Дроссель в цепи переменного тока: Дроссель переменного тока и его расчёт

Содержание

Дроссель переменного тока и его расчёт

Всем доброго времени суток! В прошлой статье я рассказал о дросселях сглаживающих фильтров и изложил принцип их расчёта. Однако такие типы дросселей в бытовой технике применяются не очень часто, так как в маломощных устройствах зачастую эффективнее использовать ёмкостные фильтры. Наиболее часто в электронных устройствах применяют другой вид дросселей – дроссели переменного тока. Об их особенностях, принципах работы и расчёте параметров таких дросселей пойдёт речь в этой статье.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Особенности работы дросселя переменного тока

Дроссель переменного тока, так же как и любой другой дроссель представляет собой катушку индуктивности с ферромагнитным сердечником. Данный тип дросселя включается последовательно с нагрузкой, аналогично сглаживающему дросселю, но в отличие от него, протекающий ток через дроссель переменного тока не имеет постоянного тока подмагничивания. В связи с этим дроссель переменного тока широко применяется в балластных и токоограничительных цепях, мощных антенных и фильтрующих устройствах, а так же в различных импульсных преобразователях напряжения.

В независимости от применения дросселя в схеме его работа основана на зависимости его реактивного сопротивления X_L от частоты f протекающего через него тока I_H и падении напряжения на дросселе U_L

Дроссель переменного тока.

Таким образом, величина напряжения на дросселе U_L определяется индуктивностью дросселя L и параметрами тока, протекающего через дроссель: частота тока f и значение тока в цепи I_H.

Влияние немагнитного зазора на дроссель

В предыдущих статьях я рассказывал о негативном влиянии насыщения сердечника на снижение магнитной проницаемости μ

e и индуктивности дросселя L, которые приводят к искажению формы тока протекающего через дроссель.

Форма тока, протекающего через дроссель: для ненасыщенного сердечника (1) и для насыщенного сердечника (2).

На данном рисунке изображено искажение формы тока синусоидального напряжения при работе дросселя на насыщенном и ненасыщенном участке кривой намагничивания. Степень искажения формы напряжения зависит также от отношения реактивного сопротивления дросселя к активному сопротивлению нагрузки X_L/R_H. То есть при насыщении сердечника, чем меньше данное соотношение, тем меньше степень искажения формы напряжения. Таким образом, введение немагнитного зазора кроме стабилизации величины индуктивности, в широких пределах изменения тока, позволяет пропустить через дроссель переменный ток без значительных изменений.

Кроме вышеописанных факторов, введение немагнитного зазора приводит к некоторым особенностям, которые необходимо учитывать при разработке и изготовлении дросселей с зазором. Основной особенностью является уширение магнитного потока в зазоре.

Уширение магнитного потока в немагнитном зазоре дросселя: стержень дросселя (слева) и его поперечное сечение (справа). Пунктиром обозначены размеры увеличенного сечения вследствие выпучивания магнитного потока.

Данное явление связанно с тем, что в дросселе с зазором магнитный поток выходит за пределы пространства, находящегося между двух концов разрезанного сердечника, поэтому площадь поперечного сечения в немагнитном зазоре как бы увеличивается.

Размеры уширения сечения зависит от длины обмотки дросселя l_об, площади сечения сердечника S_e и длины немагнитного зазора l_з. Уширение магнитного потока уменьшает магнитное сопротивление цепи и, следовательно, увеличивает индуктивность дросселя. Для учёта уширения магнитного потока и увеличения индуктивности вводится коэффициент выпучивания F, учитывающий уширение магнитного потока в немагнитном зазоре. Поэтому значение индуктивности дросселя будет определятся следующим выражением

где ω – количество витков провода в обмотке,

μ₀ – магнитная постоянная, μ₀ = 4π*10^-7 Гн/м,

μ_е – эквивалентная (относительная) магнитная проницаемость сердечника,

S_е – эквивалентная площадь поперечного сечения сердечника,

l_е – эквивалентная длина магнитной линии сердечника.

l_M – длина магнитной линии в сердечнике.

F – коэффициент, учитывающий уширение магнитного потока в зазоре.

Принципы расчёта дросселей переменного тока

Расчёт дросселя переменного тока ведётся аналогично расчёту сглаживающего дросселя, но с учётом начальных условий. Так для дросселя переменного тока определяющими параметрами являются: требуемая индуктивность L, приложенное напряжение U

L, частота переменного тока f, перегрев дросселя. Кроме этого необходимо определиться с материалом сердечника дросселя, который определят индукцию насыщения B_S и максимальную индукцию в сердечнике B_m, которая для предотвращения насыщения сердечника выбирается из условия

В основе расчётов дросселя переменного тока лежит выражения для определения величина действующего напряжения падающего на дросселе U_L

где f – частота переменного тока,

L – индуктивность дросселя,

I – действующее значение тока дросселя.

Тогда с учетом выражения для индуктивности дросселя с замкнутым сердечником и выражения для максимальной индукции в сердечнике напряжение на дросселе будет зависеть от следующих параметров

где μ_е – эквивалентная магнитная проницаемость сердечника,

μ₀ – магнитная постоянная, μ₀ = 4π•10^-7 Гн/м,

ω – количество витков обмотки дросселя,

S_e – эквивалентное сечение сердечника дросселя,

l_e – эквивалентная длина магнитного пути сердечника дросселя,

B_m – максимальное значение магнитной индукции сердечника,

k_a – коэффициент амплитуды тока (напряжения) дросселя.

Получившееся выражение довольно часто можно встретить под названием основной формулы трансформаторной ЭДС, так как оно устанавливает однозначное соотношение, между ЭДС на зажимах обмотки и числом витков обмотки, при заданной величине магнитной индукции в сердечнике. Тогда при синусоидальном напряжении (коэффициент амплитуды k

a ≈ 1,414) выражение принимает следующий вид

Вернёмся к исходному выражению для напряжения на дросселе U_L, в котором неоднозначным является параметр – количество витков. Данный параметр кроме всего прочего (величины индуктивности L и магнитной проницаемости μ_е сердечника) зависит от размеров магнитопровода, а конкретнее от площади окна S_O, которое можно вычислить по следующему выражению

где I – действующее значение тока дросселя,

ω – количество витков обмотки дросселя,

k_И – коэффициент использования окна сердечника,

j – плотность тока в проводе обмотки.

Параметры k_И и j выбирают аналогично, как и для дросселя сглаживающего фильтра, то есть коэффициент использования окна сердечника k_И ≈ 0,3, а плотность тока j = 5 А/мм².

Тогда выражая из данного выражения количество витков провода ω, получим

Получившееся выражение определяет основное расчётное выражение для определения типоразмера сердечника – произведение площадей сердечника S_eS_O. После преобразования выражения для действующего напряжения на дросселе U

L определяем количество витков обмотки ω и величину немагнитного зазора δ

где μ_е – эквивалентная магнитная проницаемость сердечника,

μ₀ – магнитная постоянная, μ₀ = 4π•10^-7 Гн/м,

S_e – эквивалентное сечение сердечника дросселя,

l_e – эквивалентная длина магнитного пути сердечника дросселя,

B_m – максимальное значение магнитной индукции сердечника,

k_a – коэффициент амплитуды тока (напряжения) дросселя.

Вычисленное количество витков является ориентировочным, так как из-за уширения магнитного потока значение индуктивности оказывается несколько больше при данном количестве витков, что в некоторых случаях является нежелательным. Поэтому необходимо пересчитать витки с учётом коэффициента уширения магнитного потока F

Осталось выбрать сечение обмоточного провода S_П

где S_O – площадь окна используемого сердечника,

k_И – коэффициент использования окна сердечника,

ω – количество витков обмотки дросселя.

Выбор сечения провода необходимо производить, округлив полученное значение до ближайшего номинала, при этом необходимо учитывать, что на высоких частотах возрастают потери мощности в проводе. Поэтому при достаточно высокой частоте необходимо использовать обмоточный провод, состоящий из нескольких жил, при этом диаметр жилы выбирают исходя из глубины скин-слоя δ

где f – частота переменного тока, протекающего через дроссель,

δ – толщина скин-слоя,

d_п – диаметр жилы в обмоточном проводе.

После конструктивного расчёта сердечника и обмотки необходимо проверить тепловой режим работы дросселя – нагрев и перегрев дросселя.

Расчёт дросселя переменного тока

В качестве примера рассчитаем дроссель переменного тока со следующими исходными данными: индуктивность дросселя L = 20 мкГн, частота переменного тока f = 50 кГц, действующее значение тока дросселя I_д = 5 А, температура перегрева ∆Т = 50 °C. Ток, протекающий через дроссель, имеет форму прямоугольных импульсов с коэффициентом заполнения D = 0,5.

В общем случае расчёт сводится к выбору параметров магнитопровода и обмотки, при этом режим работы дросселя должен отвечать заданным условиям, в данном случае, температуре перегрева ∆Т.

1.Выберем типоразмер сердечника соответствующего произведению площадей S_eS_O. Для этого необходимо дополнительно определить действующее напряжение на дросселе U_L, коэффициент амплитуды тока дросселя k_a, коэффициент использования окна сердечника k_И, значение максимальной индукции тока дросселя B_m и плотность тока j.

Так как частота тока достаточно высокая, то в качестве материала магнитопровода выберем феррит марки N87, следовательно, B_m = 0,3. Коэффициент использования окна сердечника и плотность тока выберем соответственно k_И = 0,3 и j = 5 А/мм².

Таким образом, выберем магнитопровод, состоящий из двух половинок типа E 20/10/6 со следующими параметрами: l_e = 93мм, S_e = 32 мм², S_O = 57 мм², V_e = 2980 мм³, S_eS_O = 1824 мм⁴.

Сердечник, состоящий из двух половинок Е 20/10/6, имеет следующие размеры:

L = 20,4 мм, H = 20,2 мм, B = 5,9 мм, h = 14 мм, l₀ = 5,9 мм, l₁ = 4,1 мм.

2.Определим предварительное число витков обмотки дросселя без учёта эффекта уширения магнитного потока

Полученный результат округлим до ближайшего целого, таким образом, количество витков примем ω = 15. С учетом этого определим величину немагнитного зазора сердечника δ

В связи с тем, что прокладка для создания немагнитного зазора прокладывается как между центральными кернами, так и между боковыми, то соответственно толщина прокладки необходимо уменьшить вдвое по сравнению с рассчитанным значением. То есть толщина прокладки должна составлять 0,1…0,12 мм.

В связи с наличием немагнитного зазора происходит уширение магнитного потока и как следствие увеличение индуктивности. Для того чтобы индуктивность дросселя L соответствовала заданной, необходимо пересчитать число витков обмотки ω с учётом коэффициента уширения F

Таким образом, количество витков примем равным ω = 14. Для окончательного расчёта параметров дросселя определим сечение провода с учётом плотности тока j = 5 А/мм².

Как видно сечение провода составляет S_П = 1 мм², данному сечению соответствует провод диаметром d_П = 1,12 мм. Так как частота переменного тока дросселя достаточно высокая, то для снижения потерь мощности вследствие скин-эффекта необходимо использовать литцендрат – провод состоящий из нескольких жил. Диаметр жилы d_Ж не должен превышать удвоенной толщины скин-слоя ∆

В связи с этим для обмотки можно использовать провод, скрученный из 9 жил диаметром 0,38 мм, имеющего суммарное сечение S_П = 1,02 мм².

4.Для завершения расчётов необходимо рассчитать температуру перегрева дросселя ∆Т. Для этого необходимо определить потери мощности в обмотке ∆Р₁ и в сердечнике ∆Р₂, также суммарную площадь охлаждения дросселя.

Мощность потерь в обмотке ∆P₁, зависит от удельного сопротивления проводника (q_Cu = 0,0171 (Ом•мм²)/м), длины обмоточного провода l_пр.об и температурного коэффициента сопротивления меди α_Cu = 0,0038 °C^-1.

где l_в.ср. – средняя длина витка обмотки дросселя,

R_∆_T – сопротивление провода при температуре перегрева.

Для определения потерь мощности в сердечнике ∆P₂ необходимо определить удельные объёмные потери P_V при заданной частоте f, рабочей температуре T и максимальной индукции, создаваемой переменным током в дросселе B_m.

По справочным данным для феррита марки N87, при B_m = 300 мТл, f = 50 кГц и T = 70 °C, объемные потери составляют P_V ≈ 250 кВт/м³ = 0,25•10^-3 Вт/мм³, тогда потери мощности в сердечнике объемом V_e = 2980 мм³ составят

Рассчитаем площади охлаждения сердечника S_С и площадь охлаждения обмотки S_O.

