Типы катушек индуктивности: для чего она нужна и как работает, параметры

для чего она нужна и как работает, параметры

Индукционная катушка — это дроссель или изолированный проводник. Используется электрический каркас, композитные вставки. При рассмотрении понятия необходимо изучить свойства, основные особенности катушки индуктивности.

Определение устройства

Катушка индуктивности — это устройство, которое обладает малой емкостью и значительным сопротивлением. Дроссель является отменным проводником электрического тока, учитывается высокий показатель инерционности. Устройства применяются в качестве свернутого изолированного проводника. Винтовые, спиральные модификации способны справляться с помехами, колебаниями в сети.

Индукционная катушка

Важно! Устройство работает в цепях переменного тока при низкой и высокой частоте.

Назначение и принцип действия

Специалисты задаются вопросом, зачем нужна токовая катушка индуктивности в цепи, и для этого необходимо разобраться в показателях. Коэффициент ЭДС (электродвижущая сила) показывает разницу между энергией и магнитным потоком.

Устройства самоиндукции способны влиять на изменения в цепи. Чаще всего дроссели применяются в силовых установках. Они способны контролировать уровень напряжения, не допускают разрыва цепи.

Устройства самоиндукции

Также компоненты устанавливаются на пару с конденсаторами либо резисторами. Благодаря работе катушки фильтры находятся в безопасности. Теперь вызывает интерес, как включается индукционная катушка. Принцип работы построен на изоляции проводников. В конструкции используется электрический каркас с различным сечением. За счёт намоток обеспечивается распределение ёмкости на дросселе.

Интересно! Витки наматываются с определенным шагом, многое зависит от типа катушки.

Виды и типы

Различают низкочастотные, высокочастотные модели. В отдельную категорию выделяют винтовые, спиральные катушки. Также существуют модификации, которые используются в радиотехнике. Они подходят для защиты конденсатора либо резонансных контуров.

Устройства в радиотехнике

Для трансформаторов годятся катушки с усилителем каскадом. В последнюю категорию выделены вариометры, основное отличие — высокая частота колебательных контуров. Дроссели могут быть одинарными либо сдвоенными. От этого зависит показатель индуктивности и питания системы.

Низкочастотные

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

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

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

Низкочастотная катушка

Высокочастотные

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

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

Интересно! Современные товары изготавливаются из алюминия и являются компактными.

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

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

Высокочастотная катушка

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

Основные технические параметры

Катушки индуктивности имеют следующие характеристики:

• добротность отклонения;
• эффективность;
• начальная индуктивность;
• температура;
• стабильность;
• предельная емкость;
• номинальная индуктивность.

Стабильность демонстрирует свойства устройства при изменении условий использования. Температура фиксируется вследствие различных причин. Многое зависит от размера каркаса. Когда температура уменьшается, индуктивность также снижается. Современные параметры — это цикличность, которая является отношением температуры к линейному расширению. Учитывается изменение в керамической основе плюс показатель плотности.

Температура отслеживается на горячей намотке. В этом плане хорошо себя показали многослойные дроссели с сердечником, которые сделаны из карбонильного железа. Ёмкость отображает количество витков катушки, берется в расчет количество секций и контуров. Высокочастотные модели считаются более емкостными и стабильными.

Емкостные катушки

Номинальная индуктивность — это параметр, который учитывает изменение размеров волны. Измерение происходит в микрогенрах. Если смотреть на формулу, учитывается количество витков, длина намотки, плюс диаметр катушки.

Маркировка

При рассмотрении катушек индуктивности оценивается цветовая и кодовая маркировка. Если смотреть на первые цифры, отображается показатель индуктивности. Далее учитывается параметр отклонения:

• Серебряный 0,01 мкГн, 10%.
• Золотой 0,1 мкГн, 5%.
• Черный 0,1мкГн, 20%.
• Коричневый 1,1 мкГн.
• Красный 2, 2 мкГн.
• Оранжевый 1 мкГн.
• Желтый 4 мкГн.
• Зеленый 5 мкГн.
• Голубой 6 мкГн.
• Фиолетовый 7мкГн.
• Серый 8 мкГн.
• Белый 9 мкГн.

Маркировка

В нестабильной цепи переменного электрического тока не обойтись без катушки индуктивности. Выше описаны основные типы изолированных проводников, продемонстрированы их параметры. Учитывается уровень частоты, а также свойства.

Ключевые параметры при выборе индуктивности

При выборе индуктивности необходимо учитывать следующие ключевые параметры: способ монтажа (поверхностный монтаж или монтаж в отверстия), величину индуктивности, номинальный ток, активное сопротивление (DCR), частоту собственного резонанса (SRF), добротность (Q) и диапазон рабочих температур.

Обычно требуется, чтобы габариты катушки индуктивности были как можно меньше, однако в каждом конкретном приложении размеры катушки определяются величиной индуктивности и номинальным током.

От чего зависит величина индуктивности дросселя?

Если предполагается использовать катушку индуктивности в качестве простого однозвенного высокочастотного фильтра 1-го порядка, то выбор конкретного компонента производится исходя из частотного спектра шума, который необходимо подавить. На собственной резонансной частоте (SRF) последовательный импеданс катушки индуктивности максимален. Таким образом, для ВЧ-фильтрации следует выбирать дроссель, у которого собственная резонансная частота близка к частоте шума.

Для фильтров более высокого порядка индуктивности отдельных элементов должны быть рассчитаны, исходя из требуемых частот срезов фильтров (для фильтров нижних и верхних частот) или ширины полосы пропускания (для полосовых фильтров). Для выполнения таких расчетов чаще всего используются программы моделирования, такие, например, как SPICE, AWR Microwave Office и Agilent Genesys или ADS.

Для калиброванных цепей или цепей с согласованным импедансом, желательно выбирать компоненты с минимальным разбросом номинала. Как показано в Таблице 1, проволочные индуктивности, как правило, отличаются меньшим отклонением от номинального значения по сравнению с многослойными печатными и толстопленочными индуктивностями.

Таблица 1. Сравнение параметров различных индуктивностей

Тип индуктивности	Индуктивность, нГн	Точность	Q при 1,8 ГГц	Рейтинг тока, мА
Выводная (Coilcraft 0402HP-2N7XGL)	2,7	2%	85 (при 1,8 ГГц)	1500
Многослойная (TDK MLK1005S2N7ST)	2,7	11%	31 (при 1,8 ГГц)	500
Выводная (Coilcraft 0402HP-68NXGL)	68	2%	50 (при 900 МГц)	310
Многослойная (TDK MLK1005S68NJT)	68	5%	20 (при 900 МГц)	150

Как влияет величина тока на выбор индуктивности?

Для сохранения приемлемого уровня потерь и ограничения перегрева катушки индуктивности при протекании большого тока необходимо либо увеличивать сечение провода, либо использовать больше жил того же размера. Применение провода увеличенного сечения позволяет уменьшить активное сопротивление (DCR) и повысить добротность Q, однако расплатой за это становится увеличение габаритов катушки, кроме того, собственная резонансная частота может оказаться ниже. Из таблицы 1 видно, что дроссели с проволочной обмоткой превосходят многослойные печатные индуктивности (того же размера и индуктивности) по уровню допустимой токовой нагрузки.

Увеличение допустимого тока и снижение активного сопротивления обмотки, а также сокращение числа витков могут быть достигнуты за счет использования дросселя с ферритовым сердечником. Однако индуктивности с ферритовым сердечником имеют свои недостатки, такие как значительная температурная зависимость индуктивности, значительная погрешность номинала, пониженная добротность и низкий ток насыщения. Ферритовые дроссели открытого типа, такие как серия LS от Coilcraft, не будут насыщаться даже при протекании номинального тока.

Таким образом, величина тока определяет сопротивление обмотки?

Номинальный ток и активное сопротивление обмотки тесно связаны. Чем меньше сопротивление обмотки, тем меньше будет перегрев при протекании тока, а значит, тем выше может быть сам ток. Кроме того, в большинстве случаев, если все остальные параметры остаются без изменения, для уменьшения сопротивления необходимо использовать дроссель большего типоразмера.

Какой должна быть частота собственного резонанса?

Частота собственного резонанса определяется следующим образом:

На частоте собственного резонанса дроссель обеспечивает максимальное ослабление шума. На более низких частотах импеданс уменьшается. В точке собственного резонанса полное сопротивление достигает максимального значения. На более высоких частотах сопротивление также уменьшается.

В фильтрах более высокого порядка и в приложениях с согласованным импедансом желательно иметь более плоскую частотную зависимость индуктивности вблизи требуемой частоты. Это предполагает выбор дросселя с частотой, значительно превышающей рабочую частоту. Эмпирическое правило заключается в выборе индуктивности, у которой собственная частота резонанса в 10 раз выше рабочей частоты. Обычно, величина индуктивности определяет частоту резонанса и наоборот. Чем выше индуктивность, тем ниже частота резонанса, что является следствием увеличения емкости обмотки.

Частотная зависимость индуктивности и импеданса

Индуктивность и импеданс резко возрастают вблизи собственной резонансной частоты (SRF), как показано на рисунке 1. Если предполагается использовать катушку индуктивности в роли простого ВЧ-фильтра, в таких случаях следует выбирать дроссель, у которого частота резонанса максимально близка к частоте подавляемого шума. Для других приложений следует выбирать дроссель, у которого частота резонанса максимально, как минимум в 10 раз, выше рабочей частоты.

Рис. 1. Частотная зависимость индуктивности и импеданса проволочного дросселя 100 нГн

В каких случаях важна добротность?

Высокое значение добротности (Q) обеспечивает узкую полосу пропускания, что важно, если катушка индуктивности используется в составе LC-генератора или в другом узкополосном приложении (рисунок 2). Высокое значение Q также приводит к низким потерям и способствует уменьшению энергопотребления.

Рис. 2. Высокая добротность (Q) обеспечивает узкую полосу пропускания и низкие потери

Добротность индуктивности рассчитывается следующим образом:

Все зависящие от частоты параметры, активные и реактивные потери учитываются в Q, в том числе индуктивность, емкость, скин-эффект проводника и потери в материале магнитного сердечника. Как указано в таблице 1, индуктивности с проволочной обмоткой имеют гораздо более высокие значения Q, чем многослойные печатные индуктивности того же размера и номинала.

Как выбрать рейтинг температуры?

При увеличении тока и сопротивления потери мощности в индуктивности увеличиваются. В свою очередь потери приводят к разогреву и повышению температуры компонента. Номинальный ток индуктивности обычно приводится для заданной температуры окружающей среды, но из-за собственных потерь температура компонента оказывается выше температуры среды. Например, если компонент с верхней границей диапазона рабочих температур +125° C в процессе протекания номинального значения полного тока (Irms или Idc) дополнительно нагревается на 15 °C, то его собственная максимальная температура составит приблизительно 140 °C. При выборе катушки индуктивности нужно убедиться, что температура окружающей среды и потребление тока в приложении не превышают номинальных значений.

Как быстро найти индуктивности, которые обладают всеми необходимыми характеристиками?

Сравнение спецификаций дросселей от различных производителей может занять много времени. Инструмент поиска индуктивностей Coilcraft позволяет выбирать катушки по шести различным параметрам. Фильтр автоматически оставляет только те модели, которые удовлетворяют заданным требованиям.

Coil32 — О конструкции катушек индуктивности

Для начинающих радиолюбителей хотелось бы немного рассказать об особенностях конструктивного исполнения катушек индуктивности. Основой любой катушки служит каркас, на который наматывается провод в виде спирали. Обычно начинающий радиолюбитель повторяет конструкцию, в описании которой указано, что надо намотать N-витков на каркасе диаметром D. Но очень часто нужного каркаса в наличии нет, а есть другой. Тогда возникают следующие вопросы:

1. Сколько витков нужно намотать на другом каркасе?
2. Подойдет ли этот каркас и как изменятся характеристики устройства?

Программа Coil32 легко решает первый вопрос. Зная параметры контура, в который входит катушка, или ее конструктивные размеры и число витков из описания устройства, можно вычислить ее индуктивность, а зная индуктивность — рассчитать число витков для нового каркаса, т.е. пересчитать катушку индуктивности.

Во втором вопросе следует разобраться подробнее. Какими параметрами характеризуется катушка индуктивности?

• Прежде всего, это величина индуктивности
• Добротность катушки, характеризующая величину потерь в ней
• Паразитная собственная емкость катушки
• Температурная нестабильность индуктивности

Величина индуктивности обычно прямо пропорциональна диаметру катушки и квадрату числа витков. Для уменьшения габаритов катушки и числа витков применяют магнитные сердечники – кольцевые, броневые. Разрез броневого сердечника показан на рисунке. Однако они имеют ограничения по частоте и по мощности. Например, в фильтрах для акустики их применение недопустимо, т. к. при большой мощности из-за особенностей магнитного материала, величина индуктивности будет зависеть от амплитуды сигнала и он, соответственно, сильно исказится. В выходных каскадах передатчиков и фильтрах акустики уменьшать габариты катушек нельзя, при этом возрастают потери, а вы же не хотите, что бы мощность усилителя шла на нагрев провода.

Добротность важна для контурных катушек. Она обратно пропорциональна величине сопротивления потерь в ней. Напомню, что программа Coil32 позволяет провести приблизительный расчет добротности однослойных катушек. Однажды, я с удивлением обнаружил, что мой сайт «нагуглили» по запросу — «Единица измерения добротности катушки индуктивности». Добротность измеряется в относительных единицах и не имеет специальной единицы измерения (типа Ом, Кг). Строго говоря, добротность — это отношение реактивного сопротивления катушки ( 2πƒL ) к ее сопротивлению потерь.
Часто в сети можно встретить online калькуляторы для расчета однослойных катушек, которые еще и вычисляют ее добротность. Однако, они учитывают только омические потери в катушке, что не совсем верно.
Потери складываются из потерь в проводах, диэлектрике, сердечнике и экране, а также потери на излучение.
Потери в проводах вызваны тремя причинами

• Во-первых, провода обмотки обладают омическим сопротивлением, поэтому катушку следует наматывать проводом с наименьшим удельным сопротивлением (медь, серебро)
• Во-вторых, сопротивление провода обмотки переменному току возрастает с ростом частоты, что обусловлено поверхностным эффектом, суть которого состоит в том, что ток протекает не по всему сечению проводника, а по наружной кольцевой части поперечного сечения.

