Эффективная длина магнитного пути в сердечнике: le

Эффективная длина магнитного путь в ядре можно найти в даташит ядра.
Или можно прикинуть по габаритам сердечника.
Это длина линии магнитного поля в центре материала сердечника. поедет.
Не включайте воздушный зазор в эту длину пути, а только путь в сердечнике сам материал.


Воздушный зазор: g

Воздушный зазор - это слой воздуха на магнитном пути сердечника.


Рис. 6: воздушный зазор в центральной ветви сердечника трансформатора EI.

На рисунке 6 показан воздушный зазор, вызванный короче центральной опоры трансформатора. затем две внешние ноги.
Пунктирными линиями обозначены силовые линии магнитного поля длиной: le


Рис. 7: воздушный зазор во всех выводах сердечника трансформатора ЭУ.

На рис. 7 показан еще один сердечник трансформатора ЭУ с воздушным зазором.
Здесь все ножки трансформатора имеют одинаковую длину, а воздушный зазор создается слегка раздвинув части «E» и «I».
Видите ли, теперь силовые линии должны дважды перепрыгивать через слой воздуха, чтобы сформировать замкнутый цикл.
Это означает, что мы должны рассчитывать с воздушным зазором, который вдвое превышает расстояние между частями «E» и «I».

Воздушный зазор необязательно заполнять воздухом или другими немагнитными материалами. как бумага или пластик, тоже пригодятся.
В трансформаторах воздушный зазор в сердечнике приведет к снижению сцепления между обмотки, которые могут быть нежелательными.

Коэффициент индуктивности: AL.

Коэффициент индуктивности AL сердечника - это индуктивность одной обмотки вокруг этого сердечника.
Если у вас более одной обмотки, индуктивность катушки будет:

L = N.AL

Где:
L = индуктивность катушки
N = количество витков
AL = коэффициент индуктивности сердечника

Если вы не знаете коэффициент AL сердечника, это может быть рассчитано из эффективной проницаемости и размеров керна:

AL = μ0. мкэ. Ae (всего) / le

Где:
AL = коэффициент индуктивности в Гн / Н
μ0 = проницаемость вакуума = 1,2566. 10 -6 H / м
μe = эффективная проницаемость сердечника
Ae (total) = общая эффективная площадь поперечного сечения сердечника в м
le = эффективная длина магнитного пути в сердечнике в м.

Объединение сердечников

Объединение сердечников означает использование более одной жилы и пропускание обмоток через все эти ядра.
По сравнению с катушкой с одним сердечником, индуктивность умножается на количество ядра сложены.


Рисунок 8: катушка на стопке из 5 сердечников

Сопротивление провода

Провод, который вы используете для наматывания катушки или трансформатора, будет иметь некоторое сопротивление.
Это сопротивление рассчитывается с помощью:

R = ρ.l / A

Где:
R = сопротивление провода
ρ = удельное сопротивление материала провода в Ом · м, для меди это около 1,75. 10 -8 Ом · м
l = длина провода в метрах
A = площадь поперечного сечения провода в квадратных метрах

Общая площадь котла обмотки.

Расчетное значение площади меди, как говорится, только для меди обмотки.
На практике также приходится иметь дело с изоляцией проводов, воздух между витками и, вероятно, формирователь катушки.
Итак, на практике вам нужно больше места для обмотки, скажем в 2,5 или 3 раза расчетное значение для меди.

Максимальный ток (пиковый или переменный ток) через катушку

Максимальный ток через катушку - это ток, дающий максимум допустимый магнитный поток в сердечнике.

Imax = Φmax. Н / д

Где:
Imax = максимальный ток через катушку (пик постоянного или переменного тока)
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
N = количество витков
L = индуктивность катушки в Генри


Зарядка время до максимального тока.

Когда вы подключаете катушку к источнику постоянного напряжения V, ток I увеличивается с время.
Другими словами, вы заряжаете катушку.
Пока катушка не имеет сопротивления, ток увеличивается линейно, и время достижения определенного тока определяется по формуле:

t = L.I / V

Если катушка имеет сопротивление, увеличение тока больше не является линейным.
Максимальный ток через катушку ограничен значением: I = V / R.
Время зарядки катушки с сопротивлением рассчитывается по формуле:

т = -L / R.LN (1- (I.R / V))

Где:
t = время в секундах для увеличения тока от нуля до значения I.
L = индуктивность катушки в Генри.
R = Сопротивление катушки в Ом.
LN = Натуральный логарифм.
I = ток в амперах, для которого вы рассчитываете время зарядки.
В = напряжение на катушке.

В этом калькуляторе рассчитывается время, чтобы зарядить до максимальной катушки. ток, так что ток, который дает плотность потока Bmax в сердечнике.

Накопленная энергия в катушке

Когда через катушку проходит ток, определенное количество энергии хранится в катушке.
Накопленная энергия рассчитывается с помощью:

E = 1/2. (L. I)

Где:
E = накопленная энергия в катушке в джоулях
L = индуктивность катушки в Генри
I = ток через катушку в амперах

Максимальное напряжение переменного тока на катушке

Максимальное напряжение переменного тока (синусоида), которое вы можете приложить к катушке, составляет рассчитано по формуле:

Vmax = 4,44. Φмакс. N. f

Где:
Vmax = максимальное синусоидальное напряжение переменного тока на катушке в вольтах RMS
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
N = количество витков на катушке
f = частота напряжения в герцах

Фактор 4.44 - это произведение двух коэффициенты, которые составляют:
4, поток изменяется от нуля до + Φmax за 1/4 цикла, следующая 1/4 цикла он возвращается к нулю, следующие две 1/4 цикла до -Φmax и обратно до нуль.
Таким образом, за один цикл поток изменяется в 4 раза по Φmax.
Умноженное на:
1,11, это форм-фактор синусоидальной волны, который представляет собой отношение среднеквадратичного значения к среднее значение.

Вот еще один способ вычисления максимального переменного напряжения на катушке:
Vmax = Imax.2. пи. f .L / √2
Здесь мы умножаем максимальный ток через катушку на импеданс катушки при частоту f, а затем разделите на √2, чтобы преобразовать пиковое значение в значение RMS.


Число витков первичной обмотки трансформатора.

Из формулы для максимального напряжения на катушке (см. Выше) мы легко можем найти формулу количества витков первичной обмотки трансформатора.

Np = Vp / (4.44. Φmax. F) Эта формула предназначена для синусоидальной волны. напряжения.

Где:
Np = количество витков первичной обмотки
Vp = первичное напряжение (= входное напряжение) трансформатора, действующее значение
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
f = частота напряжения в герцах

Если вы используете трансформатор для прямоугольных напряжений, форм-фактор для напряжение равно 1 (вместо 1,11 для синусоид),
, а количество витков вашего трансформатора должно быть в 1,11 раза больше.