Таким образом, перегрев составляет ∆Т = 48 °С соответствует требуемым условиям, но находится на пределе, поэтому можно порекомендовать снизить максимальное значение индукции B_m путём увеличения количества витков обмотки, или использовать сердечник большего размера.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Дроссель в цепи переменного тока

Катушку индуктивности, используемую для подавления помех, для сглаживания пульсаций тока, для накопления энергии в магнитном поле катушки или сердечника, для развязки частей схемы друг от друга по высокой частоте – называют дросселем или реактором (от нем. drosseln — ограничивать, глушить).

Таким образом, главное назначение дросселя в электрической схеме — задержать на себе ток определенного частотного диапазона или накапливать энергию за определенный период времени в магнитном поле.

Физически ток в катушке не может измениться мгновенно, на это требуется конечное время, – данное положение прямо следует из Правила Ленца. Если бы ток через катушку мог изменяться мгновенно, то на катушке при этом возникало бы бесконечное напряжение. Самоиндукция катушки при изменении тока сама формирует напряжение — ЭДС самоиндукции. Таким образом, дроссель задерживает ток.

Если необходимо подавить переменный компонент тока в цепи (а помехи или пульсации — это как раз пример переменной составляющей), то в такую цепь устанавливают дроссель — катушку индуктивности, обладающую для тока частоты помех значительным индуктивным сопротивлением. Пульсации в сети существенно снизятся, если на пути установлен дроссель. Таким же образом можно развязать или изолировать друг от друга сигналы различной частоты, действующие в цепи.

В радиотехнике, в электротехнике, в СВЧ-технике, – используются высокочастотные токи от единиц герц до гигагерц. Низкие частоты в пределах 20 кГц относятся к звуковым частотам, затем следует ультразвуковой диапазон – до 100 кГц, наконец диапазон ВЧ и СВЧ — выше 100 кГц, единицы, десятки и сотни МГц.

Низкочастотный дроссель похож с виду на железный трансформатор, с тем лишь отличием, что обмотка на нем всего одна. Катушка навита на сердечник из трансформаторной стали, пластины которого изолированы между собой дабы снизить вихревые токи. Такая катушка обладает высокой индуктивностью (более 1 Гн), она оказывает значительное противодействие любому изменению тока в электрической цепи, где она установлена: если ток резко стал убывать — катушка его поддерживает, если ток начал резко возрастать — катушка станет его ограничивать, не даст резко нарасти.

Одна из широчайших сфер применения дросселей — это высокочастотные схемы . Многослойные или однослойные катушки навиваются на ферритовые или стальные сердечники, либо используются совсем без ферромагнитных сердечников — просто пластмассовый каркас или только проволока. Если схема работает на волнах среднего и длинного диапазона, то возможно часто встретить секционную намотку.

Дроссель с ферромагнитным сердечником имеет меньшие габариты, чем дроссель без сердечника той же индуктивности. Для работы на высоких частотах используют сердечники ферритовые или из магнитодиэлектрических составов, отличающихся малой собственной емкостью. Такие дроссели способны работать в довольно широком диапазоне частот.

Как вы уже поняли, основной параметр дросселя — индуктивность, как и у любой катушки . Единица измерения данного параметра — генри, а обозначение – Гн. Следующий параметр — электрическое сопротивление (на постоянном токе), оно измеряется в омах (Ом).

Затем идут такие характеристики, как допустимое напряжение, номинальный подмагничивающий ток, и конечно добротность, – крайне важный параметр, особенно для колебательных контуров. Различные типы дросселей находят сегодня самое широкое применение для решения самых разнообразных инженерных задач.

Итак, по назначению электрические дроссели подразделяются на:

Дроссели переменного тока, работающие во вторичных импульсных источниках питания. Катушка накапливает энергию первичного источника питания в своем магнитном поле, затем отдает ее в нагрузку. Обратноходовые преобразователи, бустеры — в них используются дроссели, причем иногда с несколькими обмотками, как у трансформаторов. Аналогичным образом работает магнитный балласт люминесцентной лампы, служащий для ее розжига и поддержания номинального тока.

Дроссели для пуска двигателей – ограничители пусковых и тормозных токов. Это эффективнее, чем рассеивать мощность в форме тепла на резисторах. Для электроприводов мощностью до 30 кВт такой дроссель по внешнему виду напоминает трехфазный трансформатор (в трехфазных цепях используются трехфазные дроссели).

Дроссели насыщения, применяемые в стабилизаторах напряжения, и феррорезонансных преобразователях (трансформатор частично превращается в дроссель), а также в магнитных усилителях, где сердечник подмагничивается с целью изменения индуктивного сопротивления цепи.

Сглаживающие дроссели, применяемые в фильтрах для устранения пульсаций выпрямленного тока. Источники питания со сглаживающими дросселями были очень популярны в период расцвета ламповых усилителей из-за отсутствия конденсаторов с очень большой емкостью. Для сглаживания пульсаций после выпрямителя должны были использоваться именно дроссели.

Итак, по назначению электрические дроссели подразделяются на:

Катушка индуктивности (inductor. -eng)– устройство, основным компонентом которого является проводник скрученный в кольца или обвивающий сердечник. При прохождении тока, вокруг скрученного проводника (катушки), образуется магнитное поле (она может концентрировать переменное магнитное поле), что и используется в радио- и электро- технике.

К точной и компьютерной технике технике больше близок дроссель (Drossel, регулятор, ограничитель), так как он чаще всего применяется в цепях питания процессоров, видеокарт, материнских плат, блоков питания & etc. В последнее время, применяются индукторы закрытые в корпуса из металлического сплава для уменьшения наводок, излучения, шумов и высокочастотного свиста при работе катушки.

Дроссель служит для уменьшения пульсаций напряжения, сглаживания или фильтрации частотной составляющей тока и устранения переменной составляющей тока. Сопротивление дросселя увеличивается с увеличением частоты, а для постоянного тока сопротивление очень мало. Характеристики дросселя получаются от толщины проводника, количества витков, сопротивления проводника, наличия или отсутствия сердечника и материала, из которого сердечник сделан. Особенно эффективными считаются дроссели с ферритовыми сердечниками (а также из альсифера, карбонильного железа, магнетита) с большой магнитной проницаемостью.

Используется в выпрямителях, сетевых фильтрах, радиотехнике, питающих фазах высокоточной аппаратуры и другой технике требующей стабильного и «правильного» питания. Многослойная катушка может выступать и в качестве простейшего конденсатора, так как имеет собственную ёмкость. Правда, от данного эффекта пытаются больше избавиться, чем его усиливать и он считается паразитным.

Как работает дроссель.

В цепях переменного тока, для ограничения тока нагрузки, очень часто применяют дроссели – индуктивные сопротивления. Перед обычными резисторами здесь у дросселей имеется серьезные преимущества – значительная экономия электроэнергии и отсутствие сильного нагрева.

Каково устройство дросселя, на чем основан принцип его работы?

Устроен дроссель очень просто – это катушка из электрического провода, намотанная на сердечнике из ферромагнитного материала. Приставка ферро, говорит о присутствии железа в его составе (феррум – латинское название железа), в том или ином количестве.

Принцип работы дросселя основан на свойстве, присущем не только катушкам но и вообще, любым проводникам – индуктивности. Это явление легче всего понять, поставив несложный опыт.

Для этого требуется собрать простейшую электрическую цепь, состоящую из низковольтного источника постоянного тока (батарейки), маленькой лампочки накаливания, на соответствующее напряжение и достаточно мощного дросселя (можно взять дроссель от лампы ДРЛ-400 ватт).

Без дросселя, схема будет работать как обычно – цепь замыкается, лампа загорается. Но если добавить дроссель, подключив его последовательно нагрузке(лампочке), картина несколько изменится.

Присмотревшись, можно заметить, что во первых, лампа загорается не сразу, а с некоторой задержкой, во вторых – при размыкании цепи возникает хорошо заметная искра, прежде не наблюдавшаяся. Так происходит потому что, в момент включения ток в цепи возрастает не сразу – этому препятствует дроссель, некоторое время поглощая электроэнергию и запасая ее в виде электромагнитного поля. Эту способность и называют – индуктивностью.

Чем больше величина индуктивности, тем большее количество энергии может запасти дроссель. Еденица величины индуктивности – 1 Генри В момент разрыва цепи запасеная энергия освобождается, причем напряжение при этом может превысить Э.Д.С. используемого источника в десятки раз, а ток направлен в противоположную сторону. Отсюда заметное искрение в месте разрыва. Это явление называется – Э.Д.С. самоиндукции.

Если установить источник переменного тока вместо постоянного, использовав например, понижающий трансформатор, можно обнаружить что та же лампочка, подключенная через дроссель – не горит вовсе. Дроссель оказывает переменному току гораздо большое сопротивление, нежели постояному. Это происходит из за того, что ток в полупериоде, отстает от напряжения.

Получается, что действующее напряжение на нагрузке падает во много раз(и ток соответственно), но энергия при этом не теряется – возвращается за счет самоиндукции обратно в цепь. Сопротивление оказываемое индуктивностью переменному току называется – реактивным. Его значение зависит от величины индуктивности и частоты переменного тока. Величина индуктивности в свою очередь, находится в зависимости от количества витков катушки и свойства материала сердечника, называемого – магнитной проницаемостью, а так же его формы.

Магнитная проницаемость – число, показывающее во сколько раз индуктивность катушки больше с сердечником из данного материала, нежели без него(в идеале – в вакууме.)

Т. е – магнитная проницаемость вакуума принята за еденицу.

В радиочастотных катушках малой индуктивности, для точной подстройки применяются сердечники стержеобразной формы. Материалами для них могут являться ферриты с относительно небольшой магнитной проницаемостью, иногда немагнитные материалы с проницаемостью меньше 1.

В электромагнитах реле – сердечники подковоообразной и цилиндрической формы из специальных сталей.

Для намотки дросселей и трансформаторов используют замкнутые сердечники – магнитопроводы Ш – образной и тороидальной формы. Материалом на частотах до 1000 гц служит специальная сталь, выше 1000 гц – различные ферросплавы. Магнитопроводы набираются из отдельных пластин, покрытых лаком.

У катушки, намотанной на сердечник, кроме реактивного(Xl) имеется и активное сопротивление(R). Таким образом, полное сопротивление катушки индуктивности равно сумме активной и реактивной составляющих.

Как работает трансформатор.

Рассмотрим работу дросселя собранного на замкнутом магнитопроводе и подключенного в виде нагрузки, к источнику переменного тока. Число витков и магнитная проницаемость сердечника подобраны таким образом, что его реактивное сопротивление велико, ток протекающий в цепи соответственно – нет.

Ток, переодически изменяя свое направление, будет возбуждать в обмотке катушки (назовем ее катушка номер 1) электромагнитное поле, направление которого будет также переодически меняться – перемагничивая сердечник. Если на этот же сердечник поместить дополнительную катушку(назовем ее – номер 2), то под действием переменного электромагнитного поля сердечника, в ней возникнет наведенная переменная Э.Д.С.

Если количество витков обеих катушек совпадает, то значение наведенной Э.Д.С. очень близко к значению напряжения источника питания, поданного на катушку номер 1. Если уменьшить количество витков катушки номер 2 вдвое, то значение наведенной Э.Д.С. уменьшится вдвое, если количество витков наоборот, увеличить – наведенная Э.Д.С. также, возрастет. Получается, что на каждый виток, приходится какая-то определенная часть напряжения.

Обмотку катушки на которую подается напряжение питания (номер 1) называют первичной. а обмотка, с которой трансформированое напряжение снимается – вторичной .

Отношение числа витков вторичной(Np ) и первичной (Ns ) обмоток равно отношению соответствующих им напряжений – Up (напряжение первичной обмотки) и Us (напряжение вторичной обмотки).

Таким образом, устройство состоящее из замкнутого магнитопровода и двух обмоток в цепи переменного тока можно использовать для изменения питающего напряжения – трансформации. Соответственно, оно так и называется – трансформатор .

Если подключить к вторичной обмотке какую-либо нагрузку, в ней возникнет ток(Is ). Это вызовет пропорциональное увеличение тока(Ip ) и в первичной обмотке. Будет верным соотношение:

Трансформаторы могут применяться как для преобразовния питающего напряжения, так и для развязки и согласования усилительных каскадов. При работе с трансформаторами необходимо обратить внимание на ряд важных параметров, таких как:

1. Допустимые токи и напряжения для первичной и вторичной обмоток.