• В третьих, в проводах обмотки, свитой в спираль, проявляется эффект близости, суть которого состоит в вытеснении тока к периферии провода, прилегающей к каркасу, в результате чего сечение, по которому протекает ток, принимает серповидный характер, что ведет к дополнительному возрастанию сопротивления провода. Уменьшить потери обусловленные эффектом близости можно применяя намотку с шагом. Существует оптимальный шаг намотки зависящий от геометрии катушки.

 

На частотах не превышающих 1,5..2 мегагерц, уменьшить потери в проводах можно применяя провод «литцендрат», состоящий из большего числа жилок, скрученных в жгут. При небольшом диаметре тонких жилок ослабляется поверхностный эффект, а скручивание жилок в жгут ослабляет эффект близости.
На очень высоких частотах проявляется влияние шероховатости провода, т.к. неровности на его поверхности увеличивают его длину для высокочастотного тока и соответственно сопротивление потерь.

Потери в диэлектрике обусловлены тем, что электромагнитная волна, проходя вдоль катушки, теряет энергию при взаимодействии с материалом каркаса. Эти потери подобны потерям в конденсаторах или коаксиальных кабелях и зависят от качества материала каркаса (tgδ). Уменьшить эти потери можно применяя ребристые каркасы, в результате форма катушки становиться многоугольной, либо полным отказом от каркаса.

Потери в сердечнике прямо пропорциональны частоте и мощности проходящей через катушку и зависят от материала сердечника. На высоких частотах, для уменьшения потерь применяют немагнитные латунные подстроечные сердечники, либо вовсе их не применяют. Проблеме учета потерь в ферритовых сердечниках посвящена отдельная статья.

Потери в экране обусловлены тем, что ток, протекающий по катушке, индуцирует ток в экране. Для их уменьшения экран должен дальше отстоять от катушки. Диаметр экрана должен превышать диаметр катушки не менее чем в 2,5 — 3 раза. Под влиянием экрана уменьшается индуктивность катушки. Степень этого уменьшения можно оценить с помощью плагина screen

Потери на излучение обусловлены излучением электромагнитного поля катушкой (антенный эффект). Они зависят от формы катушки и также влияют на ее добротность.

Для однослойной катушки — при увеличении ее размеров, сохраняя постоянными величину индуктивности и форму намотки, добротность примерно пропорциональна корню квадратному из диаметра катушки. Кроме того, добротность зависит от отношения длины намотки к ее диаметру и имеет тупой максимум при l/D ≈ 1. Для такой катушки оптимальный шаг намотки практически равен двум диаметрам провода (или другими словами расстояние между витками должно быть равно диаметру провода).

Для ориентировки можно посмотреть таблицу оптимизированных по добротности контурных катушек для радиолюбительских диапазонов.

Собственная емкость является паразитным параметром катушки индуктивности, ограничивающим возможности ее применения прежде всего по частоте, т. к. эта емкость суммируется с емкостью контура. Кроме того, даже без внешней емкости, эта емкость совместно с индуктивностью катушки образует резонансный контур, резонансная частота которого называется собственной частотой резонанса катушки. Выше этой частоты применение катушки бессмысленно, т.к. она в этом случае уже имеет емкостное сопротивление. Ясно, что нужно по возможности уменьшать эту емкость. Наименьшей собственной емкостью обладают однослойные катушки индуктивности.

У однослойных катушек собственная емкость пропорциональна диаметру катушки, а также зависит от отношения длины намотки к ее диаметру и имеет тупой минимум при l/D ≈ 1. Увеличение шага между витками уменьшает индуктивность такой катушки, при этом собственная емкость практически не меняется.

С физикой явления и методикой расчета собственной емкости однослойных катушек можно ознакомиться здесь.

Собственная емкость многослойных катушек значительно больше, для ее уменьшения применяют намотку типа «универсаль», либо секционированную намотку. При секционной намотке емкости отдельных секций соединяются последовательно, что уменьшает суммарную емкость. Применение провода в шелковой изоляции также уменьшает эту емкость.

 

---

Каркасы катушек в зависимости от рабочего диапазона частот и назначения могут быть выполнены самыми различными способами и из различных материалов (бумаги, прессшпана, органического стекла, высокочастотной керамики и разнообразных высокочастотных материалов). Материал каркаса влияет на добротность катушки. В отношении электрических характеристик наилучшими, являются не требующие пропитки и влагостойкого покрытия полистироловые каркасы. Затем в порядке ухудшения диэлектрических качеств можно назвать следующие материалы для каркасов: высокочастотная керамика, ультрафарфор, бакелизированные трубки из кабельной бумаги.

Для катушек в задающих генераторах на первое место выходит параметр температурной нестабильности индуктивности и механическая прочность катушки. При этом желательно иметь хорошую добротность. Наивысшими качествами по этим параметрам обладают катушки на сплошном каркасе из высокочастотной керамики с обмоткой нанесенной методом выжигания серебра в каркас.

Плоские печатные катушки применяют на высоких частотах для уменьшения габаритов устройства. До частот 100-150 МГц можно применять фольгированный стеклотекстолит. Заземлять в таких катушках следует внешний вывод. Если печатная плата двусторонняя, то с обратной стороны напротив катушки не должно быть металлизации.

Подводя итоги, можно заметить, что конструкция катушки зависит от особенностей устройства в котором она работает. Однако можно сделать один главный вывод — уменьшение габаритов катушки всегда ведет к ухудшению параметров самой катушки и, соответственно, общих параметров устройства, в состав которого она входит. Например, миниатюризация катушек во входных каскадах приемника ухудшает его избирательность по зеркальному каналу.

для чего она нужна и как работает, параметры

Индукционная катушка — это дроссель или изолированный проводник. Используется электрический каркас, композитные вставки. При рассмотрении понятия необходимо изучить свойства, основные особенности катушки индуктивности.

Определение устройства

Катушка индуктивности — это устройство, которое обладает малой емкостью и значительным сопротивлением. Дроссель является отменным проводником электрического тока, учитывается высокий показатель инерционности. Устройства применяются в качестве свернутого изолированного проводника. Винтовые, спиральные модификации способны справляться с помехами, колебаниями в сети.

Индукционная катушка

Важно! Устройство работает в цепях переменного тока при низкой и высокой частоте.

Назначение и принцип действия

Специалисты задаются вопросом, зачем нужна токовая катушка индуктивности в цепи, и для этого необходимо разобраться в показателях. Коэффициент ЭДС (электродвижущая сила) показывает разницу между энергией и магнитным потоком. Устройства самоиндукции способны влиять на изменения в цепи. Чаще всего дроссели применяются в силовых установках. Они способны контролировать уровень напряжения, не допускают разрыва цепи.

Устройства самоиндукции

Также компоненты устанавливаются на пару с конденсаторами либо резисторами. Благодаря работе катушки фильтры находятся в безопасности. Теперь вызывает интерес, как включается индукционная катушка. Принцип работы построен на изоляции проводников. В конструкции используется электрический каркас с различным сечением. За счёт намоток обеспечивается распределение ёмкости на дросселе.

Интересно! Витки наматываются с определенным шагом, многое зависит от типа катушки.

Виды и типы

Различают низкочастотные, высокочастотные модели. В отдельную категорию выделяют винтовые, спиральные катушки. Также существуют модификации, которые используются в радиотехнике. Они подходят для защиты конденсатора либо резонансных контуров.

Устройства в радиотехнике

Для трансформаторов годятся катушки с усилителем каскадом. В последнюю категорию выделены вариометры, основное отличие — высокая частота колебательных контуров. Дроссели могут быть одинарными либо сдвоенными. От этого зависит показатель индуктивности и питания системы.

Низкочастотные

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

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

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

Низкочастотная катушка

Высокочастотные

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

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

Интересно! Современные товары изготавливаются из алюминия и являются компактными.

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

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

Высокочастотная катушка

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

Основные технические параметры

Катушки индуктивности имеют следующие характеристики:

• добротность отклонения;
• эффективность;
• начальная индуктивность;
• температура;
• стабильность;
• предельная емкость;
• номинальная индуктивность.

Стабильность демонстрирует свойства устройства при изменении условий использования. Температура фиксируется вследствие различных причин. Многое зависит от размера каркаса. Когда температура уменьшается, индуктивность также снижается. Современные параметры — это цикличность, которая является отношением температуры к линейному расширению. Учитывается изменение в керамической основе плюс показатель плотности.

Температура отслеживается на горячей намотке. В этом плане хорошо себя показали многослойные дроссели с сердечником, которые сделаны из карбонильного железа. Ёмкость отображает количество витков катушки, берется в расчет количество секций и контуров. Высокочастотные модели считаются более емкостными и стабильными.

Емкостные катушки

Номинальная индуктивность — это параметр, который учитывает изменение размеров волны. Измерение происходит в микрогенрах. Если смотреть на формулу, учитывается количество витков, длина намотки, плюс диаметр катушки.

Маркировка

При рассмотрении катушек индуктивности оценивается цветовая и кодовая маркировка. Если смотреть на первые цифры, отображается показатель индуктивности. Далее учитывается параметр отклонения:

• Серебряный 0,01 мкГн, 10%.
• Золотой 0,1 мкГн, 5%.
• Черный 0,1мкГн, 20%.
• Коричневый 1,1 мкГн.
• Красный 2, 2 мкГн.
• Оранжевый 1 мкГн.
• Желтый 4 мкГн.
• Зеленый 5 мкГн.
• Голубой 6 мкГн.
• Фиолетовый 7мкГн.
• Серый 8 мкГн.
• Белый 9 мкГн.

Маркировка

В нестабильной цепи переменного электрического тока не обойтись без катушки индуктивности. Выше описаны основные типы изолированных проводников, продемонстрированы их параметры. Учитывается уровень частоты, а также свойства.

Приветствую всех на нашем сайте!

Мы продолжаем изучать электронику с самого начала, то есть с самых основ и темой сегодняшней статьи будет принцип работы и основные характеристики катушек индуктивности. Забегая вперед скажу, что сначала мы обсудим теоретические аспекты, а несколько будущих статей посвятим целиком и полностью рассмотрению различных электрических схем, в которых используются катушки индуктивности, а также элементы, которые мы изучили ранее в рамках нашего курса – резисторы и конденсаторы.

Устройство и принцип работы катушки индуктивности.

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

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

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

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

Давайте разберемся, что за величину входят в это выражение:

• – магнитная проницаемость вакуума. Это табличная величина (константа) и равна она следующему значению:

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

– площадь поперечного сечения катушки

– количество витков

– длина катушки

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

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

Катушка индуктивности в цепи постоянного тока.

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

Резистор выполняет в данном случае роль нагрузки, на его месте могла бы быть, к примеру, лампа. Помимо резистора и индуктивности в цепь включены источник постоянного тока и переключатель, с помощью которого мы будем замыкать и размыкать цепь.

Что же произойдет в тот момент когда мы замкнем выключатель?

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

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

На первом графике мы видим входное напряжение цепи – изначально цепь разомкнута, а при замыкании переключателя появляется постоянное значение. На втором графике мы видим изменение величины тока через катушку индуктивности. Непосредственно после замыкания ключа ток отсутствует из-за возникновения ЭДС самоиндукции, а затем начинает плавно возрастать. Напряжения на катушке наоборот в начальный момент времени максимально, а затем уменьшается. График напряжения на нагрузке будет по форме (но не по величине) совпадать с графиком тока через катушку (поскольку при последовательном соединении ток, протекающий через разные элементы цепи одинаковый). Таким образом, если в качестве нагрузки мы будем использовать лампу, то они загорится не сразу после замыкания переключателя, а с небольшой задержкой (в соответствии с графиком тока).

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

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

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

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

Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

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

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

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

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

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

Кроме того, на графике можно заметить очень важный момент – при увеличении тока (участки 1-2 и 3-4) ЭДС самоиндукции и ток имеют разные знаки (участок 1-2: 0″ title=»Rendered by QuickLaTeX.com» />, участок 3-4: 0″ title=»Rendered by QuickLaTeX.com» />,

Где – круговая частота: . – это частота переменного тока.

Таким образом, чем больше частота тока, тем большее сопротивление будет ему оказывать катушка индуктивности. А если ток постоянный ( = 0), то реактивное сопротивление катушки равно 0, соответственно, она не оказывает влияния на протекающий ток.

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

А следовательно:

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

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

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

Вот и с включением катушки в цепь переменного тока мы разобрались 🙂

На этом, пожалуй, закончим сегодняшнюю статью, она получилась уже довольно объемной, поэтому дальнейший разговор о катушках индуктивности мы будем вести в следующий раз. Так что до скорых встреч, будем рады видеть вас на нашем сайте!

В данной статье мы подробно рассмотрим индуктор. Отдельно разберем индуктор на схеме, обратную ЭДС генерируемую индуктором, постоянную времени индуктора, ток и напряжение в индукторе, а так же мощность и энергию в индукторе.

Определение и принцип работы

В наших уроках об электромагнетизме мы увидели, что когда электрический ток протекает через проводник, вокруг проводника возникает магнитный поток. Это создает взаимосвязь между направлением магнитного потока, который циркулирует вокруг проводника, и направлением тока, протекающего через тот же проводник, что приводит к хорошо известной взаимосвязи между током и направлением магнитного потока, называемой «Правило правой руки Флеминга».

Но есть и другое важное свойство, относящееся к намотанной катушке, которая также существует, а именно то, что вторичное напряжение индуцируется в ту же катушку движением магнитного потока, поскольку оно противостоит любым изменениям электрического тока, протекающего по нему.

Типичный индуктор

В своей основной форме Индуктор — это не что иное, как катушка проволоки, намотанная вокруг центрального сердечника. Для большинства катушек токI, протекающий через катушку, создает магнитный поток NΦ вокруг нее, который пропорционален этому потоку электрического тока.