Количество витков, которое мы теперь вычислили, является минимальным количеством первичных оказывается.
Если уменьшить количество витков первичной обмотки, сердечник трансформатора магнитное насыщение, которого необходимо избегать.
Однако допускается делать количество витков (как первичных, так и вторичных). выше, но это увеличит сопротивление обмоток, и тем самым потеря мощности трансформатора.
Для трансформаторов линий электропередачи обычно сохраняют количество витков на минимально возможное значение, достаточное для предотвращения насыщения сердечника при максимальном вводе вольтаж.

Число витков вторичного трансформатора

В идеальном трансформаторе без потерь соотношение напряжений между вторичной и первичной обмотками сторона, такая же, как отношение витков между вторичной и первичной сторонами.
Или в формуле:
Vs / Vp = Ns / Np

Где:
Vs = Напряжение на вторичной стороне
Vp = Напряжение на первичной стороне
Ns = Число витков вторичной обмотки
Np = Число витков первичной обмотки

Отсюда следует:
Ns = Np. Vs / Vp

Мы также могли бы рассчитать его по формуле, очень похожей на формулу первичные витки:
Ns = Vs / (4.44. Φmax. f) Эта формула для синусоидальной волны напряжения.

Индуктивность первичной обмотки трансформатора

Это индуктивность первичной обмотки трансформатора.
Вы можете измерить индуктивность первичной обмотки с помощью измерителя индуктивности.
При этом вторичная обмотка ни к чему не должна подключаться.

Или, если вы знаете количество витков первичной обмотки и коэффициент AL, первичный индуктивность можно рассчитать с помощью:

Lp = Np. AL

Где:
Lp = первичная индуктивность
Np = количество витков первичной обмотки
AL = коэффициент индуктивности сердечника

Значение индуктивности первичной обмотки необходимо для расчета намагничивания ток трансформатора.

Ток намагничивания

Ток намагничивания - это небольшой ток, который протекает через первичную обмотку. обмотка трансформатора, даже если выход трансформатора не нагружен.
Ток намагничивания создает магнитный поток в трансформаторе. ядро.
Амплитуда тока намагничивания рассчитывается по формуле:

Im = Vp / (2.pi.f.Lp)

Где:
Im = ток намагничивания в амперах RMS
Vp = первичное напряжение в RMS в вольтах
f = частота в герцах
Lp = первичная индуктивность трансформатора в Генри

Ток намагничивания фактически такой же, как максимальный ток, который мы рассчитали для катушки.
Но для максимального тока катушки мы вычислили пиковое значение, в ток намагничивания трансформатора мы рассчитываем действующее значение, поэтому есть коэффициент 1.414 между.

Если мы собираемся нагружать вторичную обмотку трансформатора, ток через первичная обмотка поднимется.
Но поток в сердечнике останется прежним.
Это потому, что ток во вторичной обмотке дает противоположный поток, который нейтрализует весь дополнительный поток первичной обмотки.
Итак, в конце мы сохраняем только магнитный поток, вызванный током намагничивания, как бы тяжело мы ни нагружали трансформатор.

Ну так и должно быть, если обмотки трансформатора имеют нулевое сопротивление.
Однако на практике обмотки трансформатора имеют некоторое сопротивление.
Ток через первичную обмотку дает некоторое падение напряжения на сопротивление первичной обмотки.
Это вызывает уменьшение напряжения на первичной индуктивности (Lp), и это уменьшит ток намагничивания (Im) и магнитный поток в сердечнике.

Итак, для практических трансформаторов (с некоторым сопротивлением в обмотках) ток намагничивания и магнитный поток в сердечнике уменьшатся, когда вы загрузите трансформатор более тяжелый.
Это вызвано не сердечником трансформатора, а сопротивлением первичной обмотки. обмотка.

Номинальная мощность

Мощность, которую может выдать трансформатор, ограничена сопротивлением обмотки, а не сам сердечник.

Сопротивление обмоток приведет к понижению напряжения вторичного трансформатора. падение при более высоких токах нагрузки.
Это один из ограничивающих факторов, допустимое падение напряжения для вашего применение?

Другой ограничивающий фактор: потери мощности в первичной и вторичной обмотке.
Больший ток нагрузки на вторичной обмотке означает больше потерь мощности в первичной и вторичные обмотки.
Потеря мощности приведет к нагреву обмоток трансформатора.
Во избежание перегрева трансформатора выходной ток трансформатора должен быть ограниченным ниже некоторого максимума.

Чтобы сделать трансформатор с высокой номинальной мощностью, мы должны поддерживать сопротивление как можно ниже обмотки.
В первую очередь это делают: сохраняя как можно меньшее количество витков, делая магнитный поток плотность в ядре как можно более высокая, чуть ниже насыщения.
Еще одна полезная вещь: использование большого сердечника трансформатора, а не потому, что сердечник ограничивает мощность, а потому что:

- Большой сердечник дает больше места для обмоток, поэтому мы можем использовать более толстую проволоку для уменьшения сопротивления.
- Большая площадь сердечника означает, что вы можете увеличить поток (но не поток плотность) за счет уменьшения количества витков.
- Трансформатор большего размера может лучше рассеивать тепло, вызванное потерей мощности.

Калькулятор трансформаторов рассчитает для вас падение напряжения на вторичной обмотке и потери мощности в обмотках.
Вам решать, сколько падения напряжения и потери мощности приемлемы для ваш трансформатор.

Ток первичной обмотки трансформатора

Ток, идущий в первичную обмотку трансформатора (Ip), складывается из следующие токи:
Ток намагничивания (Im), который составляет 90 за первичным напряжением.
Ток, вызванный током вторичной нагрузки (Is), появляется ток нагрузки. на первичной обмотке величиной: Is. Ns / Np.

Ip = √ (Im + (Is.Ns / Np))

На самом деле существует также некоторый первичный ток, вызванный потерями в сердечнике, но я игнорирую это.
Не то чтобы этот ток обязательно незначительно мал, но я тоже его нашел сложно реализовать потери в сердечнике в калькуляторе.
Так что я просто опускаю его.
Так или иначе, ток первичного трансформатора при полной нагрузке почти только в зависимости от вторичного тока нагрузки.

Потери в трансформаторе

В этом калькуляторе потери в трансформаторе рассчитываются на основе ток нагрузки, ток намагничивания и сопротивление обмоток постоянному току.

Однако есть и другие причины потерь в трансформаторе, например:
- Потери в сердечнике (гистерезисные потери и вихретоковые потери).
- Емкость внутри и между обмотками.
- скин-эффект и эффект близости, которые увеличивают сопротивление провода при более высоком частоты.
Но я их опускаю, поэтому вам не нужно указывать все правильные параметры для эти эффекты, и для меня калькулятор не стал слишком сложным в изготовлении.

Ток намагничивания играет незначительную роль в потерях трансформатора, но I реализовали это в калькуляторе, потому что это было довольно легко сделать.