2. Максимальную мощность трансформатора – мощность которая может длительное время передаваться через него, не вызывая перегрева обмоток.

3. Диапазон рабочих частот трансформатора.

Параллельный колебательный контур.

Если соединить катушку индуктивности и конденсатор – получится очень интересный элемент радиотехники – колебательный контур. Если зарядить конденсатор или навести в катушке Э.Д.С. используя электромагнитное поле – в контуре начнут происходить следующие процессы: Конденсатор разряжаясь, возбуждает электромагнитное поле в катушке индуктивности. Когда заряд истощается, катушка индуктивности возвращает запасенную энергию обратно в конденсатор, но уже с противоположным знаком, за счет Э.Д.С. самоиндукции. Это будет повторяться снова и снова – в контуре возникнут электромагнитные колебания синусоидальной формы. Частота этих колебаний называется резонансной частотой контура, и зависит от величин емкости конденсатора(С), и индуктивности катушки (L).

Параллельный колебательный контур обладает очень большим сопротивлением на своей резонансной частоте. Это позволяет использовать его для частотной селекции(выделения) в входных цепях радиоаппаратуры и усилителях промежуточной частоты, а так же – в различных схемах задающих генераторов.

Цветовая и кодовая маркировка индуктивностей.

Обычно для индуктивностей кодируется номинальное значение индуктивности и допуск, т.е. допускаемое отклонение от указанного номинала. Номинальное значение кодируется цифрами, а допуск — буквами. Применяется два вида кодирования.

Первые две цифры указывают значение в микрогенри (мкГн), последняя — количество нулей. Следующая за цифрами буква указывает на допуск. Например, код 101J обозначает 100 мкГн ±5%. Если последняя буква не указывается —допуск 20%. Исключения: для индуктивностей меньше 10 мкГн роль десятичной запятой выполняет буква R, а для индуктивностей меньше 1 мкГн — буква N.

D=±0,3 нГн; J=±5%; К=±10%; M=±20%

Индуктивности маркируются непосредственно в микрогенри (мкГн). В таких случаях маркировка 680К будет означать не 68 мкГн ±10%, как в случае А, а 680 мкГн ±10%.

Как измерить индуктивность катушки, дросселя.

ЗЫ: Взял где взял, обобщил и добавил немного.

Простите за качество некоторых картинок (чем богаты).

Берегите себя и своих близких!

Дубликаты не найдены

Как измерить индуктивность катушки мультиметром? Взять мультиметр с функцией измерения индуктивности. Лодку мне.

Путевые дроссель-трансформаторы

Путевые дроссель-трансформаторы (ДТ) предназначены для рельсовых цепей переменного тока с кодовым питанием на электрифицированных участках дорог. Они обеспечивают пропуск обратного тягового тока в обход изолирующих стыков к тяговой подстанции. Одновременно они служат трансформаторами для подачи в рельсовую цепь переменного сигнального тока на ее питающем конце и приема тока с рельсов на релейном конце.

Дроссель-трансформатор (рис. 184) представляет собой реактивную катушку с сердечником, имеющую малое омическое и относительно большое индуктивное сопротивление. Он состоит из сердечника 5 и ярма 4, собранных из листовой трансформаторной стали; на сердечнике насажены основная 3 и дополнительная 6 обмотки. Дополнительная обмотка расположена сверху основной обмотки. Сердечник с обмотками заключен в металлический корпус 1 с крышкой 2. В корпус заливают трансформаторное масло до красной черты.

У дроссель-трансформаторов, устанавливаемых на участках с электротягой постоянного тока, между сердечником и ярмом в магнитной цепи имеется воздушный зазор шириной I-3 мм, который служит для стабилизации электрического сопротивления дросселя переменному току рельсовой цепи при подмагничивающем действии постоянного тягового тока. У дроссель-трансформаторов, применяемых на участках с электротягой переменного тока, магнитная цепь не имеет воздушного зазора и состоит из замкнутого сердечника.

Рис . 185. Схема включения дроссель-трансформатора в рельсовую цепь

Основная обмотка дроссель-трансформатора имеет три вывода: два крайних и один — от средней точки обмотки (рис. 185). Крайние выводы основной обмотки подсоединяют к рельсам, а средний — соединяют со средним выводом второго дроссель-трансформатора смежной рельсовой цепи перемычкой, по которой тяговый ток проходит из одного изолирующего участка в другой. Дополнительную обмотку выводят в кабельную муфту на корпусе дроссель-трансформатора и через кабель подключают к приборам рельсовой цепи.

Дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,2 и ДТ-0,6 применяют для участков дорог, оборудованных автоблокировкой на переменном токе при электротяге на постоянном токе. Дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,2-500 и ДТ-0,6-500 рассчитаны на пропуск номинального (длительного) тягового тока 500 А через каждую секцию основной обмотки. Средний вывод обмотки рассчитан на 1000 А.

Дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,2-1000 и ДТ-0,6-1000 рассчитаны на номинальный (длительный) тяговый ток 1000 А через каждую секцию основной обмотки. Средний вывод обмотки рассчитан на 2000 А.

Дроссель-трансформатор типа ДТ-0,6 с коэффициентом трансформации п = 15 всегда устанавливают на питающем конце рельсовой цепи, у него дополнительная обмотка не секционирована и имеет два вывода (рис. 186, а).

Дроссель-трансформатор типа ДТ-0,2 имеет переменный коэффициент трансформации. Его применяют на релейном и питающем концах рельсовых цепей частотой 50 Гц и длиной до 1500 м с двухэлементными путевыми реле типа ДСШ и на релейном конце кодовых рельсовых цепей длиной до 2600 м. Дополнительная обмотка (рис. 186, б) секционирована и имеет пять выводов. Необходимый коэффициент трансформации подбирают включением соответствующих секций дополнительной обмотки. На выводах 1 и 2 п — 13, на выводах 2 и 4 — п — 17, на выводах 1 и 4 — п 30 и на выводах 0 и 4 — п = 40.

На участках с электротягой переменного тока частотой 50 Гц на питающем и релейном концах рельсовой цепи устанавливают дроссель-трансформаторы типов ДТ-1-150 или 2ДТ-1-150 (соответственно рис. 186, в и г). Крайние выводы основной обмотки дроссель-трансформатора типа ДТ-1-150 рассчитаны на ток 150 А, а средний — на 300 А. Дроссель-трансформаторы типа ДТ-1-150 выпускают для рельсовых цепей переменного тока частотой 25 Гц одиночной и сдвоенной установки, у дроссель-трансформатора ДТ-1-150 п = 3. Дроссель-трансформатор сдвоенной установки типа 2ДТ-1-150 совмещает в одном корпусе два дроссель-трансформатора и имеет те же элект-

Рис. 186. Схемы включения обмоток дроссель-трансформаторов различных типов

рические характеристики, что и дроссель-трансформатор типа ДТ-1-150.

На станциях стыкования рельсовые цепи работают в особых условиях, подвергаясь воздействию постоянного и переменного тяговых токов. На таких станциях устанавливают дроссель-трансформаторы типов ДТ-0,6-500С с коэффициентом трансформации п ~ 3.

Дроссель-трансформатор типа ДТМ-0,17-1000 (рис. 186, д) предназначен для линий метрополитена, оборудованных автоблокировкой на переменном токе и электротягой на постоянном токе. Дроссель-трансформатор рассчитан на пропуск номинального тягового тока 1000 А через каждую секцию основной обмотки, его коэффициент трансформации п — 40.

Во время работы с путевыми дроссель-трансформаторами необходимо строго выполнять основные правила по технике безопасности. Необходимо, чтобы работающий был в диэлектрических перчатках или пользовался инструментом с изолирующими ручками. Перед сменой дроссельной перемычки следует установить временную перемычку из медного провода и плотно закрепить ее одним концом на подошве рельса струбциной, а другим концом — на выводе дроссель-трансформатора специальным зажимом.

Работать с путевым дроссель-трансформатором, к которому присоединен отсасывающий фидер электротяги, можно только в присутствии и под наблюдением работников участка электроснабжения. При выполнении работ запрещается разрывать цепь сетевой обмотки изолирующих трансформаторов рельсовых цепей без предваритель ного отключения или замыкания накоротко обмотки (специальной перемычкой под гайки), соединенной с дроссель-трансформатором-Не разрешается отключать от рельса хотя бы одну перемычку дроссель-трансформатора без предварительного соединения обоих рельсов со средней точкой дроссель-трансформатора соседней рельсовой цепи, а также отключать среднюю точку ДТ или нарушать иным способом цепь протекания по рельсам тягового тока.

⇐Трансформаторы железнодорожной автоматики и телемеханики | Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта | Асинхронные электродвигатели⇒

Путевые дроссель-трансформаторы

Путевые дроссель-трансформаторы (ДТ) предназначены для рельсовых цепей переменного тока с кодовым питанием на электрифицированных участках дорог Они обеспечивают пропуск обратного тягового тока в обход изолирующих стыков к тяговой подстанции. Одновременно они служат трансформаторами для подачи в рельсовую цепь переменного сигнального тока на ее питающем конце и приема тока с рельсов на релейном конце.

Дроссель-трансформатор (рис. 184) представляет собой реактивную катушку с сердечником, имеющую малое омическое и относительно большое индуктивное сопротивление. Он состоит из сердечника 5 и ярма 4, собранных из листовой трансформаторной стали: на сердечнике насажены основная 3 и дополнительная 6 обмотки Дополнительная обмотка расположена сверху основной обмотки Сердечник с обмотками заключен в металлический корпус I с крышкой 2. В корпус заливают трансформаторное масло до красной черты.

У дроссель-трансформаторов, устанавливаемых на участках с электротягой постоянного тока, между сердечником и ярмом в магнитной цепи имеется воздушный зазор шириной 1-3 мм, который служит для стабилизации электрического сопротивления дросселя переменному току рельсовой цепи при подмагничивающем действии постоянного тягового тока. У дроссель-трансформаторов, применяемых на участках с электротягой переменного тока, магнитная цепь не имеет воздушного зазора и состоит из замкнутого сердечника.

Рис. 184. Дроссель-трансформатор типа ДТ-0,2-500

Дроссель-трансформатор типа ДТ-0,2 имеет переменный коэффициент трансформации. Его применяют на релейном и питающем концах рельсовых цепей частотой 50 Гц и длиной до 1500 м с двухэлементными путевыми реле типа ДСШ и на релейном конце кодовых рельсовых цепей длиной до 2600 м. Дополнительная обмотка (рис. 186, б) секционирована и имеет пять выводов. Необходимый коэффициент трансформации подбирают включением соответствующих секций дополнительной обмотки. На выводах 1 и 2 п = 13, на выводах 2 и 4 — п — 17, на выводах 1 я 4 — л = 30 и на выводах 0 и 4 — п — 40.

Рис . 185. Схема включения дроссель-трансформатора в рельсовую цепь

Рис. 186. Схемы включения обмоток дроссель-трансформаторов различных типов

рические характеристики, что и дроссель-трансформатор типа ДТ-1-150.

Работать с путевым дроссель-трансформатором, к которому присоединен отсасывающий фидер электротяги, можно только в присутствии и под наблюдением работников участка электроснабжения. При выполнении работ запрещается разрывать цепь сетевой обмотки изолирующих трансформаторов рельсовых цепей без предваритель ного отключения или замыкания накоротко обмотки (специальной перемычкой под гайки), соединенной с дроссель-трансформатором. Не разрешается отключать от рельса хотя бы одну перемычку дроссель-трансформатора без предварительного соединения обоих рельсов со средней точкой дроссель-трансформатора соседней рельсовой цепи, а также отключать среднюю точку ДТ или нарушать иным способом цепь протекания по рельсам тягового тока.