Индуктор, называемый также дросселем, является еще одним типом пассивного электрического компонента, который является простой катушкой провода предназначенного, чтобы воспользоваться этой взаимосвязью путем индукции магнитного поля, сам по себе, или в активной зоне в результате тока, проходящем через катушки. Это приводит к гораздо более сильному магнитному полю, чем то, которое создавалось бы простой катушкой из проволоки.

Индукторы образованы проволокой, плотно обернутой вокруг сплошного центрального сердечника, который может представлять собой либо прямой цилиндрический стержень, либо непрерывную петлю или кольцо для концентрации их магнитного потока.

Схематическое обозначение индуктора — это катушка с проводом, поэтому катушку с проводом можно также назвать индуктором. Индукторы обычно классифицируются в соответствии с типом внутреннего сердечника, вокруг которого они намотаны, например, полый сердечник, твердый железный сердечник или мягкий ферритовый сердечник, причем различные типы сердечников различаются путем добавления непрерывных или пунктирных параллельных линий рядом с проволочная катушкой, как показано ниже.

Индуктор на схеме

Ток I, который протекает через катушку индуктивности производит магнитный поток, который пропорционален к нему. Но в отличие от конденсатора, который противодействует изменению напряжения на своих пластинах, индуктор противодействует скорости изменения тока, протекающего через него, из-за накопления самоиндуцированной энергии в его магнитном поле.

Другими словами, катушки индуктивности сопротивляются или противостоят изменениям тока, но легко пропустят постоянный ток. Эта способность индуктора противостоять изменениям тока и которая также связывает ток I с его магнитным потоком NΦ как коэффициент пропорциональности, называется индуктивностью, которому присвоен символ L с единицами измерения Генри ( H ).

Поскольку Генри представляет собой относительно большую единицу индуктивности, для младших индукторов Генри используются для обозначения его значения. Например:

Префиксы индуктивности

Префикс	Условное обозначение	мультипликатор	Степень десяти
милли	m	1/1 000	10 -3
микро	μ	1/1000000	10 -6
нано	n	1/1000000000	10 -9

Таким образом, для отображения подразделов Генри мы будем использовать в качестве примера:

• 1mH = 1 милли-Генри   — что равно одной тысячной (1/1000) Генри.
• 100μH = 100 микро-Генри   — что равно одной 100-миллионной ( 1/1 000 000) Генри.

Индукторы или катушки очень распространены в электрических цепях, и существует множество факторов, определяющих индуктивность катушки, таких как форма катушки, число витков изолированного провода, число слоев провода, расстояние между витками, проницаемость материала сердечника, размер или площадь поперечного сечения сердечника и т. д.

Катушка индуктивности имеет площадь поперечного сечения сердечника ( A ) с постоянным числом витков провода на единицу длины ( l ). Таким образом, если катушка N витков связана на величину магнитного потока Φ то катушка имеет потокосцепление NΦ и любой ток I, который протекает через катушку будет производить индуцированный магнитный поток в противоположном направлении по отношению к потоку тока. Затем, согласно закону Фарадея, любое изменение в этой связи магнитного потока производит самоиндуцированное напряжение в одной катушке:

Где:

•    N — число витков
•     А — площадь поперечного сечения в м ²
•    Φ — количество потока в Веберах
•     μ — проницаемость материала сердечника
•     L — длина катушки в метрах
•    di / dt — скорость изменения тока в Амперах в секунду

Изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует напряжение, которое пропорционально скорости изменения тока, создающего его, с положительным значением, указывающим на увеличение ЭДС, и отрицательным значением, указывающим на уменьшение ЭДС.  Уравнение, связывающее это напряжение, ток и индуктивность с самоиндукцией, может быть найдено путем замены μN ² A / l на L, обозначая постоянную пропорциональности, называемую индуктивностью катушки.

Соотношение между потоком в катушке индуктивности и током, протекающим через катушку индуктивности, имеет вид: NΦ = Li . Поскольку катушка индуктивности состоит из катушки с проводящим проводом, это уменьшает приведенное выше уравнение, чтобы получить самоиндуцированную ЭДС, иногда называемую также обратной ЭДС, индуцированной в катушке.

Обратная ЭДС генерируемая индуктором

Таким образом, из этого уравнения мы можем сказать, что «самоиндуцированная ЭДС = индуктивность * скорость изменения тока» и цепь с индуктивностью один Генри будет иметь ЭДС 1 вольт, индуцированную в цепи, когда ток, протекающий через цепь, изменяется со скоростью 1 Ампер в секунду.

Один важный момент, который нужно отметить относительно приведенного выше уравнения. Он только связывает ЭДС, создаваемую через индуктор, с изменениями тока, потому что, если ток индуктора постоянен и не изменяется, например, в постоянном токе, то индуцированное напряжение ЭДС будет равно нулю, поскольку мгновенная скорость изменения тока равна ноль di / dt = 0.

При постоянном токе, протекающем через индуктор и, следовательно, нулевом индуцированном напряжении на нем, индуктор действует как короткое замыкание, равное куску провода, или, по крайней мере, очень низкое значение сопротивления. Другими словами, противодействие протеканию тока, предлагаемого индуктором, очень различно в цепях переменного и постоянного тока.

Постоянная времени индуктора

Теперь мы знаем, что ток не может изменяться мгновенно в индуктивности, потому что для этого ток должен измениться на конечную величину за нулевое время, что приведет к тому, что скорость изменения тока будет бесконечной di / dt =  ∞ , делая индуцированную ЭДС бесконечной, а бесконечного напряжения не существует. Однако, если ток, протекающий через индуктор, изменяется очень быстро, например, при работе переключателя, на катушке индуктивности могут возникать высокие напряжения.

Рассмотрим схему индуктора выше. Когда переключатель ( S1 ) разомкнут, ток через катушку индуктивности не течет. Поскольку через индуктор ток не течет, скорость изменения тока ( di / dt ) в катушке будет равна нулю. Если скорость изменения тока равна нулю, то  в катушке индуктивности нет ЭДС самоиндукции ( V _L= 0 ).

Если мы теперь закроем переключатель (t = 0), ток будет проходить через цепь и медленно подниматься до своего максимального значения со скоростью, определяемой индуктивностью индуктора. Эта скорость тока, протекающего через катушку индуктивности, умноженная на индуктивность по Генри, приводит к тому, что на катушке образуется некоторая самоиндуцированная ЭДС с фиксированным значением, определенная уравнением Фарадея V _L  = Ldi / dt.

Эта самоиндуцированная ЭДС на катушке индуктивности ( V _L ) борется с приложенным напряжением до тех пор, пока ток не достигнет своего максимального значения и не будет достигнуто устойчивое состояние. Ток, который сейчас течет через катушку, определяется только постоянным или «чистым» сопротивлением обмоток катушек, поскольку значение реактивного сопротивления катушки уменьшилось до нуля, поскольку скорость изменения тока (di / dt) равна нулю в устойчивом состоянии. Другими словами, теперь существует только сопротивление катушек постоянного тока, чтобы противостоять потоку тока.

Аналогичным образом, если переключатель ( S1 ) разомкнут, ток, протекающий через катушку, начнет падать, но индуктор снова будет бороться с этим изменением и попытается удержать ток в своем прежнем значении, индуцируя напряжение в другом направлении. Наклон падения будет отрицательным и связан с индуктивностью катушки, как показано ниже.

Ток и напряжение в индукторе

Сколько индуктивного напряжения будет генерироваться индуктором, зависит от скорости изменения тока. В нашем уроке об электромагнитной индукции закон Ленца гласил: «Направление индуцированной ЭДС таково, что оно всегда будет противостоять изменению, которое его вызывает». Другими словами, индуцированная ЭДС всегда будет противопоставлять движение или изменение, которые изначально вызвали индуцированную ЭДС.

Таким образом, при уменьшении тока полярность напряжения будет действовать как источник, а при увеличении тока полярность напряжения будет действовать как нагрузка. Таким образом, при одинаковой скорости изменения тока через катушку, увеличение или уменьшение величины индуцированной ЭДС будет одинаковым.

Мощность в индукторе

Мы знаем, что индуктор в цепи противостоит потоку тока I через него, потому что поток этого тока индуцирует ЭДС, которая противостоит ему, закон Ленца. Затем необходимо выполнить работу от внешнего источника батареи, чтобы ток протекал против этой индуцированной ЭДС. Мгновенная мощность, используемая для форсирования тока I по отношению к этой самоиндуцированной ЭДС (V _L), определяется как:

Мощность в цепи задается как P = V * I, поэтому:

Идеальный индуктор не имеет сопротивления, только индуктивность, поэтому R = 0 Ом, и поэтому мощность в катушке не рассеивается, поэтому можно сказать, что идеальный индуктор имеет нулевую потерю мощности.

Энергия в индукторе

Когда мощность поступает в индуктор, энергия накапливается в его магнитном поле. Когда ток, протекающий через индуктор, увеличивается и di / dt становится больше нуля, мгновенная мощность в цепи также должна быть больше нуля, ( P> 0 ), т.е. положительная, что означает, что энергия накапливается в индукторе.

Аналогичным образом, если ток через индуктор уменьшается и di / dt меньше нуля, то мгновенная мощность также должна быть меньше нуля ( P ), т. е. отрицательна, что означает, что индуктор возвращает энергию обратно в цепь. Затем, интегрируя приведенное выше уравнение для мощности, полная магнитная энергия, которая всегда положительна и сохраняется в индуктивности, определяется как:

Энергия фактически накапливается в магнитном поле, которое окружает индуктор током, текущим через него. В идеальном индукторе, который не имеет сопротивления или емкости, поскольку ток увеличивает энергию, стекающую в индуктор и накапливающуюся там в его магнитном поле без потерь, он не высвобождается до тех пор, пока ток не уменьшится и магнитное поле не разрушится.

Затем в переменном токе, переменного тока индуктор постоянно накапливает и доставляет энергию на каждом цикле. Если ток, протекающий через индуктор, является постоянным, как в цепи постоянного тока, то сохраненная энергия не изменяется, так как P = Li (di / dt) = 0 .

Таким образом, индукторы могут быть определены как пассивные компоненты, так как они могут как накапливать, так и доставлять энергию в цепь, но они не могут генерировать энергию. Идеальный индуктор классифицируется как меньше потерь, что означает, что он может хранить энергию бесконечно, так как энергия не теряется.

Однако, реальные катушки индуктивности всегда будут иметь некоторое сопротивление, связанное с обмотками катушки, и всякий раз, когда ток протекает через энергию сопротивления, теряется в виде тепла по закону Ома( P = I ²  R ) независимо от того, является ли ток переменным или постоянный.

Тогда основное использование индукторов — это в фильтрационных цепях, резонансных цепях и для ограничения тока. Индуктор может использоваться в цепях для блокировки или изменения переменного тока или диапазона синусоидальных частот, и в этой роли индуктор может использоваться для «настройки» простого радиоприемника или генераторов различных типов. Он также может защитить чувствительное оборудование от разрушительных скачков напряжения и высоких пусковых токов.

В следующем уроке об индукторах мы увидим, что эффективное сопротивление катушки называется индуктивностью, а индуктивность, которая, как мы теперь знаем, является характеристикой электрического проводника, который «противодействует изменению тока», может быть как внутренней, индуцированный, называемый самоиндуктивностью или индуцированный извне, называемый взаимоиндуктивностью.

comments powered by HyperComments

Индукционная катушка (рисунок 1) представляет собой частный случай трансформатора. Она состоит из сердечника 1 (набранного из нарезанных кусков стальной проволоки), на который намотано несколько витков толстой изолированной проволоки 2. Эти витки являются первичной обмоткой индукционной катушки. Поверх первичной обмотки наматывается другая обмотка 3 из тонкой изолированной проволоки с большим числом витков (от 16 000 до 1 000 000 и более). Это – вторичная обмотка индукционной катушки.

Рисунок 1. Схема устройства индукционной катушки

Принцип работы индукционной катушки состоит в следующем. Первичная обмотка через механический прерыватель 4 присоединяется к источнику постоянного напряжения 5 (батарее элементов, аккумуляторов и так далее).

При замыкании выключателя 6 ток батареи проходит по первичной обмотке катушки и намагничивает ее сердечник. Намагнитившийся сердечник притягивает к себе якорек прерывателя, чем разрывается цепь первичной обмотки. В следующее мгновение размагнитившийся сердечник отпускает якорек прерывателя. Последний под действием пружины возвращается на прежнее место, замыкает цепь первичной обмотки, и далее процесс повторяется вновь.

В результате непрерывных замыканий и размыканий цепи в первичной обмотке катушки протекает прерывистый ток. Изменяющееся магнитное поле первичной обмотки, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней электродвижущую силу (ЭДС). При замыкании первичной цепи ЭДС во вторичной обмотке имеет одно направление, при размыкании – другое. Большое число витков дает возможность получать на концах вторичной обмотки напряжение в несколько тысяч, а иногда и сотен тысяч вольт. Слой воздуха между выводами вторичной обмотки пробивается и проскакивает искра, длина которой в больших индукционных катушках достигает 1 метра.

Для получения большой ЭДС во вторичной обмотке необходимо, чтобы ток в первичной цепи изменялся как можно быстрее. Однако искра в механическом прерывателе, появляющаяся при размыкании его контактов, не дает возможности току прекращаться сразу. Для быстрейшего исчезновения искры параллельно месту разрыва включают конденсатор 7.

Первичную обмотку индукционной катушки можно питать также переменным током. Тогда надобность в прерывателе отпадает.

При помощи индукционной катушки было сделано много важнейших физических открытий. Индукционные катушки широко применяются для зажигания рабочей смеси в автомобильных и авиационных двигателях и так далее.

Рисунок 2. Внешний вид автомобильной индукционной катушки и механического прерывателя используемых для подачи искры в камеру сгорания двигателя (слева катушка, справа прерыватель)

Видео 1. Катушка Румкорфа

Источник: Кузнецов М.И., «Основы электротехники» — 9-е издание, исправленное — Москва: Высшая школа, 1964 — 560с.

Катушка индуктивности характеризуется своими параметрами, главными из которых являются ее индуктивность, сопротивление обмоток и рабочий ток, с которым она может функционировать. При составлении схемы особую важность играют ее габариты, вес. К катушкам предъявляются особые требования, которые могут различными в зависимости от сферы ее применения. Для использования в преобразователях, фильтрах, катушки используются более мощные, чем это заложено схемой. Главное выбрать такую модель, которая не будет влиять на производительность всей схемы или цепи.