Рисунок 9

Рисунок 9 показывает эквивалентную схему для трансформатора, включая первичную обмотку. сопротивление (Rp), вторичное сопротивление (Rs) и первичная индуктивность (Lp).
Резистор RL - это нагрузочный резистор, который вы подключаете к трансформатору. вывод.
«Идеальный трансформатор» в схеме - это воображаемое устройство без потерь, с бесконечная индуктивность и нулевое сопротивление.


Рисунок 10: упрощение рисунка 9.

На рисунке 10 показаны идеальные трансформаторы Rs и RL из рисунка 9. заменяется одним резистором номиналом (Rs + RL). (Np / Ns).
Теперь можно рассчитать напряжение на катушке Lp, а затем ток намагничивания.
Я не буду подробно объяснять, как идет этот расчет, калькулятор делаем расчет за вас.
Напряжение на Lp можно умножить на Ns / Np, чтобы получить напряжение на Rs + RL.
Таким образом мы можем определить мощность на всех резисторах.


Вернуться к оглавлению.

Таблица удельного сопротивления / Диаграмма для обычных материалов

Таблица удельного электрического сопротивления материалов, которые могут использоваться в электрических и электронных компонентах, включая удельное сопротивление меди, удельное сопротивление латуни и удельное сопротивление алюминия.


Resistance Tutorial:
Что такое сопротивление Закон Ома Удельное сопротивление Таблица удельного сопротивления для распространенных материалов Температурный коэффициент сопротивления Электрическая проводимость Последовательные и параллельные резисторы Таблица параллельных резисторов Калькулятор параллельных резисторов


Таблица удельного электрического сопротивления ниже содержит значения удельного сопротивления для многих веществ, широко используемых в электронике. В частности, он включает удельное сопротивление меди, удельное сопротивление алюминия, золота и серебра.

Удельное электрическое сопротивление особенно важно, поскольку оно определяет его электрические характеристики и, следовательно, пригодность его для использования во многих электрических компонентах. Например, будет видно, что удельное сопротивление меди, удельное сопротивление алюминия и серебра и золота определяет, где используются эти металлы.

Чтобы сравнить способность различных материалов проводить электрический ток, используются значения удельного сопротивления.

Что означают цифры удельного сопротивления

Чтобы иметь возможность сравнивать удельное сопротивление различных материалов, таких как медь и серебро, и других металлов и веществ, включая висмут, латунь и даже полупроводники, необходимо использовать стандартное измерение.

Определение удельного сопротивления утверждает, что удельное сопротивление вещества - это сопротивление куба этого вещества, имеющего края единичной длины, при том понимании, что ток течет перпендикулярно противоположным граням и равномерно распределяется по ним.

Удельное сопротивление обычно измеряется в Омметрах. Это означает, что удельное сопротивление измеряется для куба материала размером метр в каждом направлении.

Таблица удельного сопротивления для обычных материалов

В таблице ниже приведены значения удельного сопротивления для различных материалов, в частности металлов, используемых в качестве проводящих ток.

Значения удельного сопротивления даны для материалов, включая медь, серебро, золото, алюминий, латунь и т.п.


Таблица удельного электрического сопротивления обычных материалов
Материал Удельное электрическое сопротивление при 20 ° C
Ом · м
Алюминий 2,8 x 10 -8
Сурьма 3.9 х 10 -7
Висмут 1,3 x 10 -6
Латунь ~ 0,6 - 0,9 x 10 -7
Кадмий 6 x 10 -8
Кобальт 5,6 x 10 -8
Медь 1.7 х 10 -8
Золото 2,4 x 10 -8
Углерод (графит) 1 x 10 -5
Германий 4,6 x 10 -1
Утюг 1,0 x 10 -7
Свинец 1.9 х 10 -7
Манганин 4,2 x 10 -7
нихром 1,1 x 10 -6
Никель 7 x 10 -8
Палладий 1,0 x 10 -7
Платина 0.98 х 10 -7
кварцевый 7 x 10 17
Кремний 6,4 x 10 2
Серебристый 1,6 x 10 -8
Тантал 1,3 x 10 -7
Олово 1,1 x 10 -7
Вольфрам 4.9 х 10 -8
цинк 5,5 x 10 -8

Удельное сопротивление материалов - лучшее

Видно, что удельное сопротивление меди и удельное сопротивление латуни низкое, и ввиду их стоимости по сравнению с серебром и золотом они становятся экономически эффективными материалами для использования во многих проводах. Удельное сопротивление меди и простота ее использования означают, что она также используется почти исключительно в качестве проводящего материала на печатных платах.

Алюминий, в частности медь, иногда используется из-за их низкого удельного сопротивления. Большая часть проводов, используемых в наши дни для межсоединений, изготавливается из меди, поскольку она обеспечивает низкий уровень удельного сопротивления при приемлемой стоимости.

Удельное сопротивление золота также важно, потому что золото используется в некоторых критических областях, несмотря на его стоимость. Часто позолота встречается на высококачественных слаботочных разъемах, где оно обеспечивает наименьшее контактное сопротивление. Золотое покрытие очень тонкое, но даже в этом случае оно способно обеспечить требуемые характеристики в разъемах.

Серебро

имеет очень низкий уровень удельного сопротивления, но оно не так широко используется из-за его стоимости и тусклости, что может привести к более высокому контактному сопротивлению. Оксид может действовать как выпрямитель при некоторых обстоятельствах, которые могут вызывать некоторые неприятные проблемы в радиочастотных схемах, генерируя так называемые пассивные продукты интермодуляции.

Однако он использовался в некоторых катушках для радиопередатчиков, где низкое электрическое сопротивление серебра уменьшало потери. При использовании в этом приложении он обычно наносился только на существующий медный провод - скин-эффект, влияющий на высокочастотные сигналы, означал, что только поверхность провода использовалась для проведения высокочастотных электрических токов.Покрытие проволоки серебром позволило значительно снизить затраты по сравнению с сплошной серебряной проволокой без какого-либо значительного снижения производительности.

Другие материалы в таблице удельного электрического сопротивления могут не иметь такого очевидного применения. Тантал присутствует в таблице, потому что он используется в конденсаторах - никель и палладий используются в торцевых соединениях многих компонентов для поверхностного монтажа, таких как конденсаторы.

Кварц находит основное применение в качестве пьезоэлектрического резонансного элемента. Кристаллы кварца используются в качестве элементов определения частоты во многих генераторах, где его высокое значение Q позволяет создавать схемы с очень стабильной частотой.Они аналогичным образом используются в высокоэффективных фильтрах. Кварц имеет очень высокий уровень удельного сопротивления и не является хорошим проводником электричества, будучи классифицированным как изолятор.

Классификация удельного сопротивления проводников, изоляторов, полупроводников

Существует три широких класса материалов с точки зрения их удельного сопротивления: проводники, полупроводники и изоляторы.


Сравнение удельного сопротивления проводников, полупроводников и изоляторов
Материал Типичный диапазон удельного сопротивления (Ом · м)
Проводники 10 -2 -10 -8
Полупроводники 10 -6 -10 6
Изоляторы 10 11 -10 19

Эти цифры являются ориентировочными.Показатели для полупроводников будут сильно зависеть от уровня легирования.

