Induktoren

Induktivitäten ermöglichen die Speicherung elektrischer Energie in einem Magnetfeld. Typische Anwendungen sind Glättungsfilter und verschiedene selektive Schaltungen.

Die elektrischen Eigenschaften von Induktionsspulen werden durch ihr Design, die Eigenschaften des Materials des Magnetkerns und seiner Konfiguration sowie die Anzahl der Spulenwindungen bestimmt.

Nachfolgend sind die wichtigsten Faktoren aufgeführt, die bei der Auswahl eines Induktors zu berücksichtigen sind:

a) der erforderliche Wert der Induktivität (H, mH, mkГ-n. nHn),

b) maximaler Spulenstrom. Hohe Ströme sind sehr gefährlich, da sie durch übermäßige Erwärmung die Isolierung der Wicklungen beschädigen. Darüber hinaus kann es bei einem zu großen Strom zu einer Sättigung des Magnetkreises mit dem Magnetfluss kommen, was zu einer deutlichen Verringerung der Induktivität führt.

(c) die Genauigkeit der Induktivität,

d) Temperaturkoeffizient der Induktivität,

e) Stabilität bestimmt durch die Abhängigkeit der Induktivität von äußeren Faktoren,

f) Wirkwiderstand des Wickeldrahtes,

g) Q-Faktor der Spule. Sie wird üblicherweise bei der Betriebsfrequenz als Verhältnis von induktivem und aktivem Widerstand definiert.

h) Frequenzbereich der Spule.

Derzeit werden HF-Induktivitäten für feste Frequenzwerte mit Induktivitäten von 1 μH bis 10 mH hergestellt. Für die Abstimmung von Schwingkreisen ist es wünschenswert, Spulen mit einstellbarer Induktivität zu haben.

In Instrumentenstimmkreisen werden einschichtige Induktoren mit offenem Magnetkreis verwendet.

Mehrschichtige offene Magnetkreiswicklungen werden in Filtern und Hochfrequenztransformatoren verwendet. Gepanzerte Mehrschichtinduktivitäten mit Ferritkern werden in Tief- und Mittelpassfiltern und Transformatoren verwendet, und ähnliche Wicklungen, jedoch mit Stahlkern, werden in Glättungsdrosseln und Tiefpassfiltern verwendet.

Induktorformeln

Die wichtigsten Näherungsbeziehungen, die beim Entwurf von Induktoren verwendet werden, sind wie folgt.

1. Die Parameter von einschichtigen Induktoren, bei denen das Verhältnis von Länge zu Durchmesser größer als 5 ist, sind definiert als

wobei L – Induktivität, μH, M – Anzahl der Windungen, d – Spulendurchmesser, cm, l – Wicklungslänge, siehe

2. Die Parameter von Mehrschichtinduktoren, bei denen das Verhältnis von Durchmesser zu Länge größer als 1 ist, sind definiert als

wo L – Induktivität, μH, n – die Anzahl der Windungen, dm – der durchschnittliche Durchmesser der Spule, cm, e – Dicke der Spule, siehe

Ein- und mehrschichtige Spulen mit offenem Ferrit-Magnetkreis weisen je nach Eigenschaften und Konfiguration des Kerns eine 1,5- bis 3-fache Induktivität auf. Messingkern statt Ferritkern platziert. reduziert die Induktivität um bis zu 60–90 % im Vergleich zum kernlosen Wert.

Um die Anzahl der Windungen bei gleichbleibender Induktivität zu reduzieren, kann ein Ferritkern verwendet werden.

Bei der Herstellung von Spulen mit einer Induktivität von 100 μH bis 100 mH für niedrige und mittlere Frequenzen empfiehlt sich die Verwendung von Kernferritpanzerkernen der KM-Serie. In diesem Fall besteht der Magnetkreis aus zwei nebeneinander montierten Bechern, an denen eine einteilige Spule, zwei Befestigungsklammern und eine Einstellstange befestigt sind.

Aus den Formeln lässt sich die benötigte Induktivität und die Windungszahl berechnen

Dabei ist N die Anzahl der Windungen, L die Induktivität nH, Al der Induktivitätskoeffizient nH/vit.

Denken Sie immer daran, dass Sie vor der Berechnung der Induktivität die Anzahl der Windungen bestimmen müssen, die auf eine bestimmte Spule passen.

Je kleiner der Durchmesser des Drahtes ist, desto größer ist die Anzahl der Windungen, aber desto größer ist auch der Widerstand des Drahtes und natürlich seine Erwärmung aufgrund der freigesetzten Leistung gleich Az2R... Der Effektivwert des Spulenstroms sollte nicht sein 100 mA bei einem Draht mit einem Durchmesser von 0,2 mm überschreiten. 750 mA – für 0,5 mm und 4 A – für 1 mm.

Kleine Hinweise und Tipps

Die Induktivität von Stahlkernwicklungen nimmt sehr schnell ab, wenn der Gleichstrom in der Wicklung zunimmt. Dies sollte insbesondere bei der Entwicklung von Glättungsfiltern für die Stromversorgung berücksichtigt werden.

Der maximale Strom des Induktors hängt von der Umgebungstemperatur ab und kann bei steigender Temperatur verringert werden. Um einen zuverlässigen Betrieb des Gerätes zu gewährleisten, muss daher eine große Stromreserve bereitgestellt werden.

Ferrit-Ringkerne eignen sich zur Herstellung von Filtern und Transformatoren über 30 MHz. In diesem Fall bestehen die Wicklungen nur aus wenigen Windungen.

Bei der Verwendung irgendeiner Art von Draht wird ein Teil der magnetischen Feldlinien nicht entlang des Magnetkreises, sondern durch den Raum um ihn herum geschlossen. Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt bei offenen Magnetkreisen. Beachten Sie, dass diese magnetischen Streufelder Störquellen darstellen. Daher müssen die Kerne so im Gerät platziert werden, dass diese Störungen so weit wie möglich reduziert werden.

Induktivitäten haben eine gewisse parasitäre Kapazität, die in Kombination mit der Induktivität der Spule einen Schwingkreis bildet. Die Resonanzfrequenz einer solchen Schaltung für verschiedene Arten von Induktoren kann zwischen 20 kHz und 100 MHz variieren.