Сердечники катушек индуктивности — выбор материала и формы

Автор: Mark A. Swihart, Менеджер отдела прикладной техники Magnetics Inc, отделение Spang&Co. Питтсбург, Пенсильвания, США.

Резюме: Внимательное рассмотрение характеристик силовых катушек индуктивности часто является ключевым фактором успешного конструирования компактных и экономичных преобразователей с высоким к.п.д. Во многих вариантах применения катушек индуктивности порошковые сердечники обладают явными преимуществами в сравнении с сердечниками, изготовленными из других материалов – таких, как ферриты или стальные ламинаты. В распоряжении разработчика имеется множество вариантов выбора материала и формы порошкового сердечника, каждый из которых является выбором компромисса по таким характеристикам, как величина потерь, стоимость, габариты и простота намотки. Кроме того, при изменении критериев конструирования изменяется комбинация преимуществ и недостатков каждого из материалов для порошкового сердечника.

Понимание этих преимуществ и недостатков необходимо для осуществления правильного выбора.

Катушка индуктивности является устройством, фильтрующим ток. Создавая препятствия прохождению тока, фильтрующая катушка индуктивности фактически накапливает электрическую энергию по мере того, как переменный ток нарастает в каждом цикле, и высвобождает данную энергию, когда ток спадает до минимума. В силовых катушках индуктивности требуется наличие воздушного зазора внутри конструкции сердечника. Назначение воздушного зазора состоит в накапливании энергии и в предотвращении насыщения сердечника при нахождении его под нагрузкой. В иной формулировке, назначение воздушного зазора состоит в том, чтобы уменьшать и регулировать эффективную магнитную проницаемость магнитной конструкции. Поскольку μ = B/H, то уменьшение μ означает увеличение H (то есть, рост электрического тока), который поддерживается при уровне B, меньшем максимально допустимого значения магнитной индукции (B

sat), являющегося внутренней (природной) характеристикой заданного магнитного материала.

Существует общее ограничение, связанное с узкими пределами изменений индукции насыщения Bsat. Физика мягких магнитных материалов такова, что значение B

sat материалов, доступных на современном рынке, составляет примерно от 0,3T до 1,8T. В наиболее экзотичном имеющемся материале, каковым является сплав кобальта – железа – ванадия (супермендюр), это значение достигает 2,2T. Более высокие значения не существуют.

Воздушный зазор в силовых катушках индуктивности может быть распределенным или дискретным. Распределенные зазоры создаются в порошковых сердечниках. На микроскопическом уровне, гранулы порошка магнитного сплава отделяются одна от другой посредством изоляции связующим веществом или посредством высокотемпературной изоляции покрытия каждой гранулы. (Это не относится к уровню магнитных доменов; домены имеют размеры намного меньше размеров гранул порошкового сердечника). Распределение зазора по всей конструкции порошкового сердечника служит двум основным целям: (1) устраняются недостатки конструкции с дискретным зазором, каковыми являются резкое насыщение, краевые потери и электромагнитные помехи (EMI), и (2) регулируются потери от вихревых токов до такой степени, при которой сплавы с повышенным значением B

sat могут быть использованы на относительно высоких частотах, несмотря на относительно низкое значение объемного удельного сопротивления в сплаве.

Дискретные зазоры используются главным образом в ферритовых сердечниках. Основным функциональным преимуществом феррита являются низкие потери по переменному току в сердечниках при работе на высокой частоте, что объясняется более высоким удельным сопротивлением в керамическом материале по сравнению с металлическими сплавами. Ферриты находятся на нижнем конце существующей области значений B

sat, и они существенно смещаются в сторону дальнейшего понижения B_sat при повышении температуры. Конструкция с дискретным зазором приводит к созданию катушки индуктивности, в которой достигается точка резкого насыщения и при этом требуется большая габаритная высота в конструкции. Дискретные зазоры приводят также к получению катушек индуктивности, которые уязвимы к потерям от вихревых токов в обмотке вследствие краевого эффекта и имеют тенденцию к генерации электромагнитных помех (EMI). Дискретные зазоры используются также в аморфных и нанокристаллических ленточных сердечниках с ориентацией потока вдоль волокна, имеющих улучшенные показатели потерь по переменному току в сравнении с порошковыми сердечниками, но зачастую более дорогостоящих.