Удельное электрическое сопротивление материалов - ключевой электрический параметр. Он определяет, можно ли эффективно использовать материалы во многих электрических и электронных приложениях. Это ключевой параметр, который используется для определения материалов, которые будут использоваться в электрических и электронных элементах.

Дополнительные основные понятия:
Напряжение Текущий Сопротивление Емкость Мощность Трансформеры RF шум Децибел, дБ Q, добротность
Вернуться в меню «Основные понятия».. .

Калибровка выдержки катушки зажигания

Понимание, Проверка и калибровка времени выдержки катушки зажигания

Цель эта статья:

Наиболее Системы управления двигателем послепродажного обслуживания включают базовые настройки, относящиеся к управление катушками зажигания.По нашему опыту, очень немногие люди действительно, кажется, понимают последствия неправильного или преимущества их оптимизации.

Мы надеюсь полностью объяснить простыми словами, что такое управление выдержкой катушки; используемые системы, характеристики катушки и транспортного средства, влияющие на нее, влияют на производительность зажигания и, самое главное, как проверить и выработать оптимальную настройки для данной катушки.

За электрические пуристы, некоторые из моих описаний будут на грани чрезмерное упрощение, поэтому будьте терпимы.Статья не предназначена для людей с кандидат электротехники!

Жить время действительно имеет значение только для индуктивных систем зажигания (так называемые обычные системы), эта информация не относится к разряду конденсатора. Зажигание (CDI). Я также буду избегать обсуждений катушки и зажигания, которые отходят от что необходимо, чтобы понять контроль задержки. Накопление и измерение энергии, катушка выбор, зависимость напряжения от доступности, CDI, многоискровый, высокое напряжение диоды, влияние системных нагрузок, фазы искрообразования и т. д.будут темы обсуждается в будущих статьях.

Что такое дом:

Жить, или время задержки в системах зажигания относится к периоду времени, в течение которого катушка включен, т. е. ток течет через первичную обмотку и магнитное поле создается в катушке. В устаревшей системе начисления очков (Системы Кеттеринга) это время закрытия точек в наших современных системах это когда транзистор (или другое электронное переключающее устройство, такое как полевой МОП-транзистор) или IGBT) включен.

Зажигание основы катушки:

Катушка зажигания в индуктивных системах работает за счет взаимной индуктивности. Это состоит из двух катушек, намотанных на один и тот же железный сердечник (помогает концентрируют магнитные силовые линии). Две катушки известны как первичные и вторичные обмотки.

Вторичные обмотки состоят из тысяч витков тонкой проволоки, через которую проходит высокое напряжение (обычно около 35 кВ), но очень небольшой ток (обычно 80 мА искровой ток).Один конец идет к башне высокого напряжения HT, а другой заземлен или подключен к клемме зажигания изнутри (очень часто)

Первичная обмотка имеет меньше витков и более толстого провода, так как она несет большую ток (7A типично для современной системы зажигания высокой энергии {HEI}) и имеет напряжение зажигания с одной стороны (клемма +), другая (клемма -) подключена к коммутационному устройству (часто называемому драйвером).

Включается первичная обмотка и по ней начинает течь ток. создавая магнитное поле (для его создания требуется время!), это магнитное поле окружает обе катушки. Когда первичный ток выключен выключен магнитный поле быстро схлопывается вокруг обеих катушек, и это вызывает высокое напряжение в вторичная обмотка для образования искры.

Вырабатываемое высокое напряжение в основном (но не только) зависит от количества число оборотов вторичной обмотки по сравнению с первичной, называется отношением витков (1:80 типично)

Пример спецификаций обмоток катушек,

из обычная катушка зажигания высокой энергии (HEI) -

Первичный 135 лет

Вторичный получается 11000

Повороты соотношение 81.48

Интересен тот факт, что если у нас есть соотношение 1:80, мы не умножаем напряжение батареи на 80, чтобы получить высокое напряжение, скорее мы умножаем первичное индуцированное напряжение, если это помогает, подумайте об этом как о всплеске на 80.

Это означает, что все, что снижает первичное напряжение, повлияет на HT. вольтаж. Первичное напряжение обычно находится в диапазоне 300-400 В и составляет в большинстве систем фиксируется электроникой, чтобы предотвратить отключение переключающего устройства. поврежден.

Вы когда-нибудь задумывались, как безопасно использовать анализаторы двигателя в мастерских? цилиндры отключения для тестирования, когда они подключаются только к первичной обмотке с небольшой провод (не повреждая катушки и не поджаривая тестер на большом токе)? Ok Вы наверное нет!

При необходимости они просто фиксируют первичное напряжение до низкого уровня, например 50 В; то катушки затем создают напряжение, слишком слабое для зажигания вилки.

Какая катушка характеристики эффект выдержки требования:

Если у тебя есть длинный прямой кусок провода и подключите его к батарее, тогда ток течет достигнет максимального уровня практически мгновенно. Текущий уровень, который будет достигнутое зависит от сопротивления проводов (измеряется в Ом Ом, легко читается с помощью мультиметр).

Однако когда тот же кусок проволоки, намотанный в тугую катушку, приобретает свойство, называемое индуктивность (не измеряется напрямую с помощью типичного мультиметра, измеряется в Генри H или меньшая единица милли Генри мГн).Собственность индуктивность влияет на скорость нарастания уровня тока в катушке, пиковый уровень тока по-прежнему ограничен сопротивлением проводов.

Индуктивность зависит от многих факторов конструкции катушки, таких как диаметр, высота, количество витков, диаметр сердечника, материал сердечника и т. д., поэтому катушки не могут быть заменены при замене только на основании их сопротивления.

Длинный кусок медной проволоки

Тот же кусок проволоки, намотанный в катушку без сплошного сердечника

(полый, только воздух внутри латунно-пластикового каркаса)

Тот же кусок проволоки, намотанный в катушку с установленным железным сердечником

Обратите внимание, сколько времени потребовалось катушке, чтобы достичь определенного уровня тока, например 5 ампер на каждой из вышеперечисленных кривых, теперь изобразите, если бы нам пришлось включить его на как раз необходимое количество времени, чтобы достичь этого целевого текущего уровня.Ты можешь видеть как разные катушки будут иметь очень разные требования к задержке! Катушка индуктивность имеет очень большое влияние, поэтому необходимо измерить настройки управления выдержкой пробным путем, особенно когда все другие переменные, которые будут упомянуты позже вступают в игру.

Пример спецификаций обмоток катушек,

из обычная катушка зажигания высокой энергии (HEI) -

Первичный сопротивление 0.4 Ом

Первичный индуктивность 3,5 мГн

Вторичный сопротивление 7,8 КОм

Вторичный индуктивность 23,7 Гн

Почему остановка важно:

Индуктивный системы зажигания хранят свою энергию в магнитном поле и правильно позволит этому полю достичь максимальной прочности в проектных пределах катушка.

Превышены проектные ограничения!