В статье будет рассказано о том, что это такое, где используется такая катушка безопасности и из чего состоит. Также в статье содержится видеоролик и дополнительный материал, который поможет лучше разобраться в выбранной теме.

Катушка индуктивности

Обзор пассивных компонентов

Современная радиоэлектронная аппаратура (РЭА) содержит огромное количество электрорадиокомпонентов, т.е. самостоятельных  изделий, выполняющих определенные функции. Электрорадиоэлементы подразделяют на активные и пассивные. К активным относятся транзисторы,  микросхемы ,электронные лампы и т.д., т. е. элементы, способные усиливать или преобразовывать электрические сигналы. К пассивным относятся резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы, трансформаторы, коммутационные элементы, т. е. такие элементы, которые предназначены для перераспределения электрической энергии.

Сетевая инфраструктура современного офиса состоит из множества составляющих, правильный выбор которых имеет существенное значение для успешной работы всей инфраструктуры в целом. Пассивные компоненты  играют при этом также немаловажную  роль, обеспечивают среде передачу данных, а также внешний вид, эстетику. Пассивным элементом схемы называется элемент, не имеющий внутренних источников энергии, и выполняющий либо накопление энергии (конденсатор, индуктивность), либо ее рассеяние (резистор).

Пассивные компоненты по сути соответствует пассивному элементу схемы. Пассивные компоненты характеризуются малыми размерами, малым числом выводов (как правило, два-три), низкой стоимостью и, как правило, достаточно высокой стойкостью к воздействиям при сборке узлов. Пассивные элементы могут выступать как дискретные компоненты и как элементы интегральных микросхем. В РЭА интегральные микросхемы  имеют очень большой удельный вес, но пассивные компоненты являются все же самыми распространенными изделиями электронной промышленности. Это можно объяснить  тем, что некоторые элементы трудно выполнить в микросхемном исполнении. Практически невозможно в ИМС изготовить конденсаторы большой емкости, резисторы с большим сопротивлением, сложности в разработке интегральных катушек индуктивности и трансформаторов. Кроме того технические характеристики дискретных элементов лучше, чем интегральных.

Разновидности катушек индуктивности — Студопедия.Нет

 

Контурные катушки индуктивности используются совместно с конденсаторами для получения резонансных контуров. Они должны иметь высокую стабильность, точность и добротность. В диапазоне длинных и средних волн эти катушки многослойные, как правило, с намоткой типа «универсаль». Для повышения добротности применяют многожильные провода типа «литцендрат». Для изменения индуктивности применяют цилиндрические сердечники из альсифера или карбонильного железа.

В диапазоне коротких и ультракоротких волн используются однослойные катушки с индуктивностью порядка единиц микрогенри и добротностью порядка 50 — 100. Число витков таких катушек не превышает одного-двух десятков, диаметр каркаса 10 — 20 мм. В качестве каркасов используют керамику, полиэтилен и полистирол. Для уменьшения собственной емкости применяют ребристые каркасы. Обмотка выполняется одножильным медным проводом диаметром около 1 мм. На УКВ применяют бескаркасные катушки из неизолированного провода.

Катушки связи применяются для обеспечения индуктивной связи между отдельными цепями и каскадами. Такая связь позволяет разделить цепи по постоянному току. К таким катушкам не предъявляются жесткие требования на добротность и точность, поэтому они выполняются из тонкого провода в виде двух обмоток небольших габаритов.

Вариометры. Это такие катушки, в которых предусмотрена возможность изменения индуктивности в процессе эксплуатации для перестройки колебательных контуров.

Они состоят из двух катушек, соединенных последовательно. Одна из катушек неподвижная (статор), другая располагается внутри первой и вращается (ротор). При изменении положения ротора относительно статора изменяется величина взаимоиндукции, а следовательно, индуктивность вариометра. Такая система позволяет изменять индуктивность в 4 — 5 раз.

Дроссели. Это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному . Обычно включаются в цепях питания усилительных устройств. Предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов. На низких частотах они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические сердечники.

Катушки индуктивности для ГИС. На частотах порядка 10 — 100 МГц находят применение тонкопленочные спиральные катушки. На площади в 1 кв.см, располагается не более 10 витков. Добротность таких катушек не превышает 20-30. Поэтому они находят ограниченное применение. В ГИС предпочтительны миниатюрные торроидальные катушки на ферритовых сердечниках, индуктивность которых достигает десятков тысяч микрогенри.

В последнее время наметилась тенденция замены катушек специальными схемами на транзисторах (гираторы) и электромеханическими, пьезоэлектрическими и акустоэлектронными фильтрами, основанными на принципе механических упругих колебаний и механического резонанса. Скорость распространения упругих колебаний в твердом теле примерно в 100 тысяч раз меньше скорости распространения электромагнитных волн, что позволяет создавать очень компактные механические резонаторы с распределенными параметрами, обладающие добротностью порядка 10³. Развитие микроэлектроники привело к появлению фильтров на приборах с зарядовой связью и фильтров на поверхностных акустических волнах. Кроме того, в ИМС широкое применение находят активные RC — фильтры, в которых используются операционные усилители с глубокой частотно-зависимой обратной связью.

 

Литература

1. Рычина Т.А. Электрорадиоэлементы — М.:Сов. Радио, 1976.

2. Рычина Т.А., Зеленский А.В. Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы.-  М.: Радио и связь, 1989.

3. Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Энергия, 1975.

4. Радиодетали, радиокомпоненты и их расчет /Под ред. А.В. Коваля. — М. Сов.радио, 1977.

5. Мазель К.Б. Трансформаторы электропитания. -М. : Энергоиздат, 1982.

Классификация катушек индуктивности — Студопедия.Нет

Катушки индуктивности можно классифицировать по ряду при­знаков.

По конструкции они подразделяются на:

· однослойные и многослойные,

· на каркасах и бескаркасные,

· с сердечниками и без сердечников,

· на экранированные и неэкранированные,

· высокочастотные (обладающие индуктивным характером полного сопротивления в диапазоне частот от 100 кГц до 400 МГц) и низкочастотные и т.д.

По назначению катушки индуктивности подразделяются на:

*    контурные,

*    катушки связи,

*    дроссели высокой и низкой частоты и т.п.

Характеристики катушки индуктивности

Индуктивность

Сопротивление потерь

Потери в проводах

Потери в диэлектрике

Потери в сердечнике

Потери на вихревые токи

Добротность

Паразитная емкость и собственный резонанс

Температурный коэффициент индуктивности (ТКИ)

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

Применение катушек индуктивности

Применявшаяся в качестве реактивного сопротивления для люминесцентных ламп катушка индуктивности

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

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

§ Две и более индуктивно связанные катушки образуют трансформатор.

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

§ Катушки используются также в качестве электромагнитов.

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

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

§ Рамочная антенна

§ DDRR

§ Индукционная петля

§ Для разогрева электропроводящих материалов в индукционных печах.

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

§ Катушка индуктивности используется в индукционных датчиках магнитного поля.

 

Различные типы катушек индуктивности и их применение

В любой конструкции электронной схемы есть только три основных компонента: резистор, конденсатор и катушка индуктивности. Мы уже рассмотрели введение в резистор и его различные типы, а также рассмотрели конденсаторы и его различные конфигурации. В этом руководстве мы узнаем о различных типах индукторов и о том, как выбрать индуктор для различных приложений.

Что такое индуктор?

Катушки индуктивности часто называют «сопротивление переменному току». Основной характеристикой индуктора является его способность противостоять изменениям тока и накапливать энергию в виде магнитного поля. Стандартной единицей индуктивности является генри.

Типы индукторов

В зависимости от области применения существует множество типов индукторов, они бывают различных форм-факторов, есть высокочастотные индукторы, низкочастотные индукторы линий электропередач и некоторые специально разработанные индукторы для развязки и фильтрации приложений, ниже мы обсудим различные типы индукторов в деталях.

Индуктор с ламинированным сердечником

Строительство

Элементы индуктора с многослойным сердечником состоят из бобины, многослойного сердечника и катушки, намотанной вокруг бобины.

Для изготовления индуктора с многослойным сердечником проволока наматывается на катушку индуктора, затем пластины E и I помещаются внутри катушки одну за другой, чтобы сформировать сердечник, эти листы E и I изготовлены из стали с высокой содержание кремния и его термообработка для обеспечения высокой проницаемости и снижения гистерезиса и потерь на вихревые токи.

Приложения

• Бортовое зарядное устройство для электромобилей
• Линейный и шумовой фильтр
• Дроссели фильтров CH и CL сигнала

Примеры функций

• Индуктивность — от 0,12 мГн до 100 мГн
• Постоянный ток — от 1,0 АЦП до 200 АЦП
• Система изоляции — изоляция класса B, 130 ° C

Пример Номер детали

Индуктор с воздушным сердечником

Строительство

Взяв цилиндрический материал определенного диаметра (например, сверло) в качестве шаблона, мы можем намотать кусок проволоки, чтобы сделать индуктор с воздушным сердечником, кроме того, индуктивность можно стабилизировать, окунув индуктор в лак или закрепив его. воск.

Материал сердечника — воздух, поэтому он имеет низкую проницаемость, следовательно, меньшую индуктивность, поэтому его можно использовать для высокочастотных приложений.

Приложения

• Он используется для создания катушек настройки RF.
• Индуктор с воздушным сердечником используется в цепях фильтров.
• Демпферная цепь.
• Используется для обеспечения более низкой пиковой индуктивности,
• Используется в высокочастотных приложениях, включая теле- и радиоприемники.

Примеры функций

• Допуск: ± 2%
• Индуктивность: 0.85 мГн
• Сечение провода: 18 AWG
• Сопротивление постоянному току: 0,44 Ом
• Допустимая мощность: 30 Вт RMS

Пример Номер детали

Индуктор с ферритовым сердечником

Строительство

Если намотать кусок проволоки вокруг ферритового сердечника, получится индуктор с ферритовым сердечником. Итак, что такое ферритовый сердечник и когда мы должны его использовать?

Смешивание оксида железа (Fe2O3) с другими оксидами металлов, такими как (Mn), цинк (Zn) или магний (Mg), при температуре от 1000 ° C до 1300 ° C приведет к получению материала с очень интересными магнитными свойствами, называемого ферритом. .

Катушки индуктивности

с ферритовым сердечником имеют высокую магнитную проницаемость, высокое электрическое сопротивление и низкие потери на вихревые токи. Эти характеристики делают их пригодными для многих высокочастотных приложений.

Приложения

• Может использоваться на высоких и средних частотах
• Используется в схеме переключения
• Pi Фильтры

Примеры функций

• Запатентованные ферритовые материалы 5H и 10H и аналогичные
• Подходит для диапазона ≥ 150 кГц
• Диапазон рабочих температур от −25 ° C до + 120 ° C
• UL 94 V – 0 огнестойкость для основы и бобины

Пример Номер детали

Индуктор катушки

Строительство

Намотка отрезка проволоки в специально изготовленную цилиндрическую бобину и закрепление ее термоусадочной трубкой образует индуктор бобины.

Материал сердечника — феррит, поэтому по своим свойствам он аналогичен индуктору с ферритовым сердечником. Небольшой размер делает их пригодными для использования в таких приложениях, как адаптер питания.

Заявки:

• Схема SMPS
• Входной и выходной фильтр
• Pi фильтр

Примеры функций

• Стандартная первичная индуктивность +/- 10%
• Доступны в вертикальном исполнении
• Диэлектрическая прочность между катушкой и сердечником 0.5 кВ

Пример Номер детали

Индуктор с тороидальным сердечником

Строительство

Длина провода, намотанного на сердечник в форме пончика, широко известна как индуктор с тороидальным сердечником. Материал сердечника — феррит, поэтому свойства материала напоминают индуктор с ферритовым сердечником.

Этот тип сердечника может очень хорошо выдерживать магнитное поле из-за своей природы замкнутого контура, таким образом улучшая размер и индуктивность.

Из-за сильного магнитного поля и высокого значения индуктивности при меньшем количестве обмоток полное сопротивление намного меньше, что помогает повысить эффективность катушки индуктивности.

Приложения

• Медицинское оборудование
• Регуляторы переключения
• Промышленные контроллеры
• Выходные фильтры (SMPS)

Примеры функций

• 560 мкГн ± 15% при 10 кГц / 5 мА
• 77 мОм ± 10% (макс.) @ Ta = 25 ° C

Пример Номер детали

Осевые индукторы / Цветные кольцевые индукторы

Строительство

Для изготовления этого типа индуктора очень тонкий медный провод наматывается на ферритовый сердечник в форме гантели, а две крышки соединяются вверху и внизу сердечника гантели. После этого он проходит процесс формования (зеленый материал, окружающий индуктор), где значения печатаются в виде цветных полос, поэтому мы можем определить значение индуктора, просто считывая цветные полосы и сравнивая их с таблицей цветовых кодов, как и резистор.

Приложения

• Сетевой фильтр
• Дизайн фильтра
• Повышающий преобразователь
• Общие

Примеры функций

• Повышение температуры — 35 ° C
• Диапазон рабочих температур от -55 ° C до +105 ° C
• Диапазон температур хранения от -55 ° C до +105 ° C
• Уровень чувствительности к влаге — 1

Пример Номер детали

Экранированный индуктор для поверхностного монтажа

Строительство

Он построен путем наматывания отрезка провода в цилиндрическую бобину и закрепления его в специально изготовленном ферритовом корпусе в форме экранированного индуктора для поверхностного монтажа.

Эти индукторы специально разработаны для приложений, устанавливаемых на печатные платы, и экранирование предназначено для уменьшения электромагнитных помех и шума от индуктора, а также для возможности использования в конструкции с высокой плотностью.