Дроссель — переменный ток — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Дроссель — переменный ток

Cтраница 2

Электромагнитные процессы в сглаживающих дросселях и в дросселях насыщения существенно отличаются от аналогичных процессов в дросселях переменного тока наличием в их сердечниках как переменного, так и постоянного магнитного потока. [16]

Размещение обмоток по рис. 2 — 10 л применяется не только для трансформаторов, но ji для дросселей переменного тока. [17]

Размещение обмоток по рис. 2 — Ю л применяется не только для трансформаторов, но и для дросселей переменного тока. [18]

Режим с малыми токами подмагничивания характерен для дросселей, работающих в цепях переменного тока и обычно называемых дросселями переменного тока. [19]

В § 1 — 1 уже указывалось, что дроссели подразделяются на три основные группы: 1) дроссели переменного тока; 2) сглаживающие дроссели и 3) дроссели насыщения. [21]

Поскольку коэффициент v в сглаживающих дросселях обычно мал, величина немагнитного зазора в них значительно больше, чем в дросселях переменного тока. Поэтому в сглаживающих дросселях существенную роль играет рассеяние магнитного потока ( постоянной и переменной составляющей), учитываемое с помощью коэффициента А. [22]

ПРЖ наиболее часто используется в выходных дросселях постоянного тока, дросселях корректоров коэффициента мощности ( ККМ), трансформаторах обрат-ноходовых преобразователей, дросселях переменного тока с небольшой запасаемой энергией, дросселях фильтров защиты от радиопомех, работающих против симметричной составляющей помехи. [23]

Масса основных магнитных элементов определяется путем расчета по ( 4 — 18) для трансформаторов, по ( 4 — 51) для дросселей переменного тока, по ( 4 — 82) или ( 4 — 87) для сглаживающих дросселей. При этом расчетной мощностью для трансформатора является / тр & ТРРШ а для дросселя — Рдр. [24]

Вследствие своеобразия электромагнитных процессов, протекающих в феррорезонансных стабилизаторах, режимы работы этих элементов, как правило, существенно отличаются от тех, которые имеют место в дросселях переменного тока и трансформаторах, работающих в других электротехнических устройствах либо выполняющих самостоятельные функции. Поэтому аналитическое определение оптимальных соотношений между геометрическими размерами дросселей или соответствующих участков магнитной системы при одновременной оптимизации значений электрических параметров всего комплекса элементов феррорезонансного стабилизатора является весьма сложной теоретической задачей, которая еще не получила удовлетворительного решения. Поиск оптимальных соотношений обычно ведется методом последовательных приближений, путем расчета ряда вариантов дросселей и стабилизатора в целом. Тем не менее некоторые соотношения, применяемые при расчетах обычных дросселей и трансформаторов, используются или учитываются при расчете элементов феррорезонансных стабилизаторов. Приводим некоторые из этих соотношений. [25]

Под величиной w в формуле ( 2 — 7) понимают: для броневых однофазных ( рис. 2 — 10 в) и трехфазных трансформаторов ( рис. 2 — 10 г), дросселей переменного тока и сглаживающих дросселей ( рис. 2 — 10 д) — полное число витков обмотки; для стержневых трансформаторов ( рис. 2 — 10 6) — половинное число витков обмотки; для дросселей насыщения ( рис. 2 — 10 е-к) — число витков рабочих обмоток и обмоток управления. [26]

Сглаживающие дроссели используются для уменьшения пульсаций в цепях выпрямленного напряжения выпрямителей. Сглаживающий дроссель, как дроссель переменного тока, состоит из замкнутого магнитопрово-да и одной обмотки. Обмотка дросселя включается последовательно с нагрузкой и обтекается выпрямленным током. [27]

Различают несколько разновидностей дросселей. Основными из них являются дроссели переменного тока, называемые также индуктивными катушками, сглаживающие дроссели электрических фильтров и дроссели насыщения. [28]

Сглаживающие дроссели предназначены для ослабления пульсации выпрямленного напряжения. Как и любой трансформатор или дроссель переменного тока, сглаживающий дроссель состоит из магнитопровода и обмотки, но, в отличие от других устройств, магнитопровод сглаживающего дросселя имеет немагнитный промежуток. [29]

Расчет индуктивности и активного сопротивления катушки со сталью, работающей на переменном токе, представляет некоторые трудности. Характерно, что полученные уравнения применимы для самых разнообразных электромагнитных механизмов, реле, индукционных и ферродинамических приборов, а также для всевозможных электромагнитных датчиков и дросселей переменного тока. [30]

Страницы: 1 2 3

Оптимизация дросселей для схем ККМ

Европейский Союз признал важность задачи увеличения коэффициента мощности и разработал стандарты, способствующие ее решению. В ближайшей перспективе схема коррекции коэффициента мощности (ККМ) будет востребована практически во всех приложениях. Оптимальный выбор дросселей для цепей ККМ связан с взаимоисключающими требованиями. В статье даются практические рекомендации по выбору этих компонентов, в т.ч. с помощью интерактивного калькулятора PL Product — разработки компании Precision.

Чрезмерное потребление электричества и невысокая эффективность компонентов более недопустимы. Повышение коэффициента мощности позволит увеличить полный электрический КПД системы и снизить ее потребление. До сих пор большинство применявшихся в схемах ККМ дросселей разрабатывалось под заказ, и потому их стоимость была высока, а время выхода на рынок — продолжительным. Применение интерактивных инструментов разработки для выбора характеристик компонентов позволяет установить оптимальный коэффициент мощности для стандартных дросселей.
Решение проблем, связанных с выбором коэффициента мощности, происходит разными путями. Однако не во всех случаях схема ККМ позволяет найти верное решение. Непонимание того, что представляет собой коэффициент мощности и какова его роль, может привести к неэффективному решению.

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности (КМ) — мера того, насколько эффективно используется электрическая энергия. Этот показатель равен отношению активной и кажущейся мощности. Кажущаяся мощность является функцией полного импеданса (Z) цепи и векторной суммы активной и реактивной мощностей. На рисунке 1 показаны векторные соотношения между этими параметрами.
Активную мощность определяют диссипативные элементы — как правило, сопротивления (R), тогда как реактивную мощность — реактивные элементы цепи (Х) (конденсаторы и катушки индуктивности). Поскольку кажущаяся мощность представляет собой произведение напряжения цепи на ток (без сдвига фаз между ними), она измеряется в единицах В∙А.

Рис. 1. Векторное представление мощностей цепи переменного тока

Коэффициент мощности — реальный показатель эффективность потребления мощности цепи. В цепях, состоящих только из резистивных элементов, КМ равен 1. Корректор мощности цепей, в которых присутствуют емкостные или индуктивные элементы, ниже единицы. Из двух цепей, потребляющих одинаковое количество активной мощности, в цепи с меньшим КМ циркулируют большие токи за счет того, что энергия накопителя в нагрузке возвращается в источник питания. Эти большие токи приводят к более высоким потерям и снижению суммарного КПД. Цепь с меньшим КМ характеризуется большей кажущейся мощностью и большими потерями при той же активной мощности.
Коррекция коэффициента мощности позволяет увеличить его в цепи переменного тока путем добавления равной и противоположной нагрузки, нейтрализующей реактивное сопротивление цепи. Конденсаторы и дроссели добавляются таким образом, чтобы снизить индуктивные или емкостные составляющие нагрузки. Емкостное реактивное сопротивление нейтрализуется лишь за счет индуктивной составляющей, и наоборот. В результате сложения противоположных реактивных сопротивлений суммарный импеданс цепи становится равным ее общему сопротивлению. Другими словами, значения активной и кажущейся мощностей выравниваются, а КМ увеличивается до единицы.
Еще одной причиной, по которой необходима коррекция коэффициента мощности, являются требования международных стандартов, в первую очередь, те из них, которые регламентируют использование оборудования в европейских странах. Европейский Союз установил ограничения на гармонические токи, которые могут появляться в цепях переменного тока импульсных источников питания. Стандарт EN61000-3-2 определяет применение источников тока с входной мощностью равной 75 Вт и выше при токах до 16 А. Источники питания с цепями ККМ, удовлетворяющие стандарту EN61000-3-2, характеризуются большими КМ величиной 0,97 и выше.
Большинство производителей микросхем в настоящее время использует «готовые» дроссели в выпускаемой продукции, которые не соответствуют требованиям схем ККМ, или дорогостоящие дроссели, изготовленные на заказ.

Выбор материала сердечника

Дроссель, или элемент с реактивным сопротивлением, является пассивным электрическим компонентом, который накапливает энергию магнитного поля, созданного проходящим электрическим током. Способность дросселя запасать энергию магнитного поля определяется его индуктивностью. Как правило, дроссель представляет собой проводник в форме катушки, витки которой создают большое магнитное поле внутри нее в соответствии с законом Ампера. По закону Фарадея изменяющееся во времени магнитное поле приводит к возникновению напряжения, которое согласно закону Ленца препятствует изменению тока, породившего это напряжение.
Дроссели используются в составе фильтров в источниках питания или для блокировки сигналов переменного тока. Почти все типы дросселей применяются в схемах ККМ, но в этой публикации мы остановимся только на тороидальных дросселях. Эти компоненты обеспечивают лучшие характеристики, чем другие типы дросселей. Тороидальные устройства имеют меньший объем, вес и генерируют меньше электромагнитных помех.
Теплообмен намотки тороидального дросселя с окружающей средой более эффективен за счет того, что охлаждается пропорционально большая поверхность проводников. Тороидальная конструкция позволяет почти полностью избавиться от магнитного поля вне катушки, что снижает электромагнитные помехи относительно других дросселей равной номинальной мощности. Однослойная намотка витков на полный оборот вокруг сердечника обеспечивает хорошую индуктивную связь между витками и меньшую индуктивность рассеяния.
Тороидальные дроссели применяются в любом приложении, некритичном к форме этого компонента.
Сердечники тороидальных дросселей выполняются из разных материалов: кремнистой стали, железоникелевых сплавов, молибденопермаллоевого и железного порошков, ферритов и т.д. Изготавливаются также тороидальные дроссели с воздушными сердечниками. Каждый сердечник из таких материалов как Kool mμ, сендаст, Hi Flux, молибден-пермаллой и XFlux обеспечивает уникальное решение по частоте, допустимой мощности и подмагничиванию. В таблице 1 даны основные рекомендации по выбору материала сердечника.
Еще одним критерием выбора материала сердечника является диапазон рабочих частот этого материала. При определении рабочей частоты ищется компромисс между потерями и материалами сердечника и обмотки. Расчеты показывают, что сердечник работает вплоть до 300—400 кГц, но после 125 кГц его параметры ухудшаются. В таблице 2 приведены рекомендации относительно максимальной рабочей частоты для нескольких материалов сердечника.

Таблица 1. Рекомендации по выбору магнитного сердечника

Характеристики	Подмагничивание за счет постоянной составляющей	Потери AC	Наименьшая стоимость	Мягкое насыщение*	Термостабильность
Наилучшие	High Flux	Ферритовый с зазором	Ферритовый с зазором	High Flux	Kool Mμ
Лучшие	XFlux	MPP	Железный порошок	Kool Mμ	High Flux
Лучшие	Слоистый кремнистый чугун	Слоистый аморфный металл	Kool Mμ	MPP	MPP
Плохие	Слоистый аморфный металл	Kool Mμ	XFlux	Iron Powder

Таблица 2. Диапазон рабочих частот магнитных материалов

Материал сердечника	Диапазон частот
High Flux	до 50 кГц
MPP	до 200 кГц
Kool Mμ	до 200 кГц
Железный порошок	до 25 кГц
Слоистый кремнистый чугун	до 10 кГц
Феррит с зазором	20 Гц…2 МГц
Слоистый аморфный металл	10…100 кГц
XFlux	до 25 кГц

В идеальном случае дроссель должен быть небольшим и недорогостоящим. Однако при этом не должны пострадать его надежность или основные характеристики. Сердечник должен иметь относительно низкую проницаемость, чтобы избежать подмагничивания постоянным током. Если в материале с высокой проницаемостью имеется зазор, следует учесть его расположение и возникающие потери. Чаще всего в этих случаях вместо феррита используются такие материалы с распределенным зазором как железный порошок, MPP, сендаст, KoolMμ.
Монтаж тороидального дросселя упростился благодаря стандартизации держателей и методов установки. В зависимости от размера тороида для упрочения монтажа используются также эпоксидная смола, винты и крепления. Разработчик имеет возможность установить дроссель в вертикальном или горизонтальном положениях в зависимости от свободного пространства на плате или в корпусе. Например, при горизонтальной установке тороид занимает слишком большое место на плате, тогда как в некоторых других приложениях вертикальный монтаж этого компонента невозможен из-за ограничений по высоте. На рисунке 2 показан тороидальный дроссель с улучшенными монтажными характеристиками.