Мощность рассеяние в катушке превышает расчетные пределы, пластиковая бобина плавится и эпоксидный наполнитель притормаживает. Разрыв расширяющегося материала и газов кожух.

Как уже упоминалось, катушка накапливает энергию в магнитном поле, и его уровень зависит от катушка тока.Для всех, кто действительно интересуется, запасенная энергия измеряется в Джоули, а - индуктивность, умноженная на квадрат тока. Это означает небольшой уменьшение тока оказывает ОГРОМНОЕ значение для энергии (в квадрате).

Правильная остановка контроль имеет прямое влияние на текущий уровень и, следовательно, запас энергии в норме, поэтому какая разница? Что ж, взгляните на следующие картинки, которые показывают эффект ток в катушке от появления и продолжительности искры.ВАМ должно быть не все равно!

Влияние тока катушки на появление искры (достигается с помощью настройки dwell)

Искры Показано, что используется та же катушка HEI на 13 вольт и зажигается искра. зазор 5 мм. Разница была в токе катушки 2 против 7 ампер.

2 ампер первичного тока катушки 7 А первичного тока катушки

LH Тягучая искра могла перепрыгнуть только через 6-миллиметровый зазор, прежде чем погаснуть.

RH жир Искра проскакивает через зазор 22 мм, прежде чем временная установка испытательного оборудования выйдет из строя, как показано следующий-

Эффектно, если не твоя катушка!

Эта катушка имеет больший запас напряжения, чем требуется для перехода через испытательный промежуток, поэтому он мигает вниз по башне HT к первичным клеммам.

Никогда не позволяй это случается, это означает смерть для компонентов зажигания и даже для автомобиля электронные системы.

Также, НИКОГДА не размыкайте цепь HT-вывода и т. Д. При стендовых испытаниях или на автомобиле (возможно, вы пытаетесь выбить цилиндр) сохраненная катушка энергия будет рассеиваться обратно в систему и повредит переключение электроника. Кроме того, многие современные катушки могут генерировать больше разомкнутой цепи. напряжение, которое не выдерживает их изоляция, и они будут сломать.Происходит науглероживание заливочного материала. к токопроводящей дорожке для будущих коротких замыканий. Когда напряжение катушки спрос высок, например, когда вы резко ускоряетесь, неисправность может происходят.

2 и 4 ампер здесь используются крайние значения текущего уровня, чтобы четко показать эффект. Достигать для этого нужно было всего лишь изменить время задержки чуть более 3 миллисекунд. конкретная катушка!

Другой способ просмотреть эффект низкого тока катушки - увидеть влияние на искру двигателя продолжительность (время зажигания искры на электродах свечей зажигания).Это хороший сравнительный показатель накопленной энергии катушки. За это В демонстрации мы зажгли катушку в фиксированном искровом промежутке при измерении напряжение и время.

Катушка ток влияние на продолжительность искры (достигается с настройками задержки)

2 Ампер первичного тока катушки

Искра длительность всего 0.5 мс

7 А первичного тока катушки

Искра длительность 1,4 мс сейчас

Как вы прочитаете в другой декабрьской статье, свечи зажигания на самом деле очень неэффективны при передача энергии смеси, поэтому мы должны дать им все, что в наших силах.

Жить методы управления для ЭБУ вторичного рынка:

1. Использование современного электронного модуля зажигания с обратной связью (№ ECU Dwell map)

Левый, Bosch BIM 137

Правый, Bosch BIM 024

Стандартные модули зажигания, такие как Boschs BIM 137 {008}, BIM 024 Устройства {021} и Fords TFI имеют сложную систему управления выдержкой по замкнутому циклу.В Короче говоря, они фактически контролируют ток катушки и регулируют задержку, чтобы гарантировать целевой уровень всегда достигается (обычно около 7 ампер), это позволяет устанавливать обороты, температура, напряжение, допуски катушки и т. д.

Если ток поднимается выше цели, модули транзистор частично отключится, чтобы ограничить ток, и это можно рассматривать как плоский участок в верхней части текущей кривой при просмотре.

Они даже ограничивают максимальное время ожидания, чтобы они тоже не включались рано и не оставляют достаточно времени искры.Да, если нужно, при более высоких оборотах они делают фактически продлите точку включения катушки прямо в предыдущий период искры и прервать искру до ее окончания, достаточно времени искры около 0,6 мс на высоких оборотах двигателя для хорошего сгорания благодаря отличному смесеобразованию в цилиндрах. Последняя особенность - отключение тока катушки, если входной сигнал не показывает обороты двигателя (зажигание остается включенным, но двигатель не бегать).

График тока катушки показывает ограничение тока BIM 024, нормальное при низкие обороты в этих.

Этот модуль непрерывно регулирует время задержки и поддерживает установите максимальный ток в большинстве случаев.

Эти модули часто используются на вторичном рынке, поскольку они теоретически очень просты в настройке (не требуется dwell mapping) и легко имеется в наличии. Они являются хорошим выбором, если ваш ECU имеет ограниченные возможности управления или вы не хватает данных о выдержке катушки или оборудования, необходимого для проверки требований себя, обсудим позже.

Важные примечания по использованию модулей зажигания с обратной связью -

Вам нужно использовать катушки, которые совместим с модулем (например, модуль Bosch BIM 137 хорошо работает с Bosch Катушка HEC715 или HEC716).

Не используйте индуктивный датчик. триггерный тип (например, BIM 024) с вашим ECU. Внутри эти модули используют крутизна входного сигнала датчиков в процессе их настройки задержки и при срабатывании с прямоугольной волной у него не будет доступного контроля задержки.Используйте только модули из систем на эффекте Холла (например, BIM 137).

Модуль срабатывания эффекта Холла type внутренне преобразует прямоугольный входной сигнал (от вашего ECU сейчас) в напряжение зуба пилы и использует этот новый наклонный сигнал в их настройке задержки процесс. Предел, который они могут изменить, будет ограничен. Если вы не сделаете этого, дайте им достаточно длинный пульс.

Чтобы расширить это; эти модули срабатывает, когда входной сигнал переходит с Hi на Lo, поэтому, если у вас есть период Hi запускающий импульс, скажем, через 3 мс до того, как вы захотите выстрелить, тогда это будет максимальное время выдержки, которое может быть достигнуто.Настройте свой ECU так, чтобы время Hi-импульса было всегда дольше необходимого максимального времени выдержки.

Нижняя сторона использования модулей зажигания с полным замкнутым контуром в Система вторичного рынка -

Вы не можете изменить ток катушки ограничение, если ваше приложение позволяет (подробности позже)

Контроль выдержки при очень низкой катушке скорострельность (например, двигатель с одной катушкой / модулем на цилиндр на холостом ходу) может быть вне его возможностей, и пребывание в нем часто бывает слишком долгим.Разрушение катушки полученные результаты. Решение может быть альтернативой вторичного рынка, например, от M&W. возгораний.