Приложения

• КПК / ноутбук / настольный компьютер / серверные приложения
• Сильноточные преобразователи POL
• Низкопрофильные сильноточные источники питания
• Устройства с батарейным питанием
• Преобразователи постоянного тока в постоянный в распределенных энергосистемах
• DC / DC преобразователь для программируемой вентильной матрицы (FPGA)

Примеры функций

• Экранированная конструкция
• Диапазон частот до 5.0 МГц
• Самый низкий DCR / мкГн, в этом размере упаковки
• Обрабатывает сильные всплески переходного тока без насыщения
• Сверхнизкий гудящий шум благодаря композитной конструкции

Пример Номер детали

Катушки для беспроводной зарядки

Строительство

Если скрутить многожильный провод и вставить в него феррит, получится катушка беспроводной зарядки.

Длина многожильного провода используется для уменьшения скин-эффекта, который описывает высокочастотное магнитное поле, которое может проникать на определенную глубину; это означает, что если в этом случае используется сплошной провод, большая часть тока будет проходить через внешняя часть проводника, что увеличивает сопротивление.

Помещая ферритовую пластину под катушку, можно улучшить индуктивность, а также сфокусировать магнитное поле и снизить выбросы.

Приложения

• Беспроводная зарядка
• Информационно-коммуникационные продукты
• Продукция промышленного, медицинского и другого назначения

Примеры функций

• Ls [мкГн]: 6,20 мкГн +/- 5% при 100 кГц
• Rs [Ом]: 0,095 Ом +/- 10% при 100 кГц
• Rdc [Ом]: 0.08 Ом

Пример Номер детали

Спаренный индуктор

Строительство

Обмотка двух проводов в общий сердечник образует спаренный индуктор. Обмотки могут быть соединены последовательно, параллельно или как трансформатор, в соответствии с требованиями приложения, они работают, передавая энергию от одной обмотки к другой за счет взаимной индуктивности, наиболее распространенные связанные индукторы имеют соотношение витков один к одному, используемое в основном постоянном токе. -Преобразователи постоянного тока.

Приложения

• Обратный преобразователь
• Преобразователь SEPIC
• Конвертер Cuk

Примеры функций

• Диапазон рабочих температур от -50 ° C до + 155 ° C
• Повышение температуры, максимум 40 ° C
• Рабочая частота до 3 МГц

Пример Номер детали

Многослойные индукторы на микросхеме

Строительство

Само название указывает на то, что он состоит из многослойных.Он построен из тонких пластин из феррита. Рисунок катушки напечатан на нем специальной металлической пастой (рецепт является конфиденциальным для производителя), правильное размещение этих листов слой за другим формирует катушку, следовательно, индуктивность.

Приложения

• Маленькое носимое приложение
• Беспроводные локальные сети
• Bluetooth
• SBC
• Материнская плата

Примеры функций

• Рабочая температура: от -55 ° C до +125 ° C
• Тепловой удар: от -40 ° C до +85 ° C
• Влажность: 90% при 40 ° C

Пример Номер детали

Экранированный индуктор переменного тока

Строительство

Обернув кусок проволоки вокруг бобины полого цилиндра, а также поместив и перемещая сердечник, сделанный из ферромагнитного материала или латуни, мы можем изменить номинал индуктора.

Если материал сердечника — феррит, то перемещение материала сердечника в центре обмотки приведет к увеличению индуктивности.

Если материал сердечника — латунь, то перемещение его к центру обмотки приведет к уменьшению индуктивности.

Приложения

• Высокая надежность соответствует автомобильным приложениям.
• AEC-Q200 соответствует требованиям.

Примеры функций

• Диапазон частот ： 20 ～ 129 МГц
• Диапазон индуктивности 0.05 ～ 2,7 мГн
• Q Прибл. 20 ～ 60
• Высокая устойчивость к механическим воздействиям

Пример Номер детали

Итак, это все о наиболее часто используемых индукторах в области электротехники и электроники. Есть много других типов индукторов, которые не являются распространенными и используются для специальных целей.

Введение в индукторы — что такое индукторы, основы, типы и работа индукторов

Один пассивный компонент, который всегда остается неясным, — это индукторы .Это структуры, похожие на катушки, которые вы найдете в большинстве силовых электронных схем, и именно из-за их свойств работают ваши трансформаторы. Причина, по которой многие люди не понимают индукторов, заключается в том, что они изменяют не только электрическое поле, но и магнитное поле вокруг него. В этом руководстве мы познакомимся с основами Inductor и демистифицируем его, чтобы мы знали, как и когда использовать его в наших приложениях.

Что такое индуктор?

Катушка индуктивности , пожалуй, самый простой из всех электронных компонентов, сконструированный так же, как резистор — простой кусок проволоки, скрученный в спираль.Однако здесь сопротивление — это не то свойство, которое мы ищем. Это происходит из-за формы провода — катушки — он создает магнитное поле, когда через него проходит ток. Это индуцированное магнитное поле придает этому кусочку провода некоторые интересные электрические свойства, особенно индуктивность, что и дало этим частям их название.

Разница между индуктором и конденсатором

О конденсаторе мы уже узнали в предыдущей статье.И теперь, когда вы познакомились с основами индуктивности, у вас может возникнуть вопрос: « В чем разница между индуктором и конденсатором? ”

Во-первых, оба накапливают энергию, когда к нему прикладывается потенциал напряжения, но конденсатор хранит энергию в форме электрического поля, а индуктор хранит энергию в форме магнитного фелида. Хорошо, но как это влияет на его работоспособность.

Нам нужно очень глубоко вникнуть, чтобы понять это, но пока вы можете просто вспомнить, что конденсатор пытается выровнять напряжение в цепи, то есть ему не нравится изменение потенциала на каждом компоненте, и, следовательно, он будет заряжаться. или разрядите для повышения напряжения.Индуктору, с другой стороны, не нравится изменение тока в цепи, поэтому при изменении тока он будет заряжаться или разряжаться, чтобы уравновесить ток в цепи.

Также помните, что индуктор меняет свою полярность во время разряда, поэтому потенциал во время зарядки будет противоположен потенциалу во время разряда.

Обозначения для индукторов

Как и многие другие электронные компоненты, символ индуктора представляет собой упрощенную пиктограмму того, как он выглядит на самом деле:

Линии возле символа обозначают основной материал — мы обсудим это позже.

Работа индуктора

Катушка индуктивности, как уже упоминалось, представляет собой просто катушку с проволокой.

Прежде чем мы перейдем к чему-либо еще, зададимся вопросом, почему именно катушка?

Как мы уже знаем, любой проводник с током создает магнитное поле следующим образом:

Однако, если вы подставите значение тока в формулы, то поймете, что создаваемое магнитное поле крошечное — почти незначительное, если только токи не являются невероятно высокими, порядка мегаампер.

Итак, чтобы увеличить магнитное поле, создаваемое проволокой определенной длины, мы наматываем ее в виде катушки. Это увеличивает магнитное поле, например:

Эту форму также называют соленоидом .

Когда на выводы индуктора подается напряжение, протекающий ток создает магнитное поле. Это магнитное поле снова создает индуцированный ток в индукторе противоположной полярности согласно закону Ленца. Токи не компенсируют друг друга — скорее, индуцированный ток активно пытается противодействовать входящему току из-за напряжения на катушке индуктивности.Общий результат этой битвы состоит в том, что ток через катушку индуктивности не может быстро меняться — это всегда линейный наклон.

Измерение индуктора

Рабочее поведение катушки индуктивности ставит интересный вопрос — как количественно измерить поведение катушки индуктивности с помощью легко измеряемых величин?

Мы могли бы попробовать измерить индукторы по создаваемому ими магнитному полю. Как только мы это сделаем, у нас возникнут проблемы.Магнитное поле, создаваемое индуктором, зависит от протекающего через него тока, поэтому даже небольшой индуктор может создать большое магнитное поле.

Вместо этого мы могли бы использовать тот же подход, который мы использовали для конденсаторов, и мы можем определить индуктивность цепи как изменение напряжения, индуцированное при изменении тока с определенной скоростью.

Математически,

В = L (dI / dt)

Где V — напряжение, L — индуктивность, I — ток, а t — период времени.

Индуктивность, «L», измеряется в Генри, названном в честь Джозефа Генри, американского ученого, открывшего электромагнитную индукцию.

Формула для расчета индуктивности катушки с проволокой определяется следующей формулой:

L = (мкн2а) / л

Где L — индуктивность в Генри, µ — постоянная проницаемости, т.е. коэффициент того, насколько легко магнитное поле может быть создано в данной среде, n — количество витков, a — площадь катушки, а l — длина катушки.

Опять же, Генри — очень большая единица измерения, поэтому на практике индукторы измеряются в микрогенри, мкГн, что составляет миллионную долю Генри, или миллигенри, мГн, что составляет тысячную долю Генри. Иногда вы можете даже встретить очень маленькие индуктивности, измеряемые в нано-генри, которые составляют тысячную долю мкГн.

Различные типы индукторов

Теперь µ в приведенном выше уравнении имеет некоторые интересные значения. Это предполагает, что магнитным полем внутри индуктора можно управлять.Как уже упоминалось выше, иногда магнитное поле, создаваемое даже соленоидом, иногда не соответствует требованиям. Вот почему почти во всех случаях индукторы сформированы вокруг материала сердечника.

Ядра — это материалы, которые поддерживают создание магнитного поля. Обычно они сделаны из железа и его соединений, таких как феррит (который представляет собой оксид железа). Используя сердечник, можно получить большее магнитное поле, чем без него.

1. ИНДУКТОРЫ ВОЗДУШНОГО ЖЕЛЕЗА:

Как следует из названия, у этого типа индуктора нет сердечника — материал сердечника — воздух! Поскольку воздух имеет относительно низкую проницаемость, индуктивность индукторов с воздушным сердечником довольно мала — редко превышает 5 мкГн.Поскольку они имеют низкую индуктивность, скорость нарастания тока довольно высока для приложенного напряжения, что позволяет им работать с высокими частотами. В основном они используются в радиочастотных цепях.

2. ИНДУКТОРЫ ЖЕЛЕЗНОГО СЕРДЦА

Железо, пожалуй, самый узнаваемый магнитный материал, что делает его идеальным выбором для индукторов. Они имеют форму индукторов с железным сердечником. Обычно их используют для фильтрации низкочастотных линий, поскольку они могут быть довольно мощными и иметь большую индуктивность.Они также используются в аудиоаппаратуре.

3. ИНДУКТОРЫ С ФЕРРИТОВЫМ СЕРДЕЧНИКОМ

Феррит — это просто порошок оксидов железа. Этот порошок смешивают с эпоксидной смолой и формуют в форме сердечников, на которые можно наматывать провода. Катушки индуктивности с ферритовым сердечником — самые узнаваемые из-за их матового серо-черного цвета. Они также очень хрупкие и легко ломаются. Это наиболее широко используемые типы индукторов, поскольку их проницаемость можно точно регулировать, контролируя соотношение феррита и эпоксидной смолы в смеси.

Последовательные и параллельные индукторы

Катушки индуктивности, подключенные последовательно и параллельно, ведут себя прямо противоположно конденсаторам.

Например, чтобы рассчитать индуктивность группы последовательно соединенных катушек индуктивности, вы можете просто суммировать значения отдельных индуктивностей.

L = L1 + L2 +… + Ln

Где L — общая индуктивность, а L1, L2… Ln — отдельные индуктивности.

Предположим, у вас есть две катушки индуктивности, одна из которых измеряет 10 мкГн, а другая — 15 мкГн, тогда, включив их последовательно, вы получите общую индуктивность 25 мкГн.

Параллельно подключенные индукторы ведут себя так же, как и параллельные резисторы, индуктивность определяется по формуле:

1 / L = 1 / L1 + 1 / L2 +… + 1 / Ln

Где L — общая индуктивность, а L1, L2… Ln — отдельные индуктивности.

Таким образом, если вы подключите две индуктивности 10 мкГн параллельно, вы получите индуктивность 5 мкГн.

Полезные формулы индукторов

1. ЭНЕРГИЯ, СОХРАНЕННАЯ ИНДУКТОРАМИ:

Катушки индуктивности могут накапливать энергию так же, как конденсаторы, но энергия уходит в тот момент, когда вы отключаете питание и магнитное поле исчезает.Другими словами, индуктор без питания не может поддерживать свое магнитное поле.

E = ½ * L * I2

Где E — энергия в Джоулях, L — индуктивность в Генри, а I — ток в амперах.

Если у вас есть катушка индуктивности 20 мкГн с протекающим через нее током 5 А, то запасенная энергия составит 0,00025 Дж. В этом аспекте индукторы, как и конденсаторы, также хранят очень мало энергии.

2. ТЕКУЩИЙ ПРИРОСТ

Эта формула уже обсуждалась, но к ней стоит присмотреться.

В / L = dI / dt

Где V — напряжение, приложенное к катушке индуктивности, L — индуктивность, I — ток, а t — время.

Это означает, что когда на катушку индуктивности подается постоянное напряжение, ток растет с линейной крутизной. Это может быть полезно при создании скачков тока, так же как конденсатор создает скачки напряжения при постоянном токе.

3. ИМПЕДАНС

Катушки индуктивности имеют импеданс, который зависит от частоты по формуле:

.

XL = 2π * f * L

Где XL — индуктивный импеданс, f — частота в герцах, а L — индуктивность в Генри.

Поведение индуктора в цепях

Удивительно, но катушки индуктивности в значительной степени бесполезны в цепях постоянного тока, поскольку там течет постоянный ток, а катушка индуктивности действует как кусок провода.

В основном они используются в цепях переменного тока. Как упоминалось выше, они имеют импеданс, что делает их полезными для ограничения тока в цепи переменного тока, такой как балласты люминесцентных ламп.

Их также можно использовать для фильтрации сигналов.

В первом случае катушка индуктивности пропускает весь постоянный ток через нее на землю, предотвращая попадание всех низких частот на выход.На более высоких частотах сопротивление катушки индуктивности постоянно увеличивается, поэтому сигнал может проходить на выход, поэтому он называется фильтром высоких частот.

Во втором случае катушка индуктивности пропускает постоянный ток и низкие частоты, но блокирует все высокие частоты на выходе, поэтому он называется фильтром нижних частот.

Катушки индуктивности в реальной жизни

Катушки индуктивности

, поскольку они сделаны из медной проволоки и феррита, имеют тенденцию быть дорогими и чаще всего используются в радиоприемниках, источниках питания и телекоммуникационном оборудовании.