Рис. 2. Тороидальный дроссель с улучшенными монтажными характеристиками

Одной из причин сложного проектирования цепей ККМ является необходимость понимания инженером рабочих характеристик дросселя и его влияние на цепь ККМ при изменении критериев построения цепи. Выбор дросселя по-прежнему зависит от рабочего режима, диапазона частот, максимальной выходной мощности, КПД, максимального и минимального значений переменного напряжения, выходного напряжения и тока пульсаций. Как правило, наиболее важным фактором, определяющим окончательный выбор, является размер и стоимость дросселя, а не оптимальные параметры дросселя. Разработчик должен балансировать между различными и подчас противоположными требованиями. В таком случае выбирается приоритетная характеристика.
Несколько компаний разработало стандартные дроссели, предназначенные для ККМ источников питания. Например, линейка ККМ-дросселей одной компании основана на методе работы в режиме непрерывной проводимости CCM (continuous conduction mode) с рабочей частотой 100 кГц, КПД = 92%, V_IN = 85…265 В, V_OUT = 385 В. При этом был стандартизован не только собственно дроссель, но и его процесс выбора.
На Форуме APEC 2010 компания Precision представила свою разработку — интерактивный инструмент PL Product, позволяющий начинающим инженерам ускорить оценку и выбор дросселей, которые используются в ККМ-цепях. Как правило, ККМ-дроссели выбираются с учетом ряда параметров схемы, т.е. минимального напряжения цепи, частоты переключения, тока пульсаций, выходного постоянного напряжения и т.д. С одной стороны, такой подход оптимизирует выбор дросселя, а, с другой, он затрудняет понимание взаимосвязи и поиск компромисса между параметрами цепи и дросселя. Инструмент PL Product позволяет обойти эти трудности путем разделения выходной мощности и индуктивности, определяющих ток пульсаций в ККМ-схеме. С помощью этого инструмента инженер делает оптимальный выбор, не вникая в противоречивые проблемы. На рисунке 3 представлены характеристики выбираемого дросселя. На рисунке 4 смоделирована кривая пульсаций тока выбранного дросселя.

Рис. 3. Характеристики ККМ-дросселя

Рис. 4. Ожидаемая кривая пульсаций тока выбранного дросселя

Инженеры компании Precision разработали также интерактивный калькулятор PL Product (http://pfc.precision-inc.com) — программное обеспечение, с помощью которого разработчик определяет характеристики ККМ-дросселей в заданном диапазоне выходной мощности. Использование подобных инструментов и промышленных стандартов на дроссели поможет снизить стоимость решений и будет способствовать повышению КПД системы.

Литература

1. D. Michael Shields. A Practical Approach to Boost CCM Power Factor Corrector Design.
2. Welly Chou. PL product tool.

Что такое дроссель в электрике: устройство, назначение, проверка

Чтобы понять, как работает схема, необходимо знать не только состав элементов, но и точно представлять, что делает конкретный элемент или их группа. В этой статье будем разбираться с тем, что такое дроссель, как он устроен и работает в различных устройствах и схемах.

Содержание статьи

Что такое дроссель, внешний вид и устройство

Дроссель — это один из видов катушки индуктивности, представляет собой специальную медную проволоку, намотанную на сердечник. Но не всё так просто, бывают они и без сердечника, называются бескаркасные или воздушные. Внешне некоторые похожи на трансформатор. Отличие в том, что дроссель имеет только одну обмотку, а у трансформатора их две или больше. Если вывода только два, то перед вами точно не трансформатор.

Дроссели без сердечника представляют собой намотанную спиралью проволоку. Как выглядит дроссель в электротехнике разобрались, теперь поговорим о его конструкции.

Что такое дроссель: это намотанная в виде спирали медная проводка с сердечником или без

Как уже говорили, сердечник у дросселя может быть, а может и не быть. Сердечник может быть из токопроводящего материала — металла, а может из магнитного. Наличие или отсутствие сердечника, а также его тип (не только материал, но и форма) влияют на параметры катушки индуктивности.

Элементы без сердечников применяются для отсечения высоких частот, с сердечником чаще применяют для накопления энергии. Есть и ещё один момент: если сравнить дроссели с одинаковыми параметрами с сердечником и без, то те которые его имеют, размером намного меньше. Чем лучше проводимость сердечника, тем меньше идёт проволоки и меньшие размеры имеет элемент.

Схематическое изображение дросселя с магнитным сердечником и без

Несколько слов о проволоке, которую используют для намотки дросселя. Это специальный изолированный провод. Изоляция — тонкий слой диэлектрического лака, он незаметен, но изолирует хорошо. Так что, при самостоятельной намотке катушки, не используйте обычную проволоку, только специальную, покрытую изоляцией.

Дроссель на схеме обозначается графическим изображением полуволны. Если он с магнитным сердечником, добавляется черта. Если требуется какой-то специальный металл это также указывается рядом со схематическим изображением. Также может быть указан диаметр провода (L1).

Свойства, назначение и функции

Теперь разберём, что такое дроссель с точки зрения электрики. Если говорить коротко — это элемент, который сглаживает ток в цепи, что отлично видно на графике. Если подать на него переменный ток, увидим, что напряжение на катушке возрастает постепенно, с некоторой задержкой. После того, как напряжение убрали, в цепи еще какое-то время протекает ток. Это происходит так как поле катушки продолжает «толкать» электроны благодаря запасённой энергии. То есть, на дросселе ток не может появляться и исчезать мгновенно.

Ток на дросселе возрастает плавно и так же плавно снижается. Глядя на эти графики становится понятно, что дроссель — это элемент, сглаживающий ток

Это свойство и используют, когда надо ограничить ток, но есть ограничения по нагреву (желательно его избежать). То есть дроссель используют как индуктивное сопротивление, задерживающее или сглаживающее скачки тока. Как и резистор, катушка индуктивности имеет определённое сопротивление, что вызывает падение напряжение и ограничивает ток. Вот только греется намного меньше. Потому его часто используют как индуктивную нагрузку.

У дросселя есть два свойства, которые тоже используют в схемах.

так как это подвид катушки индуктивности, то он может запасать заряд;
отсекает ток определённой частоты (задерживаемая частота зависит от параметров катушки).

В некоторых устройствах (в люминесцентных лампах) дроссель ставят именно для накопления заряда. Во всякого рода фильтрах его используют для подавления нежелательных частот.

Виды и примеры использования

Чтобы более точно усвоить, что такое дроссель, поговорим о конкретном применении этого элемента в схемах. Его можно увидеть практически в любой схеме. Их ставят, если надо развязать (сделать независимыми друг от друга) участки, работающие на разной частоте. Они сглаживают резкие скачки тока (увеличение и падение), используются для подавления шумов. В некоторых схемах работают как стартовые, способствуя увеличению напряжения в момент старта. В зависимости от назначения, делятся на следующие виды:

Сглаживающие. В силу индуктивности, препятствуют резкому повышению или понижению тока.
Фильтрующие. Специально подобранные параметры отсекают (подавляют) выбросы на определённых частотах (или в целом диапазоне). Ставят их и на входе статических конденсаторов.
Сетевые. Ставят в приборах, питающихся от однофазной сети. Служат для предохранения аппаратуры от перенапряжения.
Моторные. Ставят на входе электроприводов, чтобы сгладить пусковые токи.
Практически в любой схеме есть этот элемент

Как видите, дроссели в электрике имеют широкое применение. Есть они в любой бытовой аппаратуре, даже в лампах. Не тех, которые работают с лампами накаливания, а тех, которые называют лампами дневного света, а так же в экономках и в светодиодных. Просто там они очень небольшого размера. Если разобрать плеер, проигрыватель, блок питания, — везде можно найти катушку индуктивности.

Дроссель в лампах дневного света

Для работы лампы дневного света необходим пуско-регулирующий аппарат. В более «старом» варианте он состоит из дросселя и стартера. Зачем дроссель в люминесцентной лампе? Он выполняет сразу две задачи:

При пуске накапливает заряд, необходимый для розжига лампы (пусковой).
Во время работы сглаживает возможные перепады тока, обеспечивая стабильное свечение лампы.

Как подключается дроссель в светильнике дневного света

В схеме люминесцентной лампы с электромагнитным ПРА, дроссель включается последовательно с лампой, стартер — параллельно. При неисправности одного из элементов или сгорании лампы, она просто не зажигается. Принцип работы этого узла такой. При включении напряжения в 220 В недостаточно для старта лампы. Пока она холодная, имеет очень большое сопротивление и ток течёт через постепенно разогревающиеся катоды лампы, затем через стартер.

В стартере есть биметаллический контакт, который при прохождении тока нагревается, начинает изгибаться. В какой-то момент он касается второго неподвижного контакта, замыкая цепь. Тут в работу вступает дроссель, пока грелся контакт стартера, он накапливал энергию. В момент когда происходит разряд стартера, он выдаёт накопленную энергию, увеличивая напряжение. В момент старта оно может достигать 1000 В. Этот разряд провоцирует разгон электродов, вырывая их из катодов лампы. Высвобождённые электроды начинают движение, ударяются о люминесцентное покрытие лампы, она начинает светиться. Дальше ток протекает не через стартер, а через лампу, так как её сопротивление стало ниже. В этом режиме дроссель работает на сглаживание скачков тока. Как видим, катушка индуктивности работает и как стартовая, и как стабилизирующая.

Зачем нужен дроссель в блоке питания

Как уже говорили, дроссель сглаживает пульсации тока. Если он при этом обладает значительным сопротивлением, параметры можно подобрать так, чтобы подавить определённые частоты.

Дроссель для сглаживания пульсаций

Второе назначение дросселя в блоке питания — сглаживание тока. Для этого используют низкочастотные дросселя с сердечниками из магнитной стали. Пластины друг от друга изолированы слоем диэлектрика (могут быть залиты лаком). Это необходимо чтобы избавится от самоиндукции и токов Фуко. Катушки такого типа имеют индуктивность порядка 1 Гн, так что сглаживают любые колебания тока, гасят его выбросы.

Как проверить дроссель мультиметром

Что такое дроссель и для чего его применяют разобрались, теперь ещё стоит научиться определять его работоспособность. Если мультиметр может измерять индуктивность, всё несложно. Просто проводим измерение. Если параметры дросселя нам неизвестны, выставляем самый большой предел измерений. Обычно это несколько сотен Генри. На шакале обозначаются русскими Гн или латинской буквой H.

Установив переключатель мультиметра в нужное положение, щупами касаемся выводов катушки. На экране высвечивается какое-то число. Если цифры малы, переводим переключатель в одно из следующих положений, ориентируясь по предыдущим показателям.

Функция измерения индуктивности есть далеко не во всех мультиметрах

Например, если высветилось 10 мГн, выставляем предел измерения ближайший больший. После этого повторно проводим измерения. В этом случае на экране высветится индуктивность измеряемого дросселя. Имея паспортные данные, можно сравнить реальные показатели с заявленными. Они не должны сильно отличаться. Если разница велика, надо дроссель менять.

Если мультиметр простой, функции измерения индуктивности в нём нет, но есть режим измерения сопротивлений, также можно проверить его работоспособность. Но в данном случае мы будем измерять не индуктивность, а сопротивление. Измерив сопротивление обмотки мы просто сможем понять, работает дроссель или он в обрыве.

Так можно проверить исправность дросселя для ламп дневного света

Для прозвонки дросселя тестером переводим переключатель мультиметра в положение измерения сопротивлений. Выставляем предел измерений, лучше выставить нижний,чтобы видеть сопротивление обмотки. Далее щупами прикасаемся к концам обмотки. Должно высветиться какое-то сопротивление. Оно не должно быть бесконечно большим (обрыв) и не должно быть нулевым (короткое). В обоих случаях дроссель нерабочий, все остальные значения — признак работоспособности.

Чтобы убедиться в отсутствии короткого замыкания на витках дросселя, можно перевести мультиметр в режим прозвонки и прикоснуться щупами к выводам. Если звенит — короткое есть, где-то есть пробой, а это значит, что нужен другой дроссель.

ВЧ дроссель

против индуктора — Блог о пассивных компонентах

Дроссели и ВЧ дроссели в основном представляют собой электрические компоненты одного и того же типа. Разница в конструкции связана с функцией, которую устройство будет выполнять в цепи. Большинство инженеров больше знакомы с индукторами — некоторые думают, что оба устройства могут использоваться взаимозаменяемо — которые распространены в частотно-избирательных системах, таких как тюнер для радиоприемников или фильтров.

Катушки индуктивности

Стандартный индуктор создается путем плотной намотки проводов (катушек) вокруг твердого стержня или цилиндрического кольца, называемого сердечником индуктора.Когда ток циркулирует по проводам, создается магнитный поток, который противоположен изменению тока (сопротивляется любому изменению электрического тока), но пропорционален значению тока. Кроме того, в катушке индуцируется напряжение из-за движения магнитного потока. Сила магнитного потока зависит от типа сердечника.