Дорого, если вам нужно несколько единиц (например, двигатель с одним змеевиком / модулем на цилиндр)

2. Отображенное время ожидания (ЭБУ фактически контролирует время ожидания) -

Это когда ECU устанавливает задержку на основе внутренней карты.В основной переменной является напряжение аккумулятора, так как это сильно влияет на необходимое время чтобы позволить катушке достичь нашего целевого уровня тока. Карта должна быть запрограммирована правильно для конкретной используемой катушки. Почти все серийные автомобили теперь используют Этот способ.

НИКОГДА не заменяйте катушку на другой тип в сопоставленной системе. В ЭБУ не узнает, что вы это сделали, и все равно включит катушку на некоторое время. определенное время, если ваша новая катушка заряжается быстрее (меньшая индуктивность), то катушка или ЭБУ будет поврежден.Если установлена ​​более медленная зарядная катушка (более высокая индуктивность) вы получите плохую искру.

ЭБУ управляет переключающим устройством (обычно транзистором) для переключения катушка включена на точное время, необходимое для достижения желаемого уровня тока прежде чем выключить его для искры. Транзистор (известный как конечный каскад или драйвер также) может быть установлен внутри ECU, установлен снаружи или даже встроен в катушки, как обычно.

Это тип управления задержкой, на котором мы сосредоточимся в этой статье. статья сейчас и подробно расскажу о процессе калибровки.

Это не модули, это драйверные транзисторы. Блок LH (Bosch BIM 200) - это два драйвера в одном корпусе. Блок RH - это Mitsubishi J121.

Многие не понимают, что эти базовые драйверы также имеют внутренняя защита от сверхтоков (зажим), ограничивающая максимальный ток катушки вы можете использовать их для переключения.Точный уровень очень зависит от температуры, зависит от драйвера и допускает допуски, но обычно меньше 7 9 ампер. Большинство катушек, в которые встроены драйверы (например, многие катушки Coil On Plug Катушки COP) также имеют эту защиту от перегрузки по току, а некоторые даже имеют тепловую защита, которая временно снизит тепловыделение, пока управление (например, автомобильные катушки Mitsubishi 380).

НИКОГДА не устанавливайте время ожидания достаточно долго, чтобы водитель фиксация тока, видимая как плоский участок в верхней части кривой тока при просмотре.Драйверы (не модули) обычно не предназначены для ограничения тока при нормальной непрерывной работе, и они очень быстро выйдут из строя. Если вы сомневаетесь это тогда просто помещает входной сигнал в один постоянно, поэтому его принудительно ограничивают тока катушки, с ними можно кипятить воду!

Одна тема, которая редко рассматривается, - это уровень первичного напряжения, который фиксируется также драйвером, мы уже упоминали о первичных напряжениях влияние на вторичное напряжение.Поскольку это заложено в драйверах, единственный способ для оптимизации необходимо провести стендовые испытания различных типов и записать первичные напряжения.

Например, драйвер J121 протестирован при первичном зажиме 310 В, но автономный транзистор (от старого модуля зажигания) протестирован на 402В, он также нет защиты от перегрузки по току, поэтому при настройке потребуется осторожность.

В конечном итоге наиболее гибкое устройство драйвера сможет справиться с и с высоким током, и с зажимом для высокого первичного напряжения (я упоминал о дешевизне и надежный?).Как правило, такие готовые изделия, как Boschs и Mitsubishis, являются более чем достаточно для выполнения работы, однако можно также использовать дискретные драйверы от основных производителей полупроводников (включая Bosch). Если ваш ECU драйвер уже включен, а решения уже приняты за вас!

Почему мы нужна карта остановки:

Мы обсудили влияние конструкции катушки (индуктивности) на Dwell время, но теперь нам нужно изучить другие факторы.Самая большая переменная - это напряжение питания, см. значения времени задержки и напряжения ниже!

Карта пребывания из сетапа Motec.

Это регулирует время ожидания в зависимости от напряжения батареи; обратите внимание на столбец RPM просто повторяется. RPM не изменяет базовое время ожидания, поэтому этот 3D Таблица может представлять собой простую двухмерную кривую зависимости напряжения от времени выдержки.Мы поговорим о более сложных таблицах в ближайшее время.

Тестирование требования к катушке:

Есть два основных подхода: испытание катушки на стенде или выполнение это в автомобиле. Катушки для стендовых испытаний предоставят широкий спектр хороших данных, полезно для использования в будущем, если вы хотите поэкспериментировать с другим током уровни. Стендовые испытания также позволяют применять большой диапазон напряжений. удобно.

В любом случае окончательное подтверждение необходимо сделать на автомобиле!

Необходимое оборудование -

Осциллограф подойдет практически любой, так как ему нужен только один канал и измеряли относительно медленные сигналы. Способность к заморозить картинку и измерить курсорами очень удобно и значительно сэкономит время.

Источник переменного тока (7–16 В - это необходимый тестовый диапазон), в котором напряжение не будет падать при высоком Спрос на катушку возлагается на нее, большинство источников переключателя очень плохи для этого.Лучше всего проверить результат на прицеле, прежде чем заходить слишком далеко. тестирование (требуется падение менее 1 В при пиковом токе катушки). Мы часто подключите к источнику питания очень большие конденсаторы (чем больше, тем лучше). сгладить вывод; Другой вариант - использовать разряженный автомобильный аккумулятор, который конденсатор, единственная загвоздка в том, что надо начинать тестирование на низких напряжениях и работать (поскольку аккумулятор будет заряжаться) Он будет работать только в ограниченном диапазоне, но может помочь, если питание плохое и конденсаторы отсутствуют.

Токовый пробник , зажимного типа (постоянный ток, обычно по принципу Холла использовано) для области применения. Они могут сильно различаться по стоимости, так что покупайте вокруг, вам нужно обычно измеряйте 0-10 ампер. Есть также недорогие комплекты, доступные от поставщиков электроники, таких как Jaycar, которые могут выполнять эту работу (см. ссылки страница). Также возможно использование последовательных шунтов, но будьте очень осторожны. поскольку любое дополнительное сопротивление может иметь эффект.

Генератор сигналов (функций) , не обязательно существенно.Используется для запуска драйвера и разрешения мониторинга тока катушки.

Получение фигур на стенде-

Испытуемая катушка должна питаться от переменного источника. и переключился через драйвер. Токовый зонд и осциллограф используются для контроля катушка тока. В идеале драйвер может запускаться от генератора сигналов или даже просто прошился вручную.

Большинству драйверов требуется определенный ток для управления ими (20-40 мА обычно), никогда не применяйте прямое питание, по крайней мере используйте автомобильный тест лампа, эквивалент малой мощности глобус или резистор, включенный последовательно с драйверами входной терминал для ограничения тока. Если у вас есть базовые знания в области электроники, вы может измерить падение напряжения на драйвере и определить, что оно полностью на.

Если не включить драйвер полностью (слишком низкий сигнал привода) тогда ток катушки будет ограничен и драйвер будет перегреваться, это может быть проблема при настройке вашего ECU, многие позволяют вам установить ток привода, Например, Motec имеет выбираемый уровень 20 мА или 40 мА.