В источниках питания используется свойство индуктора предотвращать резкие изменения тока. Вместе с конденсатором он предотвращает резкие изменения выходного напряжения и тока источника питания.

В схемах

RF используется интересная LC-схема, называемая резервуаром. Конденсатор заряжается и разряжается в катушке индуктивности, которая создает его магнитное поле. Когда магнитное поле схлопывается, создается напряжение, которое заряжает конденсатор. Это создает периодические колебания, которые можно использовать для генерации высоких частот.

Частоту можно рассчитать по формуле:

Где f — частота в герцах, L — индуктивность в Генри, а C — емкость в Фарадах.

Заключение

И это все практические знания, которые вам потребуются для работы с индукторами. Они по своей сути простые устройства и не так распространены, как их родственники из конденсаторов и резисторов, но все же очень полезны.

Различные типы индукторов с областями применения

Различные типы индукторов и их применение

В промышленности используются различные типы индукторов.Каждый из этих различных типов имеет свое специальное применение и применение, например фильтры, генераторы, изоляторы и т. Д. Поэтому важно знать о конкретном типе индуктора перед его покупкой.

Что такое индуктор?

Мы уже делились подробным постом про индукторы? Вы можете прочитать его здесь: Что такое индуктор — его работа, параметры, факторы и применение

Ниже мы обсудим различных типов индукторов в зависимости от различных факторов и их применения.

Например:

• Индуктор с воздушным сердечником
• Индуктор с ферромагнитным / железным сердечником
• Индуктор с ферритовым сердечником
• Индукторы с сердечником из железного порошка
• Индукторы с керамическим сердечником
• Индуктор с ламинированным стальным сердечником
• Индуктор с тороидальным сердечником
• Барабан / бобина Основной индуктор
• Многослойный индуктор
• Тонкопленочный индуктор
• Литой индуктор
• Спаренный индуктор
• Силовой индуктор
• Радиочастотный ВЧ-индуктор
• Дроссели
• Переменные индукторы

на основе типов индукторов Сердечник:

Сердечник индуктора играет важную роль в его характеристиках.Материал и конструкция сердечника определяют индуктивность, допустимый ток и рабочую частоту катушки индуктивности.

На основе материала сердечника

Некоторые типы индукторов, классифицируемые в зависимости от материала сердечника, приведены ниже:

Индуктор с воздушным сердечником:

Катушки индуктивности с воздушным сердечником имеют немагнитный сердечник, такой как пластик, керамика или просто воздух. по его очевидному названию.

В индукторе с воздушным сердечником в качестве сердечника используется любой немагнитный материал, чтобы уменьшить потери в сердечнике i.е. вихревые токи и паразитные потери, особенно при очень высокой рабочей частоте. Но использование немагнитного сердечника также снижает его индуктивность.

Они широко используются в ВЧ-приложениях из-за их низких потерь на высоких рабочих частотах.

Основным недостатком индуктора с воздушным сердечником является то, что механическая вибрация может повлиять на его индуктивность.

Индуктор с ферромагнитным / железным сердечником:

Индуктор такого типа состоит из сердечника, изготовленного из ферромагнитного материала.Они также известны как индукторы с железным сердечником.

Ферромагнетики имеют магнитную природу, и их магнитный сердечник используется для значительного увеличения индуктивности катушки. Это связано с тем, что ферромагнитные материалы обладают высокой магнитной проницаемостью и увеличивают магнитное поле катушки.

Однако есть некоторые недостатки использования ферромагнитного сердечника в виде потерь, называемых потерями в сердечнике. Потери в сердечнике состоят из потерь на вихревые токи и потерь на гистерезис.

Конструкция и использование различных типов ферромагнитных материалов для сердечника индуктора оказывает огромное влияние на его характеристики. Вот почему индукторы с ферромагнитным сердечником подразделяются на разные типы.

Связанные сообщения:

Индуктор с ферритовым сердечником:

В этих типах катушек индуктивности используется ферритовый сердечник. Феррит — это материал с высокой магнитной проницаемостью , изготовленный из смеси оксида железа (оксид железа, Fe ₂ O ₃ ) и небольшого процента других металлов, таких как никель, цинк, барий и т. Д.

Существует два типа ферритов: твердые ферриты , и мягкие ферриты .

• Твердые ферриты используются в постоянных магнитах, поскольку они не очень хорошо размагничиваются. Они не используются в индукторах из-за их высоких потерь на гистерезис.
• В то время как Мягкие ферриты легко меняются намагниченность и являются хорошим проводником магнитного поля. Таким образом, они используются в трансформаторах и индукторах.

Ферритовый сердечник имеет очень низкую электрическую проводимость , что снижает вихревые токи в сердечнике, что приводит к очень низким потерям на вихревые токи на высокой частоте.Следовательно, они могут использоваться в высокочастотных приложениях.

Ферритовый материал очень дешев, так как он почти состоит из железной ржавчины и очень устойчив к коррозии.

Индукторы с сердечником из железного порошка:

Сердечник таких индукторов состоит из смеси зерен железа с органическим связующим, например эпоксидной смолой и т. Д.

Эпоксидное изоляционное покрытие поверх частиц железа снижает потери на вихревые токи в основном. Поскольку размер частиц определяет течение вихревых токов в ядре.Чем меньше размер частицы, тем меньше индуцируемый вихревой ток.

Воздушный зазор между частицами сердечника распределен равномерно, что снижает магнитную проницаемость сердечника. Следовательно, ток насыщения этого сердечника относительно очень высок.

Но, как мы знаем, железные сердечники очень чувствительны к потерям в сердечнике на высокой частоте. Таким образом, они используются для частот ниже 100 кГц. Из-за более высокого тока насыщения они используются в приложениях с высокой мощностью, в основном в дросселях, таких как дроссели накопителя, диммеры, дроссели фильтров и т. Д.

Железный порошок очень дешев, что делает такую ​​конструкцию сердечника очень рентабельной, если размер не имеет значения.

Связанные сообщения:

Индукторы с керамическим сердечником:

Керамика — немагнитный материал, как и воздух. Керамические сердечники используются для придания формы катушке и конструкции, на которой будут сидеть ее выводы. Поскольку это немагнитный материал, он имеет низкую магнитную проницаемость и низкую индуктивность. Зато обеспечивает снижение потерь в сердечнике. Он в основном доступен в упаковке SMD и используется в приложениях, где требуются низкие потери в сердечнике, высокая добротность и низкая индуктивность.

Индуктор с ламинированным стальным сердечником

В индукторах такого типа сердечник ламинирован, что означает, что он состоит из группы тонких листов, плотно уложенных друг на друга. Листы покрыты изоляцией для увеличения ее электрического сопротивления и предотвращения протекания между ними вихревого тока. Следовательно, потери на вихревые токи в индукторах с многослойным сердечником значительно уменьшаются. Они используются в приложениях с высокой мощностью.

На основе конструкции сердечника

Геометрия сердечника также играет роль в производительности индуктора.Некоторые из этих конструкций приведены ниже:

Индуктор с тороидальным сердечником

Как следует из названия, эти типы индукторов имеют тороидальный сердечник, который представляет собой сердечник в форме круглого кольца или пончика. Сердечник изготовлен из ферромагнитного материала.

Преимущество этого круглого сердечника состоит в том, что магнитное поле находится внутри сердечника и имеет очень низкую утечку магнитного потока. Из-за низкого потока утечки магнитное поле в сердечнике выше. Это увеличивает индуктивность индуктора с тороидальным сердечником, и она выше, чем индуктивность стержневого или стержневого сердечника, изготовленного из того же материала.

Другим важным аспектом тороидального сердечника является то, что сердечник излучает меньше электромагнитных помех (EMI) по сравнению с другими катушками индуктивности. Вот почему им отдают предпочтение при разработке компактных устройств, в которых компоненты расположены очень близко друг к другу.

Они используются в источниках питания, схемах управления, системах связи, медицинских устройствах и т. Д.

Индуктор барабанного / катушечного сердечника:

Этот тип индуктора состоит из сердечника в форме катушки.Это цилиндр с двумя плоскими дисками на каждом конце. Он также известен как индуктор сердечника барабана.

Катушка намотана вокруг цилиндра. Катушечный сердечник не обеспечивает замкнутого магнитного пути, вместо этого поток проходит через диск в воздушный зазор, а затем входит в сердечник через второй диск на другом конце. Он обеспечивает большой воздушный зазор для своего магнитного поля для хранения большего количества энергии. А значит, увеличивается ток насыщения катушки индуктивности. Это означает, что катушка индуктивности может выдерживать высокие пиковые токи без насыщения, но за счет излучения электромагнитных помех (EMI).

Существует два типа индукторов сердечника шпульки: экранированный и неэкранированный.

• Экранированные индукторы с катушечным сердечником имеют дополнительный слой поверх обмотки для завершения пути потока, содержащего магнитное поле внутри сердечника. Такие типы катушек индуктивности имеют низкий уровень электромагнитных помех из-за низкого рассеяния магнитного потока и высокой индуктивности из-за увеличения магнитной проницаемости, но за счет низкого тока насыщения по сравнению с индуктором с неэкранированным сердечником.
• Выше описан неэкранированный индуктор с сердечником катушки, который не имеет замкнутого пути потока и имеет высокий ток насыщения за счет низкой индуктивности и электромагнитных помех.

Катушки индуктивности с неэкранированным сердечником экономичны. Они используются в приложениях преобразования энергии, где пиковый ток велик. Они доступны в аксиальной, радиальной и SMD упаковке.

Типы индукторов в зависимости от их применения

Катушки индуктивности предназначены для различных применений. Их конструкция варьируется от приложения к приложению, некоторые из этих индукторов в зависимости от их использования приведены ниже.

Многослойный индуктор:

Как следует из названия, эти индукторы имеют несколько слоев проволоки, намотанных друг на друга.Такие индукторы имеют большую индуктивность из-за увеличения числа витков обмотки.

Многослойные индукторы доступны в упаковке SMD (устройства для поверхностного монтажа).

Многослойные индукторы SMD имеют несколько слоев токопроводящих дорожек друг над другом, разделенных ферритовым материалом. Эти следы действуют как катушка индуктора. Однако из-за увеличения числа витков катушки паразитная емкость также увеличивается. Это снижает добротность индуктора, которую можно улучшить, используя керамический диэлектрический материал, поскольку ферритовые сердечники имеют потери на очень высокой частоте.

Они используются в устройствах мобильной связи благодаря своей компактной SMD-конструкции.

Тонкопленочный индуктор:

Этот тип индуктора разработан на подложке из тонкого феррита или магнитного материала. Сверху на подложку помещается проводящий медный след в форме спирали. Конструкция обеспечивает устойчивость и устойчивость к вибрациям.

Благодаря своей высокой точности, производительности и компактным размерам он используется в устройствах мобильной связи, беспроводных сетях, источниках питания и т. Д.

Литой индуктор

Индуктор такого типа покрыт изоляцией, такой как пластик или керамика, как и резисторы.

Сердечник изготовлен из феррита или фенольного материала. Обмотка может быть различной конструкции, и она доступна в различных формах, таких как осевая, цилиндрическая и стержневая. Они также доступны в SMD и THT. Их миниатюрный размер и легкий вес позволяют использовать их в печатных платах, мобильных устройствах и компьютерах и т. Д.

Спаренный индуктор

Парный индуктор состоит из двух обмоток вокруг общего сердечника.

Изменяющийся магнитный поток из-за первой обмотки индуцирует ЭДС во второй обмотке; это явление известно как взаимная индуктивность. Обе обмотки электрически изолированы. Связанный таким образом индуктор обеспечивает электрическую изоляцию между двумя цепями. Трансформатор — это спаренная катушка индуктивности.

Они имеют множество применений в зависимости от их обмотки. Индукторы с соотношением обмоток 1: 1 в основном используются для гальванической развязки или увеличения последовательной индуктивности.Соотношение обмоток связанных индукторов 1: N (которые могут повышать или понижать напряжения) используются в других схемах преобразования энергии, таких как обратный ход, SEPIC, ZETA и т. Д.

Силовой индуктор

Эти индукторы специально разработаны, чтобы выдерживать высокий ток без достижения области магнитного насыщения. Чтобы увеличить номинальный ток насыщения, магнитное поле индуктора увеличивается, что вызывает EMI (электромагнитные помехи). Чтобы уменьшить электромагнитные помехи, большинство силовых индукторов используются с надлежащим экранированием.Они доступны от нескольких ампер до нескольких сотен ампер как в SMD, так и в сквозной упаковке.

Радиочастотный РЧ индуктор

Такие типы индукторов разработаны для высокочастотных приложений. Обычная катушка индуктивности не работает очень хорошо из-за ее высокого импеданса и потерь в сердечнике на высокой частоте. Большинство этих потерь происходит из-за паразитной емкости, скин-эффекта, эффекта близости и потерь в сердечнике (потери на вихревые токи) и т. Д.

Потери на вихревые токи прямо пропорциональны частоте.Таким образом, это устраняется за счет полного удаления сердечника вместо использования индуктора с воздушным сердечником.

Паразитная емкость возникает из-за разницы потенциалов между витками обмотки, которые находятся в непосредственной близости. Это вызывает саморезонанс катушки индуктивности на высокой частоте. Это уменьшается за счет сохранения некоторого пространства между проводами и намотки катушки в виде паутины или корзины (соты), чтобы избежать параллельных витков.

Эффект кожи и близости возникает из-за увеличения частоты, что увеличивает сопротивление провода.Эта высокая частота вызывает скин-эффект, когда большая часть тока проходит по поверхности провода из-за повышенного сопротивления внутри провода, где ток практически отсутствует. Эффект близости имеет тот же результат, но это происходит из-за наведенного вихревого тока между двумя проводами в непосредственной близости, который заставляет ток течь по поверхности проводов. Чтобы уменьшить сопротивление из-за этих эффектов, обмотка сделана из полос для увеличения площади поверхности.

Дроссели

Дроссель — это простой индуктор, но он специально разработан для блокировки (подавления) высокочастотных сигналов.Импеданс дросселя значительно увеличивается с увеличением частоты. Поэтому он блокирует высокий переменный ток и пропускает постоянный и низкочастотный переменный ток с некоторыми потерями.