Катушки индуктивности классифицируются в зависимости от типа сердечника, на который намотана катушка. На рисунке 1 показаны символы, используемые для различения некоторых типов.

Рисунок 1: Символы индуктивности. Источник: www.electronics-tutorials.ws

Единицы

Как мы видели, катушки индуктивности сопротивляются изменению тока (переменного тока), но легко пропускают постоянный ток. Эта способность противодействовать изменениям тока и взаимосвязи между потоком тока и магнитным потоком в катушке индуктивности измеряется показателем качества, называемым индуктивностью, с символом L и единицами измерения Генри (H), в честь американского ученого и первого секретаря Смитсоновского института. , Джозеф Генри.

RF Дроссели

Мы можем думать о ВЧ дросселях как о применении катушек индуктивности. Они сконструированы как фиксированные индукторы с целью перекрытия или подавления высокочастотных сигналов переменного тока (AC), включая сигналы от радиочастотных (RF) устройств, и обеспечения прохождения низкочастотных сигналов и сигналов постоянного тока. Строго говоря, в идеале ВЧ дроссель — это индуктор, который отклоняет все частоты и пропускает только постоянный ток. Для этого дроссель (или катушка индуктивности) должен иметь высокий импеданс в диапазоне частот, который он предназначен для подавления, как мы можем видеть, проверив формулу для значения импеданса, X _L:

X _L = 6.283 * f * L

Где f — частота сигнала, а L — индуктивность. Мы видим, что чем выше частота, тем выше импеданс, поэтому сигнал с высокой частотой встретит эквивалентное сопротивление (импеданс), которое заблокирует его прохождение через дроссель. Низкочастотные сигналы и сигналы постоянного тока будут проходить с небольшой потерей мощности.

Дроссели обычно состоят из катушки из изолированных проводов, намотанных на магнитный сердечник, или круглой «бусинки» из ферритового материала, нанизанной на провод.Их часто наматывают сложными узорами, чтобы уменьшить их внутреннюю емкость.

Обычно ВЧ дроссели можно увидеть на компьютерных кабелях. Они известны как ферритовые шарики и используются для устранения цифрового радиочастотного шума. Как показано на рисунке 2, ферритовые бусины имеют цилиндрическую или торообразную форму и обычно надеваются на проволоку.

Рис. 2. Ферритовый шарик. Источник: Wuerth Elektronik

Саморезонанс

Реальные катушки индуктивности и дроссели не являются 100-процентными индуктивными.При подаче питания появляются паразитные элементы, которые изменяют поведение устройства и изменяют полное сопротивление. Провода катушки, используемой для изготовления индуктора, всегда создают последовательное сопротивление, а расстояние между витками катушки (обычно разделенных изоляцией) создает паразитную емкость. Этот элемент является параллельным компонентом последовательной комбинации паразитного резистора и идеальной катушки индуктивности. Типичная эквивалентная схема катушки индуктивности показана на рисунке 3.

Рисунок 3: Эквивалентная схема индуктора

Реактивное сопротивление идеальной катушки индуктивности и паразитного конденсатора определяется по известным формулам:

X _L = wL = 6.283 * ширина * длина (1)

X _С = 1 / (wC) = 1 / (6,283 * f * C) (2)

Из-за наличия реактивных сопротивлений значение полного импеданса цепи изменяется с частотой. С увеличением частоты реактивное сопротивление конденсатора падает, а емкость катушки индуктивности увеличивается. Существует частота, при которой реактивное сопротивление идеальной катушки индуктивности и паразитного конденсатора равны. Это называется собственной резонансной частотой параллельной резонансной системы. В параллельном резонансном контуре полное сопротивление на резонансной частоте является максимальным и чисто резистивным.На рисунке 4 показаны графики зависимости импеданса от частоты в соответствии с уравнениями 1 (красным) и 2 (синим). Общий импеданс (черный) показывает резонансную частоту в точке, где оба импеданса равны. Импеданс в этой точке является чисто резистивным и имеет максимальное значение.

Рисунок 4. Импеданс в зависимости от частоты. Источник: Texas Instruments

Сравнение реактора переменного тока и дросселя звена постоянного тока

Типичный линейный ток ЧРП: без реактора

Реактор, разработанный для частотно-регулируемых приводов (ЧРП), обычно представляет собой не что иное, как катушку проволоки, намотанную вокруг многослойного стального сердечника.Желаемая характеристика реактора — это индуктивность, «сопротивление быстрому изменению тока». ЧРП потребляет ток из линии питания резкими импульсами, вызывая протекание гармонического тока. Ток подается резкими импульсами, потому что входные диоды проводят ток только на пике формы волны напряжения, чтобы поддерживать конденсаторы полностью заряженными.

Именно эта функция позволяет реакторам сглаживать ток, протекающий к частотно-регулируемым приводам, и уменьшать гармоники.

Кроме того, сглаживание тока ограничивает высокие пиковые импульсы тока от неправильного использования конденсаторной батареи внутри частотно-регулируемого привода.Таким образом продлевается срок службы привода и повышается его истинный коэффициент мощности.

Реакторы для частотно-регулируемых приводов продаются либо как реакторы переменного тока, либо как реакторы постоянного тока (также называемые дросселями звена). Оба типа реакторов служат одной и той же основной цели — сглаживанию тока, протекающего к частотно-регулируемому преобразователю, и уменьшению вредных гармоник, возникающих в линии электропередачи. Однако у реакторов переменного и постоянного тока есть свои преимущества и недостатки. Реакторы переменного тока размещаются последовательно с входящей линией питания переменного тока. Преимущество, которое они обеспечивают, — это некоторая защита от скачков напряжения, создаваемых переключением конденсаторов коэффициента мощности и грозовых скачков, поскольку они устанавливаются перед частотно-регулируемым приводом.Недостатком, который они вызывают, является падение напряжения на частотно-регулируемом приводе из-за состояния, называемого Перекрытие проводимости диодов. Это может быть проблемой, если частотно-регулируемый привод установлен на линии электропередачи, в которой падает напряжение. Если напряжение падает, а на реакторе переменного тока падает некоторое напряжение, привод может ошибочно отключиться при отключении из-за пониженного напряжения или потери мощности. Например, реактор переменного тока с импедансом 5% может понижать напряжение линии 460 В переменного тока до 437 В переменного тока на частотно-регулируемый привод. Это может потенциально вызвать неприятное отключение частотно-регулируемого привода.Наконец, реакторы переменного тока обычно в 1,5 раза дороже, чем реакторы постоянного тока при том же импедансе.

Реакторы постоянного тока (перемычки) подключаются после входных диодов в силовой цепи. Недостатком реакторов постоянного тока является то, что они расположены после входных диодов и не защищают диоды от возможных переходных процессов напряжения. Поскольку в цепи постоянного тока требуется только одна катушка по сравнению с 3 катушками в цепи переменного тока, реакторы постоянного тока менее дороги. Размещая реактор в звене постоянного тока, мы не имеем перекрытия диодной проводимости.Таким образом, эти реакторы не сбрасывают напряжение на привод, что позволяет избежать нежелательных неисправностей.

ЧТО СЛЕДУЕТ КУПИТЬ?

При покупке реактора мы обычно смотрим, насколько реактор снизит вредные гармоники. ЧРП без реактора может создавать гармонические искажения тока в линии электропередачи на 60–130%. *

Реакторы обычно продаются с импедансом в процентах, при этом стандартные значения составляют 1,5%, 3% и 5%. В идеале полное сопротивление 5% -6% даст лучшую стоимость по сравнению сэффект. Установка импеданса более 6-7% не оказывает положительного влияния на снижение гармоник, а основным недостатком являются чрезмерные потери.

Остается вопрос, покупать ли реакторы постоянного или переменного тока?

КУПИТЬ ОБЕИХ!

Лучшее решение сбалансировать преимущества и недостатки реакторов переменного и постоянного тока — это купить ОБЕИХ! Реактор 3% постоянного и 3% переменного тока решает все проблемы и имеет очень мало недостатков. Дроссель 3% переменного тока защитит диоды от скачков напряжения, но не снизит чрезмерное входное напряжение, которое может вызвать ложные срабатывания при отказе.Реактор постоянного тока обеспечивает идеальный импеданс 3% без потерь напряжения из-за перекрывающейся проводимости диодов при меньших затратах.

За счет включения реакторов постоянного и переменного тока в ваше приложение с частотно-регулируемым приводом достигается 6% импеданс, достигается наилучшее соотношение цены и эффекта, значительно снижаются гармоники **, и все преимущества реактора достигаются с небольшим недостатком.

* Величина гармонических искажений тока зависит как от типа и размера источника питания, так и от величины нагрузки, производящей гармоники, в зависимости отобщая нагрузка. Цифры, использованные в этой статье, являются общими практическими правилами. См. IEEE 519-1992.

** 6% импеданс обычно снижает гармонические искажения тока до менее половины гармонических искажений без реактора. За более чем 20-летний опыт работы у меня не было клиента, который применял бы 5-6% импеданса ко всем своим нагрузкам, генерирующим гармоники, которые продолжали бы испытывать проблемы с качеством электроэнергии. Кроме того, их приводы длились дольше, чем у клиентов без реакторов на их частотно-регулируемых приводах

Реакторы — дешевая страховка!

Хотите получать уведомления о появлении новых блогов? Кликните сюда.

Дроссели объяснены

Описание дросселей

Общие

«Дроссель» — это общее название катушки индуктивности, которая используется в качестве фильтрующего элемента источника питания. Обычно они представляют собой блоки со стальным сердечником с зазором, похожие по внешнему виду на небольшой трансформатор, но только с двумя выводами, выходящими из корпуса. Ток в катушке индуктивности не может измениться мгновенно; то есть катушки индуктивности имеют тенденцию сопротивляться любому изменению тока. Это свойство делает их удобными для использования в качестве фильтрующих элементов, поскольку они имеют тенденцию «сглаживать» пульсации в форме волны выпрямленного напряжения.

Зачем нужен дроссель? Почему не просто резистор большой серии?

Дроссель используется вместо последовательного резистора, потому что он обеспечивает лучшую фильтрацию (меньше остаточных пульсаций переменного тока на питании, что означает меньше шума на выходе усилителя) и меньшее падение напряжения. «Идеальный» индуктор должен иметь нулевое сопротивление постоянному току. Если бы вы просто использовали резистор большего размера, вы бы быстро достигли точки, в которой падение напряжения было бы слишком большим, и, кроме того, «проседание» питания было бы слишком большим, потому что разница в токе между полной выходной мощностью и холостым ходом может быть большим, особенно в усилителе класса АВ.

Вход конденсатора или входной фильтр дросселя?

Существует две распространенных конфигурации источника питания: вход конденсатора и вход дросселя. Входной конденсаторный фильтр не обязательно должен иметь дроссель, но он может иметь дроссель для дополнительной фильтрации. Входное питание дросселя по определению должно иметь дроссель. Конденсаторные входные фильтры на сегодняшний день являются наиболее часто используемой конфигурацией в гитарных усилителях (на самом деле, я не могу вспомнить производственный гитарный усилитель, в котором использовался бы входной фильтр дросселя).
Входной конденсаторный источник питания будет иметь фильтрующий конденсатор сразу после выпрямителя. Тогда он может иметь или не иметь второй фильтр, состоящий из последовательного резистора или дросселя, за которым следует другой конденсатор. Сеть «колпачок, индуктор, колпачок» обычно называется сетью «Пи-фильтр». Преимуществом конденсаторного входного фильтра является более высокое выходное напряжение, но он имеет худшее регулирование напряжения, чем входной фильтр дросселя. Выходное напряжение приближается к sqrt (2) * Vrms переменного напряжения.
На входе питания дросселя будет дроссель, следующий сразу за выпрямителем.Основное преимущество источника питания с дросселем — лучшее регулирование напряжения, но за счет гораздо более низкого выходного напряжения. Выходное напряжение приближается к (2 * sqrt (2) / Pi) * Vrms переменного напряжения. Входной фильтр дросселя должен иметь определенный минимальный ток, протекающий через него, чтобы поддерживать регулирование.
Разница напряжений между двумя типами фильтров может быть довольно большой. Например, предположим, что у вас есть транзистор 300-0-300 и двухполупериодный выпрямитель. Если вы используете конденсаторный входной фильтр, вы получите максимальное постоянное напряжение без нагрузки 424 вольт, которое будет падать до напряжения, зависящего от тока нагрузки и сопротивления вторичных обмоток.Если вы используете тот же трансформатор с входным фильтром дросселя, пиковое выходное напряжение постоянного тока будет 270 В и будет намного более жестко регулируемым, чем входной фильтр конденсатора (меньше изменений напряжения питания с изменениями тока нагрузки).