Запишите время нарастания тока катушки при определенных напряжениях питания и отметьте время для достижения различных уровней тока. Вот где замораживание и Возможность измерения прицела может сэкономить много времени. Теоретически вы могли бы обойтись без прицела и использовать мультиметр с функцией обнаружения пиковых значений, но это потребует очень осторожного использования генератора сигналов для регулировки привода достигнута длительность сигнала для правильного тока катушки, а затем записать это длительность сигнала.Шансы на неудачу были бы высоки.

Будьте очень осторожны при тестировании и кратковременно подайте импульс на катушку, так как может быть вообще без защиты (в зависимости от выбора драйвера) и тепловая рассеивание будет высоким, дайте время остыть и проверьте драйвер на температуру подниматься.

Катушка HEI испытана при питании 10 В

Катушка HEI протестирована при питании 13 В

Мы можем использовать приведенные выше трассировки, чтобы проверить время, необходимое для достижения другие текущие уровни также, если мы хотим.

Образец данные, полученные для некоторых обычных катушек (больше контрольных точек, чем требуется)

Получение цифр на ТС-

Сложность проведения испытаний на автомобиле заключается в том, что возможность изолировать источник питания катушки, чтобы его можно было изменить от внешнего поставка. Если вы можете добиться этого, нажав на источник поставки и, следовательно, при использовании большей части существующей проводки катушек транспортных средств падение напряжения в жгутах будет получить компенсацию.Также может быть достигнута рабочая температура двигателя и откалиброван.

Работа значительно упрощается с помощью блоков управления двигателем, которые включают в себя тест, где он может управлять катушками с регулируемой частотой и периодом (например, Снова Motec), их можно варьировать, чтобы смоделировать разное время ожидания для наблюдения пиковый уровень тока. Это также гарантирует, что любые потери в драйверах и проводка настроена на.

Тестирование только на таком автомобиле - это большая работа и как правило, просто выполнение следующего подтверждения транспортного средства и окончательная обрезка дают те же результаты и поэтому рекомендуется.

Подтверждение заявки на ТС -

После того, как основная карта (или кривая) выдержки, зависящей от напряжения, запрограммирована собранные данные необходимо проверить на автомобиле. Это необходимо чтобы учесть падение напряжения питания автомобиля и температурные эффекты.

Фактическое напряжение питания катушки, измеренное в автомобиле.

При пиковом токе катушки напряжение упало примерно на вольт (игнорируйте вертикальный всплеск от помех зажигания), не идеально, хотелось бы Меньше. Падение менее 1 В вполне допустимо.

Это только сторона питания катушки, падение напряжения также происходит в сторона переключения, особенно через драйвер, где 2 вольта не редкость (характеристика часто используемого транзистора Дарлингтона).ЭБУ только контролируют напряжение в ЭБУ, а не на катушке и т. д. Важно подтвердить и точно настроить задержку на автомобиле при нормальных условиях эксплуатации.

Подтверждение при нормальном рабочем напряжении и температуре легко выполняется с токовыми клещами и осциллографом, чтобы обеспечить целевой уровень тока достигается всегда.

Испытание на высоких оборотах - убедитесь, что начало задержки прерывая возникшую искру, для этого еще остается достаточно времени (нет меньше 0.Обычно 6 мс). Этот эффект можно увидеть, посмотрев ток катушки который не начинается с нуля ампер, но имеет ступеньку в начале. Что такое возникает то, что в катушке еще остается энергия, поэтому мы только действительно добавляю. Это явление обычно возникает только в том случае, если один змеевик и распределитель используются, а не на COP или Dual Fire System (DFS) в качестве катушка срабатывает не так часто, рабочая частота катушки ниже. Катушки с очень высокой индуктивностью (медленная зарядка) также могут преувеличивать эффект.

Также внимательно посмотрите на ток катушки во время запуска; обеспечить его все еще приемлемо, так как напряжение аккумулятора резко падает при запуске. Жить требования часто бывают настолько длинными, что нам нужно идти на компромисс с тем, что достижимо.

Фактическое напряжение аккумуляторной батареи, измеренное в автомобиле при запуске условия.

Стартер здесь отключен, чтобы четко показать большое падение напряжения. поскольку сначала включается стартер, а затем пульсация, когда каждый цилиндр толкает против сжатия.

Выбор используемый уровень тока катушки:

Единственный способ гарантировать надежную работу - установить катушку первичный ток до того же уровня, который используется в транспортных средствах. используются на. Производители транспортных средств и компонентов проводят множество серьезных испытаний для проверки надежность. Если вы используете вторичный рынок или дешевую сменную катушку, тогда вы на твой собственный!

Есть выгода, если немного увеличить ток катушки, но Долговременная выносливость компонентов - это игра.Производители должны быть консервативный для запаса надежности и допусков на изготовление, они действительно знают свои пределы. Мы протестировали несколько систем COP, которые работают надежно с 12 Ампер (Тойота)

Однако выбранную катушку теперь можно использовать на вторичном рынке. приложение, которое дает больше времени между искрами, чем было разработано, как змеевик распределительной системы, используемый в системе COP или DFS, это позволяет змеевику остывать между обжигами.К сожалению, в любой системе чем выше двигатель Число оборотов в минуту, чем больше температура, тем меньше времени без тока поток, чтобы остыть.

Еще одним тепловым фактором является, например, монтаж расположение; это может повысить температуру компонентов, как при установке непосредственно на двигателе над каждым цилиндром. Температура может легко достигать 80C под капотом.

Более высокий ток через катушку увеличит резистивные потери в катушки квадратом функции (IR), поэтому небольшое увеличение сопротивления для данного прохождение тока будет иметь гораздо большее влияние на потери мощности и, следовательно, рассеивание тепла.

Температура увеличит сопротивление катушки и проводки, 0,393% на C - это температурные характеристики котла, поэтому при 100 C это 39%. выше, драйверы фактически имеют меньшие потери при более высокой температуре (полупроводниковый используемые материалы) и таким образом помогают нейтрализовать некоторое влияние температуры на потери.

Температурные условия эксплуатации можно проверить при других напряжениях, помимо тех, которые обычно не учитываются, при работе с отключенным генератором и фары и т. д.для постепенного снижения напряжения аккумулятора.

Также будьте осторожны при резком изменении времени нарастания тока катушек. как на этой диаграмме. Катушка могла достичь магнитного насыщения и это может вызвать быстрое увеличение потерь тока и мощности.

Ваш возможный диапазон тока катушки обычно ограничивается вашим Выбор драйвера, поскольку большинство из них имеют встроенную защиту, как обсуждалось ранее.

Составление карты для температура и другие факторы:

Автомобиль ЭБУ производителей могут включать приблизительную температуру катушки в качестве переменная зажигания, чтобы учесть потери мощности и падения напряжения. Если в вашем ECU есть гибкость для более сложных таблиц, и вы решили раздвинуть границы (или просто хотите гарантировать надежность) вы могли бы сократить время ожидания на высоких температура, длительная нагрузка и высокие обороты.