Катушки индуктивности, которые используются в качестве дросселей, сконструированы без использования каких-либо методов уменьшения импеданса, которые используются для увеличения его добротности. Дроссели имеют низкую добротность, и они специально спроектированы таким образом, потому что мы хотим, чтобы их импеданс увеличивался за счет увеличения частоты.

Есть два типа дросселей i.е. Дроссели AF и RF дроссели. Дроссель AF (звуковая частота) используется для блокировки звуковой частоты и пропускания только постоянного тока. В то время как RF (радиочастотные) дроссели предназначены для блокировки радиочастоты, при этом разрешая постоянный ток и частоту звука.

Переменные индуктивности:

Как следует из названия, эти индукторы имеют регулируемую индуктивность. Эта переменная катушка индуктивности разработана более чем одним возможным способом.

Наиболее распространенная конструкция переменного индуктора имеет подвижный ферритовый сердечник.Перемещение сердечника по обмотке увеличивает или уменьшает проницаемость, которая влияет на индуктивность индуктивности. Сердечник может быть спроектирован так, чтобы скользить, ввинчиваться или выниматься из катушки.

Другой метод конструкции переменной индуктивности заключается в увеличении или уменьшении количества витков посредством подвижного контакта наверху обмоток. Проводник, используемый в этих обмотках, не имеет изоляции (таким образом, сердечник должен быть изолирован), поэтому перемещение контакта в верхней части витка изменит количество эффективных витков.Поскольку количество витков прямо пропорционально обмотке, индуктивность изменяется соответственно. Но недостатком такого метода является то, что контакт замыкает более одного витка, что увеличивает потери в обмотке. Эту проблему можно решить, увеличив расстояние между отдельными витками и используя зубчатое колесо в качестве контакта. Такой тип переменного индуктора известен как роликовый индуктор.

Наиболее эффективным методом является использование вариометра. Он обеспечивает непрерывное изменение индуктивности.Вариометр состоит из двух катушек (одна внутри другой), соединенных последовательно с соотношением 1: 1. Взаимная индукция между этими двумя катушками играет всю роль в изменении общей индуктивности. Внутренняя катушка может вращаться с помощью вала, который изменяет направление силовых линий магнитного поля, создаваемых этой катушкой.

Когда магнитные поля имеют одинаковое направление, он складывается и обеспечивает максимальную индуктивность. Когда их направления перпендикулярны друг другу, индуктивность уменьшается.Когда они становятся полностью противоположными друг другу, магнитные поля нейтрализуют друг друга, и общая индуктивность минимальна.

Связанное сообщение:

Что такое индуктор — его работа, параметры, факторы и применение

Катушка индуктивности и его работа, параметры, факторы и применение

Катушка индуктивности — один из наиболее часто используемых электрических компонентов в цепи. Его называют дросселем, змеевиком или реактором.

Индуктор:

Катушка индуктивности — это пассивный электрический компонент с двумя выводами, который накапливает энергию в магнитном поле .Это магнитное поле создается за счет протекания через него тока.

Он в основном состоит из катушки, окружающей сердечник. Каждая катушка по сути является индуктором. Изменение тока через катушку создает вокруг нее магнитное поле. Это магнитное поле, согласно закону Ленца , индуцирует ЭДС на катушке, противоположную направлению входного тока. Таким образом, индуктор препятствует любому изменению тока питания.

Индуктивность:

Индуктивность — это способность или свойство индуктора создавать электродвижущую силу (ЭДС или напряжение) из-за изменения электрического тока.

Это отношение напряжения к скорости изменения тока через индуктор.

L = V / (di / dt)

Единицей индуктивности СИ является Генри , названная в честь американского ученого Джозефа Генри. Его эквивалент — Вебер / Ампер.

1 Генри — это величина индуктивности, когда изменение тока в катушке на 1 ампер в секунду создает ЭДС в 1 вольт. Он обозначается H.

Индуктивность катушки индуктивности зависит от многих факторов, которые кратко обсуждаются ниже.Индукторы обычно имеют индуктивность от 1 мкГн до 20Гн.

Обозначение индуктора:

Существуют различные типы индукторов. На схеме они обозначены различными символами. Обозначения некоторых индукторов приведены ниже:

Работа индуктора:

Согласно правилу электромагнетизма, закон Эрстеда , когда постоянный ток проходит через прямой проводник, вокруг него создается магнитное поле. Сила магнитного поля зависит от тока питания.Если ток через проводник изменяется, результирующее магнитное поле также изменится. Создаваемое магнитное поле перпендикулярно проводнику.

Направление создаваемого магнитного поля можно определить с помощью правила для правой руки Флеминга или правила для правой руки. Согните палец, как будто вы держите проводник, и направьте большой палец в сторону тока. Большой палец показывает направление тока, а фигурные пальцы показывают направление магнитного поля вокруг проводника.

Как известно, индуктор — это проводник, обернутый в виде катушки. Изменяющееся магнитное поле создается путем изменения тока, проходящего через него. Изменяющееся магнитное поле заставляет магнитные линии пересекать часть проводника, что вызывает ЭДС в проводах. Это явление известно как самоиндукция.

Согласно Ленцу, эта ЭДС, индуцированная в катушке, противоположна по направлению току питания и препятствует любому изменению тока питания. Чем выше скорость изменения тока питания, тем выше скорость изменения магнитного поля и сильнее встречный индуцированный ток.

Проще говоря, реактивное сопротивление (сопротивление) индуктора увеличивается с увеличением частоты питающей сети. Он увеличивается до такой степени, что полностью блокирует входной ток. Таким образом, катушка индуктивности блокирует переменный ток, в то время как она ведет себя как замыкающая цепь для постоянного тока.

Параметры индуктора:

Параметры любого электронного компонента определяют его производительность и использование. Это дает нам представление о том, как и в какой схеме следует использовать эти компоненты.Некоторые параметры индуктора приведены ниже:

Сопротивление постоянному току (DCR):

Сопротивление индуктора для постоянного тока называется сопротивлением постоянному току.

В идеале, индуктор не должен иметь сопротивления постоянному току (DCR), но имеет тенденцию иметь некоторое сопротивление на уровне сигналов 0 Гц или около него. В схеме оно моделируется как отдельное последовательное сопротивление с индуктором.

Чтобы измерить сопротивление индуктивности постоянному току, подайте постоянное напряжение и измерьте ток через него. Затем рассчитайте сопротивление, используя закон Ома для данного напряжения и тока.

R _DC = V / I

Обычно это около нескольких Ом. Сопротивление индуктивности постоянному току зависит от длины и площади поперечного сечения используемого провода. Он ниже для катушек индуктивности с низкой стоимостью и выше для катушек с высокой номинальной мощностью.

Ток насыщения:

По сути, увеличение тока через катушку, намотанную вокруг ферромагнитного сердечника, увеличивает создаваемый в нем поток. В определенный момент сердечник полностью насыщается, и увеличение тока не приводит к увеличению потока в сердечнике.Таким образом, ток, при котором сердечник становится насыщенным, известен как ток насыщения катушки индуктивности.

Превышение тока насыщения снижает проницаемость сердечника. Это впоследствии приводит к резкому уменьшению индуктивности индуктора. Снижение индуктивности при токе насыщения составляет от 10 до 20%.

Помните, что только ферромагнитные материалы могут иметь внутри магнитный поток. Таким образом, индуктор с воздушным сердечником не имеет тока насыщения.

Номинальный ток:

Это максимальный номинальный ток, который провод, используемый в обмотке индуктора, может выдерживать при определенной температуре.Индуктор может безопасно работать при этом номинальном токе, не повреждая обмотку.

Превышение номинального тока индуктора приведет к термическому повреждению изоляции обмоток, вызывая короткое замыкание витков (что в конечном итоге приведет к разрушению всего устройства).

Установившийся ток через катушку индуктивности не должен превышать номинальный ток индуктора.

Проницаемость сердечника:

Проницаемость сердечника играет жизненно важную роль в индуктивности катушки индуктивности.Увеличение проницаемости сердечника увеличивает индуктивность. Размер, форма и материал сердечника влияют на индуктивность.

Собственная емкость:

Как мы знаем, в катушке индуктора есть несколько витков. Между каждым из этих витков есть емкость, потому что витки находятся в непосредственной близости и имеют другой потенциал (только в переменном токе, потому что в постоянном токе обмотка короткая).

При увеличении частоты увеличивается индуктивное реактивное сопротивление и уменьшается емкостное реактивное сопротивление.Благодаря чему индуктор работает как конденсатор.

Чтобы уменьшить собственную емкость, витки в обмотке высокочастотных катушек индуктивности расположены далеко друг от друга.

Саморезонансная частота:

Как мы уже установили, между витками катушки есть емкость. Эта емкость создает параллельную LC-цепь.

При увеличении частоты наступает момент, когда индуктивное реактивное сопротивление становится равным емкостному реактивному сопротивлению. Эта частота известна как резонансная частота.

Катушка индуктивности имеет очень высокий импеданс на резонансной частоте и выглядит как разомкнутая цепь.

Увеличение частоты выше резонансной приведет к уменьшению емкостного реактивного сопротивления, и катушка индуктивности начнет вести себя как конденсатор. Чтобы избежать этой проблемы, индукторы используются ниже их собственной резонансной частоты.

Потери мощности в индукторе:

Потери в меди

Потери, возникающие из-за сопротивления обмотки катушки индуктивности, называются потерями в меди.Эти потери зависят от тока, протекающего через индуктор.

Потери в меди = I ² R

Гистерезисные потери

Потери мощности из-за реверсивного магнитного поля в сердечнике называются гистерезисными потерями.

Во время положительного полупериода сердечник намагничивается и насыщается. Во время отрицательного полупериода сердечник не размагничивается немедленно, а тратит некоторую энергию в сердечнике.

Различные материалы сердечника имеют разные коэффициенты гистерезиса.Материалы с низким коэффициентом гистерезиса имеют низкие гистерезисные потери.

Потери на вихревые токи

Ток, индуцируемый в сердечнике индуктора из-за окружающего его магнитного поля, называется вихревым током. Потери из-за этого тока называются потерями на вихревые токи.

Эти потери можно минимизировать, используя ламинированный сердечник.

Факторы, влияющие на индуктивность индуктора:

Индуктивность — это результат действия магнитного поля из-за силы тока на виток в катушке.Есть 4 основных фактора, которые влияют на индуктивность катушки индуктивности. Каждый из них подробно описан ниже;

Длина катушки:

Предположим, что все остальные факторы остаются неизменными, увеличение длины катушки уменьшает индуктивность катушки индуктивности.

Из-за увеличения длины катушки возникает большее сопротивление магнитному полю, создаваемому током на оборот.

Площадь поперечного сечения катушки

Если все остальные коэффициенты остаются неизменными, увеличение площади поперечного сечения катушки увеличивает индуктивность индуктора.

Из-за увеличения площади поперечного сечения создается меньшее сопротивление для создаваемого магнитного поля.

Количество витков

Магнитное поле создается за счет протекания тока в этих витках, поэтому увеличение числа витков увеличивает общее магнитное поле. Таким образом увеличивается индуктивность катушки.

Проницаемость сердечника:

Проницаемость сердечника увеличивает магнитное поле катушки в сто раз.Таким образом, наличие сердечника с высокой магнитной проницаемостью увеличивает индуктивность той же катушки.

Типы индукторов

Вот подробный пост о различных типах индукторов, таких как соленоиды, дроссели, фиксированные и регулируемые индукторы с их применением.

Применение индуктора

Частотно-селективные схемы (фильтры)

Катушка индуктивности вместе с резистором и конденсатором могут использоваться в различных частотных фильтрах, таких как фильтр верхних и нижних частот, полосовой и полосовой фильтр.

Эти частотные фильтры используются для выделения ненужной частотной составляющей из сигнала.

Связанные сообщения:

Схема настройки:

Индуктор в сочетании с конденсатором используется в схеме настройки в радио и телевидении и т. Д. Для выбора желаемой частоты.

Датчик:

Индуктор используется в датчиках для обнаружения объекта в непосредственной близости без какого-либо физического контакта. Катушка индуктивности, как мы знаем, создает вокруг себя магнитное поле, когда через нее протекает ток или любое изменение магнитного поля вызывает индуцированный ток в катушке индуктивности.

Любой металлический объект рядом с индуктором нарушает его магнитное поле. Изменение магнитного поля вызовет ток в индукторе. Любое изменение тока можно обнаружить, подключив его к цепи измерения тока. Таким образом, с помощью этой техники мы можем обнаружить любой металлический объект.

Индуктивный датчик приближения и датчик дорожного движения с индукционной петлей являются наиболее распространенными индуктивными датчиками. Оба они используются для обнаружения объекта, в то время как последний используется для определения количества трафика на оживленном перекрестке.Данные трафика используются для эффективного управления сигналами.

Трансформаторы

Трансформатор представляет собой две отдельные катушки индуктивности в непосредственной близости с общим сердечником, который использует магнитный поток, создаваемый одной катушкой, и индуцирует ЭДС в другой катушке за счет взаимной индукции.

Трансформаторы используются для повышения или понижения напряжения при передаче энергии.

Электромагнитное реле:

Электромагнитное реле — это электронный переключатель, который имеет индуктивную катушку, которая создает магнитное поле, когда катушка находится под напряжением.Это магнитное поле сближает контакты клеммы, позволяя течь току.

Асинхронные двигатели

В асинхронном двигателе ротор вращается за счет вращающегося магнитного поля, создаваемого обмоткой статора. Скорость его ротора зависит от вращающегося магнитного поля, которое зависит от частоты питания. Таким образом, единственный способ изменить скорость — использовать индуктор.

Связанное сообщение:

Какие типы индукторов доступны в электрических?

Доступны различные типы индукторов в зависимости от размеров и номиналов.Их физические размеры варьируются от крошечных до огромных трансформаторов, в зависимости от потребляемой мощности и частоты используемого переменного тока. Как один из основных компонентов, используемых в электронике, катушки индуктивности широко используются в гораздо более широких областях применения, таких как управление сигналами, устранение шума, стабилизация напряжения, силовое электронное оборудование, автомобильные операции и т. Д. В настоящее время совершенствование методов проектирования индукторов значительно повышает производительность на остальная часть схемы.

Типы индукторов

Различные типы индукторов

Для разнообразного электронного компонента, используемого в широком диапазоне приложений, требуются различные типы индукторов.Они бывают разных форм, размеров, включая проволочные и многослойные индукторы. Различные типы индукторов включают высокочастотные индукторы, индукторы линии питания или силовые индукторы и индукторы для общих цепей. Дифференциация индукторов зависит от типа обмотки и используемого сердечника.

• Индукторы с воздушным сердечником

  Индуктор с воздушным сердечником

В этом типе индукторов сердечник полностью отсутствует. Эти катушки индуктивности обеспечивают путь магнитного потока с высоким сопротивлением, следовательно, меньшую индуктивность.Катушки индуктивности с воздушным сердечником имеют большие катушки для обеспечения более высокой плотности потока. Они используются в высокочастотных приложениях, включая теле- и радиоприемники.

• Индукторы с ферромагнитным или железным сердечником

Катушки индуктивности с железным сердечником

Благодаря своей более высокой магнитной проницаемости они обладают высокой индуктивностью. Это мощные индукторы, но их пропускная способность по более высокой частоте ограничена из-за гистерезиса и потерь на вихревые токи.

Конструкции трансформаторов являются примерами этого типа.

• Катушки индуктивности с ферритовым сердечником

  Катушки индуктивности с ферритовым сердечником

Это различные типы катушек индуктивности, которые обеспечивают снижение стоимости и низкие потери в сердечнике на высоких частотах. Феррит — это металлооксидная керамика на основе смеси оксида железа Fe2O3. Мягкие ферриты используются в конструкции сердечника для уменьшения потерь на гистерезис.

Индукторы с тороидальным сердечником

В этих индукторах катушка намотана на тороидальный кольцевой формирователь.У этого типа индуктора очень низкая утечка магнитного потока. Однако для создания индуктора этого типа требуются специальные намоточные машины. Иногда для уменьшения потерь в этой конструкции также используется ферритовый сердечник.

• Катушки индуктивности

  Катушки индуктивности

В этом типе катушка намотана на катушку. Конструкции катушечных индукторов сильно различаются по номинальной мощности, уровням напряжения и тока, рабочей частоте и т. Д. Они в основном используются в импульсных источниках питания и преобразователях мощности.

Многослойные индукторы

Многослойные индукторы содержат два рисунка проводящих катушек, которые расположены в два слоя в верхней части многослойного корпуса. Катушки последовательно соединены электрически последовательно с еще двумя рисунками проводящих катушек, расположенными в нижней части многослойного корпуса. Они в основном используются в системах мобильной связи и в приложениях для подавления шума.

• Тонкопленочные индукторы

  Тонкопленочные индукторы

Они полностью отличаются от обычных индукторов чипового типа, намотанных медным проводом.В этом типе крошечные индукторы формируются с использованием тонкопленочной обработки для создания индуктора микросхемы для высокочастотных приложений, диапазон которых составляет примерно от нано Генри.

Как работает индуктор?

Дроссель часто называют резистором переменного тока. Он сопротивляется изменениям тока и накапливает энергию в виде магнитного поля. Они просты по конструкции и состоят из витков медной проволоки, намотанной на сердечник. Этот сердечник может быть магнитным или воздушным. Различные типы индукторов могут использоваться в сложных приложениях, таких как беспроводная передача энергии.

Работа индуктора

Магнитопроводы могут быть тороидальными или E-типа. Для этого сердечника используются такие материалы, как керамика, феррит, железо. Катушка, по которой проходит электрический ток, создает магнитное поле вокруг проводника. Если сердечник помещен внутри катушки, образуется больше магнитных линий, при условии использования сердечника с высокой проницаемостью.

Магнитное поле индуцирует ЭДС в катушке, что приводит к протеканию тока. Согласно закону Ленца, индуцированный ток противодействует причине, которой является приложенное напряжение.Следовательно, индуктор противодействует изменению входного тока, которое приводит к изменению магнитного поля. Это уменьшение протекания тока из-за индукции называется индуктивным реактивным сопротивлением. Индуктивное реактивное сопротивление увеличится при увеличении числа витков в катушке. Он также сохраняет энергию в виде магнитного поля в процессе зарядки и разрядки и высвобождает энергию при переключении цепи. Области применения катушек индуктивности включают аналоговые схемы, обработку сигналов и т. Д.

Факторы, влияющие на индуктивность индуктора

Возможность создания магнитных линий называется индуктивностью.Стандартная единица индуктивности — Генри. Величина развиваемого магнитного потока или индуктивность различных типов индукторов зависит от четырех основных факторов, обсуждаемых ниже.

• Число витков в катушке

Если число витков больше, создается большее магнитное поле, что приводит к большей индуктивности. Чем меньше витков, тем меньше индуктивность.

Если материал, используемый для сердечника, имеет высокую магнитную проницаемость, индуктивность индуктора будет выше.Это связано с тем, что материалы с высокой проницаемостью обеспечивают путь для магнитного потока с низким сопротивлением.

• Площадь поперечного сечения катушки

Большая площадь поперечного сечения приводит к большей индуктивности, поскольку это обеспечивает меньшее сопротивление магнитному потоку с точки зрения площади.

Чем длиннее катушка, тем меньше будет индуктивность. Это потому, что для данной величины поля сила противодействия магнитному потоку больше.

Фиксированная катушка индуктивности не позволяет пользователю изменять индуктивность после ее разработки.Но можно изменять индуктивность с помощью регулируемых катушек индуктивности, изменяя количество витков в любой момент времени или изменяя материал сердечника внутри и снаружи катушки.

Потери мощности в индукторе

Мощность, рассеиваемая в индукторе, в основном обусловлена ​​двумя источниками: сердечником индуктора и обмотками.

Различные сердечники индуктора

Сердечник индуктора: Потери энергии в сердечнике индуктора возникают из-за гистерезиса и потерь на вихревые токи. Магнитное поле, приложенное к магнитному материалу, увеличивается, переходит до уровня насыщения, а затем уменьшается.Но при уменьшении не отслеживает первоначальный путь. Это вызывает гистерезисные потери. Меньшее значение коэффициента гистерезиса материалов сердечника приводит к низким гистерезисным потерям.

Другой тип потерь в сердечнике — это потери на вихревые токи. Эти вихревые токи индуцируются в материале сердечника из-за изменения скорости магнитного поля в соответствии с законом Ленца. Вихретоковые потери намного меньше потерь на гистерезис. Эти потери минимизированы за счет использования материалов с низким коэффициентом гистерезиса и многослойного сердечника.2 * R) займет место в обмотках. Но с увеличением частоты увеличивается сопротивление намотки из-за скин-эффекта. Скин-эффект заставляет ток концентрироваться на поверхности проводника, а не на его центрах. Таким образом, эффективная площадь токонесущей области уменьшается.

Также индуцированные в обмотках вихревые токи вызывают индукцию тока в соседних проводниках, что называется эффектом близости.

Из-за перекрывающихся проводников в катушках, эффект близости приводит к увеличению сопротивления проводника выше, чем в случае скин-эффекта.Потери в обмотках снижаются с помощью передовых технологий намотки, таких как обмотки из фасонной фольги и проволоки из тонкой проволоки.

Надеюсь, моя статья была информативной и интригующей. Итак, вот вам основной вопрос: какова роль индукторов в электрических цепях?

Пожалуйста, дайте свой ответ в разделе комментариев ниже. Вы также можете поделиться своим мнением об этой статье и идеях.

Фото:

Различные индукторы от 1.bp.blogspot
Катушки индуктивности с воздушным сердечником от i01.i.aliimg
Индукторы с ферромагнитным сердечником или железным сердечником от Agilemagco
Катушки индуктивности с ферритовым сердечником от falconacoustics
Катушечные индукторы от electrovision Многослойные индукторы
от electronicproducts
Тонкопленочные индукторы от microfabnh
Как работают индукторы от dw1310 с помощью индуктора i01-Differentheating .i.aliimg
Обмотка индуктора by stonessoundstudio

Что такое индуктор и индуктивность? — Формулы для расчета индуктивности

Прежде чем узнать определение и работу индуктора, мы должны знать, что такое индуктивность.Всякий раз, когда изменяющийся поток связан с катушкой проводника, возникает ЭДС. Если изменяющийся поток связан с катушкой проводника, в нем будет индуцироваться электромагнитная сила (ЭДС). Индуктивность катушки можно определить как свойство катушки индуцировать электромагнитную силу из-за изменяющегося потока, связанного с ней. По этой причине все электрические катушки можно назвать индукторами. В качестве альтернативы можно определить катушку индуктивности, поскольку это один из типов устройств, которые используются для хранения энергии в виде магнитного поля.В этой статье представлена ​​краткая информация о том, что такое индуктор, работа, расчет проводимости и применение.

Индуктор и расчет индуктивности

Что такое индуктор?

Катушка индуктивности также называется реактором, катушкой и дросселем. Это двухконтактный электрический компонент, используемый в различных электрических и электронных схемах. Индуктор используется для хранения энергии в виде магнитного поля. Он состоит из провода, обычно скрученного в катушку. Когда через него проходит ток, энергия временно сохраняется в катушке.Высший индуктор равен короткому замыканию для постоянного тока и обеспечивает силу, противоположную переменному току, которая зависит от частоты тока. Противодействие протеканию тока в катушке индуктивности связано с частотой тока, протекающего через нее. Иногда катушки индуктивности обозначают как «катушки», потому что физическая конструкция максимальных катушек индуктивности спроектирована с использованием намотанных секций провода.

Индуктор

Конструкция индуктора

Катушка индуктивности обычно состоит из катушки с проводящим материалом, обычно защищенной медной проволокой, покрытой пластиком или ферромагнитным материалом.Высокая магнитная проницаемость ферромагнитного сердечника увеличивает магнитное поле и полностью ограничивает его индуктивностью, тем самым увеличивая индуктивность. Низкочастотные индукторы сконструированы как трансформаторы, с центром из электротехнической стали, ламинированной для предотвращения вихревых токов.

Мягкие ферриты широко используются для сердечников выше звуковых частот. Между тем, они не исключают больших потерь энергии на высоких частотах. Индукторы бывают разных форм. Большинство индукторов спроектированы с магнитным проводом, покрытым вокруг ферритовой катушки с проводом, видимым снаружи, в то время как некоторые из них полностью покрывают провод ферритом и считаются «экранированными».Некоторые виды индукторов имеют сменный сердечник, который позволяет изменять индуктивность.

Конструкция индуктора

Небольшие индукторы можно закрепить непосредственно на печатной плате, разместив след в изогнутом исполнении. Катушки индуктивности малой стоимости также могут быть построены на ИС (интегральных схемах) с использованием тех же процедур, которые используются для изготовления транзисторов. Однако небольшие размеры ограничивают индуктивность, и это обычное явление в различных схемах, таких как гиратор, который включает в себя конденсатор и активные компоненты, которые работают аналогично катушке индуктивности.

Эквивалентная схема индуктора

Катушка индуктивности состоит из физических компонентов, и когда эти устройства присутствуют в цепи переменного тока, они имеют чистую индуктивность. Общая схема индуктора показана ниже. Он состоит из идеального индуктора с параллельным резистивным компонентом, который реагирует на переменный ток. Резистивная составляющая постоянного тока включена последовательно с катушкой индуктивности, а конденсатор помещен через всю сборку и означает емкость, существующую из-за близости обмоток катушки.

Эквивалентная цепь индуктивности

Формулы для расчета индуктивности

Следующие размерные переменные и физические константы используются для применения к формулам. Единицы для формул также указаны в конце уравнений. Например, [дюйм, мкГн] означает, что длина указана в дюймах, а индуктивность — в единицах Генри.

• Емкость обозначена C
• Индуктивность обозначена L
• Число витков обозначено N
• Энергия обозначена W
• Относительная диэлектрическая проницаемость обозначена εr
• Значение ε0 равно 8.85 x 10-12 Ф / м Относительная проницаемость обозначается как µr
• Значение µ0 составляет 4π x 10-7 H / м
• Один метр равен 3,2808 фута, а один фут равен 0,3048 метра
• Один мм равен равно 0,03937 дюйма, а один дюйм равен 25,4 мм.
• Кроме того, точки используются для указания умножения во избежание двусмысленности.

Формулы для расчета индуктивности для последовательного и параллельного подключения катушек индуктивности показаны ниже. А также приводится дополнительное уравнение для различных конфигураций индукторов.

Индуктивность для последовательно соединенных индукторов

В последовательно соединенных индукторах общая индуктивность равна сумме отдельных индуктивностей

Катушки индуктивности в серии

LTобщ = L1 + L2 + L3 + …………. + LN [H]

Индуктивность для параллельно соединенных катушек индуктивности

Общая индуктивность параллельно соединенных катушек индуктивности эквивалентна общей сумме обратных величин отдельных индуктивностей.

Параллельно подключенные индукторы

1 / Ltotal = 1 / L1 + 1 / L2 + ………… + 1 / LN [H]

Индуктивность для индукторов прямоугольного сечения

Приведена формула индуктивности для индуктора прямоугольного сечения ниже

Катушки индуктивности прямоугольного сечения

L = 0.00508.μr. N2.h.ln (b / a) [дюйм, мкГн]

Индуктивность коаксиального кабеля

Формула индуктивности для индуктивности коаксиального кабеля приведена ниже

Индуктивность коаксиального кабеля

L = μ0. μr.l / 2.π. ln (b / a) [дюйм, мкГн]
L = 0,140.l.μr.l / 2π. log10 (b / a) [фут, мкГн]
L = 0,0427. l .μr. log10 (b / a) [м, мкГн]

Индуктивность прямого провода

Следующие уравнения используются, когда длина провода больше его диаметра. Следующая формула используется для низких частот — примерно до VHF

. Индуктивность прямого провода

L = 0.00508. л. μr. [ln (2.l / a) -0.75] [дюйм, мкГн]

Следующее уравнение используется для VHF выше, скин-эффект влияет на 3/4 в приведенном выше уравнении, чтобы получить единицу.