Как выбрать дроссель:

Дроссели

обычно рассчитаны на максимальный постоянный ток, сопротивление постоянному току, индуктивность и номинальное напряжение, которое представляет собой максимальное безопасное напряжение, которое может быть приложено между катушкой и корпусом (который обычно заземлен).

Если вы используете дроссельный входной фильтр (маловероятно, если вы не пытаетесь преобразовать усилитель класса AB в настоящий класс A и нуждаетесь в более низком напряжении, или если вы проектируете усилитель с нуля и хотите улучшить регулировку питания), дроссель должен быть способен обрабатывать весь ток выходных ламп, а также секции предусилителя. Обратите внимание, что это означает не только ток смещения выходных ламп, но и пиковый ток на полном выходе.Обычно для этого требуется дроссель размером со стандартный выходной трансформатор мощностью 30-50 Вт, поскольку дроссель должен иметь воздушный зазор (как и несимметричный ОТ), чтобы избежать насыщения сердечника из-за протекающего через него постоянного тока смещения, и дроссель также должен иметь низкое сопротивление постоянному току, чтобы избежать слишком большого падения напряжения на нем, что снизит выходное напряжение и ухудшит регулировку нагрузки. Эта комбинация низкого DCR, воздушного зазора и высокой индуктивности (подробнее об этом позже …) обычно приводит к значительному размеру дросселя.Чтобы рассчитать требуемый номинальный ток, сложите токи пластины выходной лампы полной мощности, токи экрана и токи питания предусилителя и добавьте коэффициент запаса. Для усилителя мощностью 50 Вт это может быть 250 мА или около того.

Если, с другой стороны, вы выбираете дроссель для источника питания конденсатора (например, типичный дизайн Marshall или Fender), то требования несколько смягчаются. Назначение дросселя в источниках питания такого типа — не фильтрация и регулирование напряжения, а просто фильтрация постоянного тока, подаваемого на сетку экрана выходных ламп и секции предусилителя.Экраны обычно потребляют около 5-10 мА каждый, а лампы предусилителя потребляют около 1-2 мА (для типичного 12AX7; 12AT7 обычно смещены примерно в десять раз больше). Это означает, что вы можете обойтись дросселем гораздо меньшего размера, и, кроме того, ток питания предусилителя не сильно меняется, поэтому вы можете обойтись более высоким сопротивлением постоянному току, что означает, что для намотки кабеля можно использовать провод меньшего размера. дроссель, что означает более высокую индуктивность для сердечника данного размера. Просто сложите текущие требования к экранам и лампам предусилителя и добавьте еще немного для запаса.Для усилителя мощностью 50 Вт типичное значение может составлять 50-60 мА.

Для типичного источника питания дросселя вам понадобится дроссель с сопротивлением не более 100-200 Ом или около того. В качестве источника питания конденсатора обычно может использоваться дроссель с постоянным током 250 Ом — 1 кОм. Чем выше сопротивление, тем больше падение напряжения и хуже регулирование, но и стоимость будет ниже.

Что касается значения индуктивности, это зависит от того, какую фильтрацию вы хотите.Индуктивность вместе с емкостью фильтра образует фильтр нижних частот. Чем больше катушка индуктивности, тем ниже частота среза фильтра и тем лучше подавление 120 Гц (если двухполупериодное выпрямление) или 60 Гц (если полуволновое выпрямление) составляющей переменного тока выпрямленного постоянного тока. В общем, чем больше, тем лучше в разумных пределах (большие индуктивности при низком сопротивлении постоянному току означают большие дроссели, которые стоят больше денег). Как правило, емкость 5-20 Henries является хорошим выбором со стандартными электролитическими конденсаторами емкостью 32-50 мкФ.Значения индуктивности и емкости также определяют переходную характеристику источника питания, что означает склонность источника питания к выбросу или «звонку» с затухающими колебаниями всякий раз, когда применяется переходный процесс тока (например, при запуске или при сильном скачке тока, например жесткий аккорд «ми» на полную мощность!).

Номинальное напряжение должно быть выше, чем напряжение питания, в противном случае изоляция на проводе может выйти из строя, что приведет к замыканию питания на корпус.

Я настоятельно рекомендую зайти на сайт Дункана Манро (http://www.duncanamps.com/), чтобы загрузить его программу-калькулятор источника питания. Это позволит вам поэкспериментировать с различными значениями индуктивности и емкости и увидеть результирующие остаточные пульсации переменного тока и переходную характеристику фильтра питания. Можно моделировать входные фильтры конденсаторов и катушек индуктивности. Это отличный обучающий инструмент.

Пересмотрено 18.02.14

Руководство по пониманию синфазных дросселей

Что такое синфазный дроссель?

Синфазный дроссель — это электрический фильтр, который блокирует высокочастотный шум, общий для двух или более линий данных или линий электропередач, позволяя при этом проходить желаемому постоянному или низкочастотному сигналу. Синфазный шумовой ток (CM) обычно исходит от таких источников, как нежелательные радиосигналы, неэкранированная электроника, инверторы и двигатели.Если не фильтровать этот шум, он создает проблемы с помехами в электронике и электрических цепях.

Как работают синфазные дроссели?

В нормальном или дифференциальном режиме (одиночный дроссель) ток проходит по одной линии в одном направлении от источника к нагрузке и в противоположном направлении по обратной линии, замыкающей цепь. В синфазном режиме шумовой ток проходит по обеим линиям в одном направлении

В обычном режиме ток в группе линий проходит в одном направлении, поэтому объединенный магнитный поток складывается для создания противоположного поля, блокирующего шум, как показано красными и зелеными стрелками в сердечнике тороида, показанном на , рис. .В дифференциальном режиме ток проходит в противоположных направлениях, а поток вычитается или нейтрализуется, так что поле не противоречит сигналу нормального режима.

Как выбрать синфазный дроссель?

Основными критериями выбора синфазного дросселя являются:

Требуемый импеданс: какое ослабление шума необходимо?
Требуемый частотный диапазон: В какой полосе частот присутствует шум?
Требуемый ток: какой ток в дифференциальном режиме он должен выдерживать?

Какие типы синфазных дросселей производит компания Coilcraft?

Coilcraft разрабатывает и производит множество синфазных дросселей для многих приложений.Выберите категорию ниже или воспользуйтесь одним из наших инструментов, чтобы найти правильный дроссель общего режима для вашего приложения.

Дроссели EMI для высокоскоростной и сверхскоростной линии передачи данных

Coilcraft USB, RA6870 и CM1394 высокоскоростные и сверхскоростные синфазные дроссели линии передачи данных эффективно снижают синфазный шум в высокоскоростных интерфейсах, таких как USB 2.0, USB 3.1 Gen 1, HDMI, IEEE 1394, LVDS, HDBaseTTM, MOST® шина и т. д. Они поддерживают отличную целостность сигнала для высокоскоростной связи с частотой среза дифференциального режима -3 дБ до 6.5 ГГц. Большинство из них обеспечивают ослабление синфазного сигнала более 30 дБ на частоте 500 МГц и 25 дБ в диапазоне ГГц.

Синфазные дроссели электромагнитных помех линии передачи данных

Синфазные дроссели линий передачи данных

Coilcraft CJ5100, CQ7584 и CR7856 предназначены для ослабления синфазных помех на частотах до 100 МГц. Серия PDLF может снизить шум в 32 раза от 15 МГц до 300 МГц и доступна в версиях с 2, 3 и 4 линиями. Серия PTRF оптимизирована для требований FCC и ITU-T (ранее CCITT).Эти детали обеспечивают ослабление от 15 до 25 дБ, импеданс более 1000 Ом и изоляцию 1500 В между обмотками. M2022 может подавлять синфазный шум до 500 МГц в компактном корпусе 1812.

Дроссели EMI синфазного режима линии передачи данных / питания

Семейства

Coilcraft LPD, MSD и PFD — это низкопрофильные, миниатюрные дроссели синфазного режима, занимающие мало места, которые можно использовать для ослабления синфазного шума или дифференциального шума в приложениях как для передачи данных, так и для линий электропередач.

Дроссели электромагнитных помех синфазного тока линии электропередачи поверхностного монтажа

Недорогие высокопроизводительные дроссели синфазного тока для поверхностного монтажа

Coilcraft выпускаются в различных размерах и корпусах.Они предназначены для устранения синфазного шума, проводимого в линии переменного тока, в широком диапазоне частот с изоляцией до 1500 В среднеквадратического значения. Эти синфазные дроссели могут работать в широком диапазоне токов от 0,06 до 15 ампер, обеспечивая ослабление там, где требуется фильтрация линии, например, в импульсных источниках питания.

Дроссели ЭМП синфазного тока через отверстие в линии электропередачи

Недорогие высокоэффективные дроссельные катушки серии BU со сквозным отверстием

Coilcraft предназначены для устранения синфазных помех, проводимых в линии, в широком диапазоне частот.BU9S и BU9HS идеально подходят для сигнальных линий; остальные БУ могут использоваться в импульсных источниках питания и цепях питания. Для низкопрофильных применений фильтры BU9 и BU9S доступны в горизонтальной конфигурации, что снижает их высоту до менее чем полдюйма (12,5 мм).

CMT Синфазные дроссели EMI

Синфазные дроссели тороидального типа

Coilcraft CMT предназначены для обеспечения наивысшего сопротивления синфазного сигнала в самом широком диапазоне частот. Эти детали идеально подходят для любых приложений, требующих высокого напряжения смещения постоянного тока, и хорошо подходят для использования в импульсных источниках питания.Эти синфазные дроссели наиболее эффективны при фильтрации питающих и обратных проводов синфазными сигналами одинаковой амплитуды. Катушки индуктивности дифференциального режима доступны для фильтрации сигналов, не совпадающих по фазе, или сигналов с неравномерной амплитудой.

Примечания к приложению

Инструменты

Искатель синфазного дросселя

Что дальше?

Подробнее: Начало работы Серия

Фильтры синфазных шумов — питание переменного / постоянного тока

Синфазный ток часто попадает в устройство жертвы через линии питания переменного или постоянного тока к устройству.Аналогичным образом, устройство-источник радиопомех часто проводит ток синфазного сигнала через линию питания переменного тока, где он улавливается устройством-жертвой. Путь переменного или постоянного тока должен быть заглушен для подавления помех. Для этого используются синфазные дроссели.

Выберите дроссель, который физически подходит к шнуру питания, как «SLIP ON» или как «SNAP ON» вокруг кабеля. SNAP ON очень удобны, когда присутствуют большие вилки питания или толстые кабели, такие как линии на 240 вольт, используемые для питания линейных усилителей.Как и в случае со всеми дросселями, чем больше дросселей поворачивает или проходит через дроссель, тем лучше дроссельный эффект. В некоторых сложных случаях может потребоваться каскадирование или включение нескольких дросселей последовательно, чтобы получить достаточное сопротивление дросселя для уменьшения синфазного тока. При последовательном включении полное сопротивление дросселя складывается. Более высокий импеданс дает более низкий ток синфазного режима (I = E / R).

Выбор смеси

Не забудьте выбрать правильный «MIX» для частоты помех:

Mix 75 для 150 кГц — 10 МГц (включая диапазон AM) — полезен для переключения источников питания, настенных бородавок, инверторов постоянного тока в переменный

Mix 31 для 1-300 МГц (подходит для большинства любительских и коммерческих передатчиков HF)

Mix 61 для 200-2000 МГц

Mix 43 для 20–250 МГц (включая FM-вещание, самолет, коммерческое радио)

Не знаете, какую смесь выбрать для ваших потребностей в RFI / EMI? Попробуйте Ferrite Ring Combo Pack , который обеспечивает подавление радиопомех от.1–2000 МГц и решает большинство проблем, связанных с кабелями переменного / постоянного тока и многими проблемами синфазного сигнала в линии питания коаксиальных антенн.

У вас шумный импульсный блок питания? Вот набор фильтров для линии питания переменного тока и выходной линии постоянного тока, которые помогают подавить синфазный ток, тем самым уменьшая радиопомехи / шум, излучаемый или проводимый в близлежащее чувствительное электронное оборудование. Проста в установке и не требует доработки оборудования.

У вас шумный выходной инвертор постоянного тока и переменного тока? Вот набор фильтров для выходной линии переменного тока и входной линии постоянного тока, которые помогают подавить синфазный ток, тем самым уменьшая радиопомехи / шум, излучаемый или передаваемый на близлежащее чувствительное электронное оборудование.Проста в установке и не требует доработки оборудования.

Вот несколько дополнительных вариантов для различных сетевых дросселей переменного и постоянного тока (щелкните ссылку продукта, чтобы получить информацию о ценах и скидках):

СТАНДАРТНЫЙ кольцевой фильтр шумов (2,4 дюйма, внутренний диаметр 1,4 дюйма) — подходит для стандартных кабелей питания переменного тока для электронных устройств на 120/240 В переменного тока

Типовые установки, подходящие для большинства устройств с питанием от переменного тока

F240 Пончик Тороид на телевизоре с плоским экраном Кабель питания переменного тока

Кабель переменного тока на F-240 Toroid — 6 витков на настольном компьютере Кабель питания переменного тока

Примечание по применению : Подавление радиопомех зарядного устройства аккумуляторной электрической дрели — используйте F240-31 на шнуре питания переменного тока с 4-6 витками, как показано на рисунке выше.Симптомом являются радиопомехи на частотах 20-60 МГц. Еще один пример проблемы радиопомех импульсного источника питания (SMPS), которая обычно очень широкополосная по своей природе.

БОЛЬШОЙ кольцевой фильтр шумов (4 ″ OD, 3 ″ ID) — подходит для стандартных кабелей питания переменного тока для электронных устройств на 240 В переменного тока.

Отлично подходит для кабелей большого диаметра или нескольких кабелей — используйте несколько жил для более сильного дросселирования. Также полезно, когда вам нужно большое количество оборотов для сильного дросселирования

Большой шумовой фильтр с зажимом (внутренний диаметр 1 ″) — для больших силовых кабелей или нескольких витков стандартных кабелей 120 В переменного тока, 20 А

Типичная установка на силовых кабелях (подходит для кабелей 240 В и более толстых, таких как большие приборы, линейные усилители — постарайтесь получить не менее 2 витков кабеля, в противном случае используйте несколько зажимов FSB31-1 последовательно на кабеле, как показано ниже

Комплект RFI для линии электропередач от настенной бородавки

Источники питания постоянного тока от настенных бородавок могут быть источником значительных радиопомех из-за синфазного тока, использующего провод питания постоянного тока в качестве «антенны».Чтобы подавить радиопомехи и развязать антенну, используйте небольшое ферритовое кольцо с намотанным через него шнуром постоянного тока.

Поскольку у большинства пользователей есть много источников питания от бородавок для различных электронных устройств, у нас есть специальный комплект RFI для оптовой поставки 10 бородавок.

СТАНДАРТНЫЙ кольцевой фильтр синфазных помех (внешний диаметр 2,4 дюйма, внутренний диаметр 1,4 дюйма) — подходит для стандартных кабелей питания постоянного тока до 20 А

Типичные установки, подходящие для большинства устройств с питанием от постоянного тока (отлично подходят для разъемов постоянного тока мобильных радиоприемопередатчиков, чтобы уменьшить шум зажигания и предотвратить попадание радиопомех в автомобильные компьютеры и наоборот).Также отличное подавление шума для импульсных источников постоянного тока с питанием от переменного тока (SMPS) — используйте один фильтр на выходе постоянного тока, а другой — на входе переменного тока. Для достижения наилучших результатов скрутите провода перед намоткой. Используйте смесь 75 для лучшего подавления на частотах переключения.

F240 на кабеле постоянного тока — показано 4 витка

# 12 витых проводов постоянного тока на тороиде F240

БОЛЬШОЙ кольцевой фильтр синфазных помех (4 ″ OD, 3 ″ ID) — подходит для обычных шнуров питания постоянного тока более 20 ампер, также подходит для шнуров питания переменного тока

Отлично подходит для кабелей большого диаметра или нескольких кабелей — используйте несколько жил для более сильного дросселирования.Также полезно, когда вам нужно большое количество оборотов для сильного дросселирования

Типичное применение: очень хорошо подходит для большого числа витков / сильного подавления больших кабелей или кабелей с большими разъемами. Возможно большее количество витков, чем у FSB-1 с размером отверстия 3 дюйма.

F400 на кабеле аккумулятора AWG 4 — 8 витков очень эффективны для инверторов с питанием от солнечной батареи и постоянного тока. 8 витков — это примерно 6 футов кабеля в этом примере

Big Clamp On Noise Filter (1 ″ ID) — для больших силовых кабелей или кабелей с разъемами

Типовые установки (очень хорошо подходят для сильноточных кабелей постоянного тока, кабелей инвертора переменного и постоянного тока, кабелей постоянного тока для солнечных панелей, кабелей для морских / лодочных батарей постоянного тока, кабелей постоянного тока для лодочных радаров, кабелей постоянного тока для радиолюбителей / морских SSB и т. Д.)

Фильтр синфазных помех постоянного тока для морских, мобильных, переносных и стационарных станций ВЧ-операций

RFI-DC-30 представляет собой фильтр синфазных помех для оборудования с питанием от постоянного тока до 30 А и 600 В постоянного тока при 105 ° C и обеспечивает эффективное двойное подавление синфазного тока с помощью отдельных дросселей на положительном и отрицательном кабелях на ВЧ частоте. диапазон от 1 до 61 МГц (выгодно до 160 МГц).Очень полезно для подавления шума от генераторов, инверторов, зарядных устройств, солнечных панелей, ветряных генераторов и других устройств, создающих шум, использующих одну и ту же шину питания постоянного тока. Простая установка между источником шума и жертвой шума без каких-либо модификаций любого устройства.

Коробка корпуса представляет собой корпус из ПВХ 4 ″ x4 ″ x 2 ″, устойчивый к атмосферным воздействиям, с 1/4 ″ нержавеющей фурнитурой для простоты подключения к цепям постоянного напряжения и (опционально) к заземлению для большего ослабления синфазного тока, присутствующего на постоянном токе. положительные и отрицательные линии.

Коттеджи государственного парка Чок-Каньон — Департамент парков и дикой природы Техаса

Люди на сайт: 8
Количество сайтов: 20

В этих домиках (также называемых укрытиями с кондиционированием воздуха) нет ванных комнат; ванные комнаты с душевыми кабинами рядом. В каюты не допускаются домашние животные; они могут находиться снаружи, но должны быть всегда на привязи.В этой области запрещены дома на колесах, туристические трейлеры и всплывающие окна. Пять кают доступны ADA. Перед получением ключа вы должны подписать соглашение о ключах, которое позволяет нам взимать 5 долларов США для замены утерянного или невозвращенного ключа.

Кондиционер
Электроэнергия 20 А
Три односпальные кровати внутри
Внутреннее и внешнее освещение

Стол для пикника на улице
Водяной кран снаружи
Кольцо с решеткой
Палатки разрешены за пределами

Туалеты с душевыми рядом

Построен из кирпичной плитки, с тремя окнами и стальной дверью.

$ 50

Ночью

Плюс ежедневно
входной билет

Примечание: Информация и цены могут быть изменены. Пожалуйста, позвоните в службу информации о парке (1-800-792-1112) для получения последних обновлений. Ежедневная плата за вход взимается в дополнение к любой плате за объект, если не указано иное. Пропуск в парк штата Техас позволит вам и вашим гостям неограниченное количество посещений в течение 1 года в более чем 90 государственных парков, не уплачивая ежедневную плату за вход, в дополнение к другим преимуществам.

Домашние животные не допускаются в здания парка штата Техас. Чтобы узнать о других общих ограничениях для домашних животных, ознакомьтесь с Правилами парков штата Техас. Чтобы узнать об ограничениях в отношении содержания домашних животных в парке, свяжитесь с администрацией парка.

Для получения дополнительной информации позвоните в справочную службу парковки или парковки (1-800-792-1112).

Дроссельная катушка TAMURA CORPORATION ｜タムラ製作所

Характеристики

Дроссельные катушки Tamura производятся на основе изучения уникальных свойств тщательно отобранных магнитных металлических материалов, с высочайшим уровнем магнитных характеристик и технологией электрического проектирования.

Магнитные металлические материалы обеспечивают высокую плотность магнитного потока насыщения и хорошую устойчивость к влажности, что позволяет изготавливать сердечники с малым весом и миниатюрными размерами.

Характеристики

Магнитные материалы

Использование	Технические характеристики	серии	Данные
Сглаживание	Беззазорный аморфный тороидальный	GLA серии	PDF
	Беззазорный аморфный тороидальный	GLB серии	PDF
	Аморфный тороидальный	NAC серии	PDF
	Дроссельные катушки из пермаллоя	Серия AHD	PDF
	Силиконовая стальная дроссельная катушка для сглаживания	Серия TSD	PDF
Активный фильтр	Аморфный тороидальный	NACA серии	PDF
Шумовой фильтр	Синфазные дроссельные катушки	CM серии	PDF
	Трехфазные синфазные дроссельные катушки	ACY серии	PDF
	Трехфазные синфазные дроссельные катушки	CMY серии	PDF

Базовые аксессуары

Введение магнитных материалов

Типичные электрические свойства / Экологические испытания

Запрос на проектирование дроссельной катушки

Разное

Дроссель в цепи переменного тока: Дроссель переменного тока и его расчёт

Дроссель в цепи переменного тока: Дроссель переменного тока и его расчёт

Дроссель переменного тока и его расчёт

Особенности работы дросселя переменного тока

Влияние немагнитного зазора на дроссель

Принципы расчёта дросселей переменного тока

Расчёт дросселя переменного тока

Дроссель в цепи переменного тока

Дубликаты не найдены

Путевые дроссель-трансформаторы

Путевые дроссель-трансформаторы

Дроссель — переменный ток — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Дроссель — переменный ток

Оптимизация дросселей для схем ККМ

Что такое дроссель в электрике: устройство, назначение, проверка

Что такое дроссель, внешний вид и устройство

Свойства, назначение и функции

Виды и примеры использования

Дроссель в лампах дневного света

Зачем нужен дроссель в блоке питания

Как проверить дроссель мультиметром

против индуктора — Блог о пассивных компонентах

Сравнение реактора переменного тока и дросселя звена постоянного тока

Дроссели объяснены

Руководство по пониманию синфазных дросселей

Что такое синфазный дроссель?

Как работают синфазные дроссели?

Как выбрать синфазный дроссель?

Какие типы синфазных дросселей производит компания Coilcraft?

Дроссели EMI для высокоскоростной и сверхскоростной линии передачи данных

Синфазные дроссели электромагнитных помех линии передачи данных

Дроссели EMI синфазного режима линии передачи данных / питания

Дроссели электромагнитных помех синфазного тока линии электропередачи поверхностного монтажа

Дроссели ЭМП синфазного тока через отверстие в линии электропередачи

CMT Синфазные дроссели EMI

Примечания к приложению

Инструменты

Что дальше?

Фильтры синфазных шумов — питание переменного / постоянного тока

Выбор смеси

БОЛЬШОЙ кольцевой фильтр шумов (4 ″ OD, 3 ″ ID) — подходит для стандартных кабелей питания переменного тока для электронных устройств на 240 В переменного тока.

Большой шумовой фильтр с зажимом (внутренний диаметр 1 ″) — для больших силовых кабелей или нескольких витков стандартных кабелей 120 В переменного тока, 20 А

Комплект RFI для линии электропередач от настенной бородавки

Big Clamp On Noise Filter (1 ″ ID) — для больших силовых кабелей или кабелей с разъемами

Фильтр синфазных помех постоянного тока для морских, мобильных, переносных и стационарных станций ВЧ-операций

Коттеджи государственного парка Чок-Каньон — Департамент парков и дикой природы Техаса

$ 50

Дроссельная катушка TAMURA CORPORATION ｜ タ ム ラ 製作 所

Характеристики

Характеристики

Магнитные материалы

Похожие записи

Как правильно промывать нос при насморке: эффективные методы и растворы

Питание кормящей мамы: что можно есть при грудном вскармливании

Лучшая зимняя обувь для детей 2 лет: выбираем комфортные и надежные модели

Детская комната для новорожденного: оформление, дизайн и планировка

Увлажнитель воздуха: польза и вред для здоровья, отзывы специалистов и пользователей

Добавить комментарий Отменить ответ

Дроссельная катушка TAMURA CORPORATION ｜タムラ製作所