Жить также возможна оптимизация для условий запуска и низких температур.

Максимальная частота вращения до того, как ток спадет, в зависимости от времени ожидания:

Когда известно время ожидания для достижения определенного текущего уровня, мы может определить, сколько оборотов в минуту может быть достигнуто, прежде чем ток катушки будет снижено от нашей цели из-за отсутствия доступного времени зарядки.Мы можем это сделать для любого количества цилиндров катушка должна срабатывать. Таблица ниже основана на ранее жили цифры.

Используемую формулу я предлагаю вам поместить в электронную таблицу Excel -

(1000 / (Время выдержки + мин. Время прожига)) x 120, разделите это на число цилиндров, поддерживаемых катушкой.

Время выдержки = время достижения заданного значения тока в мс

Мин. Время горения = мин. Время, оставшееся до возникновения искры, 0.6 мс это предложено

НИКОГДА не используйте Модуль BIM 024 в качестве транзистора драйвера:

Нередко можно увидеть, что модули BIM 024 используются в качестве драйвера. транзисторы в системах вторичного рынка, особенно в многокатушечных системах, поскольку экономичный модуль.

НИКОГДА не делайте этого, это модуль полного замкнутого цикла, ожидающий запускается входом синусоидальной формы (переменным напряжением) от распределителя установленный датчик, а не прямоугольный сигнал из ЭБУ.Пожалуйста, перечитайте предыдущий раздел о работе модуля замкнутого цикла, если это не ясно!

При неправильном использовании при определенных оборотах могут происходить странные вещи. и ширины входного импульса, также обычно существует ограничение чрезмерного тока периодов и, следовательно, накапливается тепло. Результат может быть плохим и трудным для диагностировать характеристики зажигания или отказ компонентов.

Схема BIM 024 с прямоугольной волной

Модуль подключен к катушке HEC 715, управляемой генератором сигналов на частота эквивалентна 4-цилиндровому при 1000 об / мин или 8 цилиндр при 500 об / мин.В этом примере, чтобы проиллюстрировать проблему, мы имеем варьировал время импульса (задержка)

Красный - сигнал управления транзистором от генератора

.

Синий - ток катушки

Обратите внимание, что ток катушки не совпадает с тем, когда сигнал привода высокий; было бы, если бы мы использовали обычный транзистор драйвера! (обратите внимание на неравномерное время выдержки змеевика)

На нижнем графике с той же частотой, но с более длинным импульсом применяется, устройство ведет себя в точности так, как ожидалось.Многие другие странные характеристики появляются при разных настройках. Обычно более низкие обороты и более короткие настройки задержки усугубляют ситуацию.

Отказ от ответственности: вы ПРЕДУПРЕЖДЕНЫ!

До тебя выберитесь и начните тестирование, прочтите всю статью, и если вы не уверены в что-нибудь, затем обратитесь за помощью, прежде чем продолжить. Из-за самостоятельной природы этого статья и вариации от системы к системе могут возникнуть некоторые проблемы, которые вы придется преодолеть, и требуются дальнейшие исследования.

Статья гид - не гарантия! DTec не несет ответственности, если вы решите взять на себя

Любые модификация - это полностью на ваш страх и риск.

Знайте также что производители автомобильного оборудования не дадут гарантии, если их компоненты используются в неправильном, неуказанном приложении и не должны Oни!

Пожалуйста, имейте следите за дальнейшими статьями DTec и посетите наш страница ссылок для ссылки на дополнительную информацию.

Приложение

Жить Справочная информация о методах контроля:

Следующие пункты системной информации и расширения задержки методы дают энтузиастам лишь интересную предысторию; пожалуйста, не увязнуть в нем.

Очки системы (также называемые контактными или Kettering) -

Ранние зажигания имели фиксированную задержку, они были механическими. системы очков.Задержка задается отношением точек контакта к вращающийся кулачок распределителя и не меняется. Ограничивающий фактор - насколько быстро мы можем надежно открыть (для искры), а затем закрыть точки, чтобы катушка Снова нарастание первичного тока, отскок очков и долговечность - вот проблемы.

Происходит то, что точки закрываются на определенное количество градусов вращения распределителя, но катушке требуется определенное время, а не угол кулачка.На высокой скорости те же градусы угла кулачка проходят за более короткое время.

В результате на высоких оборотах катушка долго не включается. достаточно (слишком короткое время ожидания) для достижения полного тока и характеристики зажигания падают выкл. Все это, и мы даже не упомянули отсутствие компенсации напряжения!

Производительность ухудшается из-за другого ограничивающего фактора: очки могут надежно переключают только небольшое количество тока (обычно 4-5 А) и катушки поскольку эти системы имеют высокую индуктивность и поэтому требуют много времени для заряжать.Это связано с тем, что сопротивление катушки должно быть высоким (поэтому витки провода), чтобы ограничить ток и защитить точки, позднее добавление балластный резистор в системах должен был внешне ограничивать ток и высвобождать разработчик катушек должен использовать катушки с меньшей индуктивностью. Обход балласта для наддува производительность при проворачивании (низкое напряжение аккумулятора) было добавлено позже!

Влияние высоких оборотов на балльную систему

Измеренный первичный ток катушки

Просто не хватает времени для полной зарядки катушки поэтому ток катушки быстро падает.Номинальное значение на этой старой системе составляет 4 А, а не 2,6. Ампер, как указано выше. График пикового тока ниже показывает убывающую первичную ток четко.

Пиковый ток катушки в зависимости от частоты вращения

Амперы по вертикальной шкале Y

Обороты по оси X

Это 4 цилиндр, проблем вдвое больше на V8! Стандартные точки только делают работа на них.Не используйте баллы, если только вы не вынуждены это сделать.

Очки остаются добавочный -

Распределители с двумя точками использовали 2 точки параллельно, которые тщательно рассчитанный, чтобы одно закрытие сразу после открытия другого и, следовательно, дает долгое пребывание (по сравнению с одиночными точками). Улучшение, конечно, но все же в основном имеет все те же проблемы, за исключением того, что улучшена производительность при высоких оборотах. Кроме того, очень немногие из них когда-либо настраиваются правильно при обслуживании и обычно работают только как один балльная система.

Рано электронное зажигание с контролем задержки -

Многие ранние электронные системы имели контролируемое время задержки. (у некоторых все еще был фиксированный угол), но это было простое заранее заданное изменение на основе на об / мин. Первые транзисторы выдерживали примерно такой же ток, как и очки могли. По крайней мере, это позволило заменены на электронные датчики в большинстве случаев.

Наслаждайтесь!

Все, что мы просим, ​​это то, что если вы найдете интересную информацию, затем разместите ссылку на своем сайте, это побудит нас продолжить публикацию! Благодарю.

◄ Вернуться к Технические статьи, страница

◄ Для DIY Dyno Системная страница

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *