Л5

Лекція №5
Тема 4. Котушки індуктивності та дроселі, їх класифікація, умовні позначення та основні електричні параметри.
1. Загальні відомості
2. Класифікація і умовне графічне позначення котушок індуктивності
3. Основні параметри котушок індуктивності
4. Дроселі, особливості застосування

Котушка індуктивності – являє собою кручену, спіральну або гвинтоспіральну котушку з одножильного або багатожильного ізольованого проводу, що має значну індуктивність при відносно малій ємності та малому активному опорі, здатна накопичувати електромагнітну енергію у власному магнітному полі.
Індуктивність – коефіцієнт пропорційності між магнітним потоком
(Тл = Вб ⸳ м2), створюваним струмом будь-якого витка, і величиною цього струму
За одиницю вимірювання індуктивності в Міжнародній системі СІ прийнята Генрі [Гн/H]. Ця одиниця досить велика, тому на практиці частіше застосовуються більш дрібні одиниці індуктивності: мілігенрі 10-3 [мГн/mH], мікрогенрі 10-6 [мкГн/μH].

XL = ωL
При протіканні струму через котушку індуктивності в ній накопичується енергія, зосереджена в електромагнітному полі, що дорівнює роботі, яку необхідно зробити для встановлення поточного струму I. Величина цієї енергії дорівнює
Якщо струм в колі різко змінюється (розмикання контактів, зміна полярності сигналу, зміна навантаження) на виводах котушки виникає сплеск ЕРС самоіндукції (протиЕРС), за рахунок якої індуктивність прагне підтримати протікання струму в тому ж напрямі

За конструктивним виконанням котушки бувають одношаровими і багатошаровими, з каркасом і без нього, з осердям і без нього, екрановані і неекрановані, циліндричні, тороїдні і плоскі, а за технологією виготовлення - намотані, друковані та тонкоплівкові.
За призначенням і областю застосування котушки індуктивності поділяють на чотири групи: контурні котушки, котушки зв'язку, варіометри і дроселі.
Контурні котушки спільно з конденсаторами складають коливальний контур. До контурних котушок висувають високі вимоги, оскільки їх якість визначає параметри коливального контуру, а, отже, і вихідні параметри радіоприймача. Конструкція їх визначається робочою частотою або діапазоном частот, а також коливальною потужністю в контурі.

Котушки зв'язку застосовують для індуктивного зв'язку між окремими колами і каскадами. Такий зв'язок дозволяє розділити по постійному струму кола бази і колектора та ін. До котушок зв'язку не висувають жорстких вимог по добротності і точності.
Варіометри - це такі котушки, в яких передбачена можливість зміни індуктивності в процесі експлуатації для перебудови коливальних контурів. Вони складаються з двох котушок, з'єднаних послідовно. Одна з котушок нерухома (статор), інша розташовується всередині першої та обертається (ротор). При зміні положення ротора відносно статора змінюється величина взаємоіндукції, а отже, індуктивність варіометра.
Дроселі застосовують в колах фільтрації живлення електронних пристроїв.
Котушки індуктивності, за виключенням дроселів, не є комплектуючими виробами, тому залежно від конкретного завдання розраховуються і виготовляються індивідуально.

Основні параметри котушок індуктивності
Номінальна індуктивність котушки - значення індуктивності, яке є вихідним для відліку відхилень.
Допустиме відхилення індуктивності котушки - різниця між граничним і номінальним значеннями індуктивності.
Номінальна добротність котушки індуктивності - значення добротності при номінальному значенні індуктивності.
Добротність характеризує відносні втрати потужності в котушці і визначає якість котушки індуктивності, використовуваної в коливальному контурі
Значення добротності залежить від частоти. За відсутності феромагнітного магнітопроводу і малої ємності С добротність залежить від співвідношення між індуктивністю L і активним опором проводу Rпр. Для зниження активного опору проводу обмотки котушок намотують досить товстим проводом, застосовуючи спеціальний багатожильний провід, а для роботи на високих частотах покривають його сріблом.

Температурний коефіцієнт індуктивності котушки (ТКL) - відносна зміна індуктивності котушки при зміні температури
де L0 – початкове значення індуктивності котушки;
ΔL – зміна індуктивності;
ΔT – зміна температури котушки.
Власна ємність котушки індуктивності - електрична ємність, яка становить з її індуктивністю резонансний контур, виміряна на частоті власного резонансу.
Поряд з індуктивністю L реальні котушки індуктивності включають опір проводу Rпр, втрати в магнітопроводі Rвт і ємність С. Для проведення електротехнічних розрахунків використовують одну з еквівалентних схем (рис). Слід зазначити, що L і L', Rвт і R'вт не рівні один одному і повинні бути приведені до певної схеми.

Дросель - котушка індуктивності, що має високий опір змінному струму і малий опір постійному. Дроселі призначені як для захисту схем по колах живлення від попадання в них наведених високочастотних сигналів, так і щоб уникнути засмічення мережі живлення електромагнітними перешкодами. Для зменшення масогабаритних параметрів зазвичай намотуються на металеве або феритове осердя, найбільш часто використовують тороїдний або гантелевидний тип осердя.
Розрізняють дроселі низької і високої частот. Дроселі низької частоти використовують у випрямних пристроях для створення фільтрів, які згладжують пульсації. Їх застосовують тоді, коли джерело живлення повинно віддавати великий струм і потрібно отримати малі пульсації постійної напруги.

Оскільки дросель включають в коло послідовно з опором навантаження, протікання постійного струму може призвести до насичення сердечника. Це призводить до суттєвого зменшення індуктивності дроселя, а, отже, і до збільшення швидкості наростання струму, тобто ефективність дроселя різко знижується. Щоб уникнути насичення в магнітопроводі роблять невеликий (0,05 ...0,1 мм) повітряний зазор або застосовують сердечники з розпорошеного заліза і т.п.
Дроселі високої частоти призначені для роботи в високочастотних електронних колах. Вони повинні мати мінімально можливу ємність, для забезпечення якої котушки індуктивності намотують на діелектричний каркас в навал або з певним кроком намотки.

Простіша схема використання дроселя
ФНЧ
L = 200 мГн