Разработчик катушки индуктивности должен выполнять требования по накапливанию энергии (величине индуктивности) и одновременно учитывать требования к суммарным потерям, рабочему объему, стоимости, электромагнитным помехам, температурным характеристикам, надежности и устойчивости к отказам.

Во многих случаях порошковые сердечники обладают явными преимуществами. При этом разработчик имеет множество вариантов выбора среди имеющихся порошковых сердечников.

Сердечники MPP (из мо-пермаллоевого (Molypermalloy) порошка) представляют собой тороидальные сердечники с распределенным воздушным зазором, изготавливаемые из порошкового материала, являющегося сплавом никеля, железа и молибдена. MPP обеспечивает самые низкие потери в сердечнике по сравнению с другими материалами для порошкового сердечника, но сердечники из данного сплава являются при этом самыми дорогостоящими ввиду высоких затрат на технологическую обработку и по причине 80-процентного содержания никеля в сплаве. Тороидальные сердечники из MPP выпускаются с наружными диаметрами от 3,5 мм до 125 мм.

Сердечники High Flux представляют собой тороидальные сердечники с распределенным воздушным зазором, изготавливаемые из порошкового материала, являющегося сплавом никеля с железом. Сплав High Flux содержит 50% никеля, по затратам на технологическую обработку сравним с MPP и по цене обычно выигрывает по сравнению с MPP примерно 5% – 25%. High Flux характеризуется более высокими потерями в сердечнике, нежели MPP и Kool Mμ, но благодаря своему повышенному значению B_sat

сплав High Flux имеет оптимальное соотношение между магнитной проницаемостью и силой подмагничивания. Иными словами, повышенное значение B_sat трансформируется в оптимальную стабильность (самый низкий уровень сдвига) катушки индуктивности в условиях сильного подмагничивания постоянным током или при высоких пиковых значениях переменного тока. Как и сердечники из MPP, сердечники из сплава High Flux не получили широкого распространения в каких-либо геометрических формах, кроме тороидов.

Сердечники Kool Mμ®, или «сендаст», представляют собой сердечники с распределенным воздушным зазором, изготавливаемые из порошкового материала, являющегося сплавом железа, алюминия и кремния.

По характеристикам подмагничивания постоянным током материал Kool Mμ сравним с MPP. Отсутствие никеля в формуле сплава делает Kool Mμ намного более экономичным, чем MPP. Основной недостаток Kool Mμ состоит в том, что данный сплав имеет более высокие потери по переменному току, нежели MPP. Этот сплав призван служить практичной альтернативой в случаях, когда порошковое железо имеет слишком высокие потери (в типовых случаях при умеренных или высоких значениях частоты) и при этом использование MPP является слишком дорогостоящим. Сердечники из Kool Mμ выпускаются не только в форме тороидов, но и в виде E-сердечников, что позволяет в максимально возможной степени снизить затраты на намотку.

В таблице 1 приведены сравнительные данные о свойствах различных материалов для сердечников.

	MPP	High Flux	Kool Mμ	Железный порошок
Проницаемость	14 — 550	14 — 160	26 — 125	10 — 100
Насыщение (Bsat)	0,7 T	1,5 T	1,0 T	1,2 — 1,4 T
Максимальная температура (°C)	200	200	200
Потери в сердечнике по переменному току	Самые низкие	Высокие	Низкие	Самые высокие (и переменные)
Форма сердечника	Тороид	Тороид	Тороид, E-сердечник	Тороид, E-сердечник, другие формы

Сердечники из железного порошка имеют более высокие внутренние потери (потери в сердечнике), чем сердечники из MPP, High Flux или Kool Mμ, но обычно являются менее дорогостоящими. Железный порошок часто является оптимальным выбором для силовых катушек индуктивности, в которых не требуется максимально высокий к.п.д. и миниатюрные размеры, но критичным показателем является цена; этот выбор может быть оптимальным также при работе на очень низкой частоте или с очень малой амплитудой пульсаций переменного тока (что означает очень слабый магнитный поток от переменного тока и соответственно низкие потери по переменному току). Большинство сердечников из железного порошка содержит связующее вещество для изоляции между гранулами, и это вещество уязвимо к пробоям при работе с высокими температурами в течение длительного времени, поэтому разработчику может понадобиться учет кривых теплового старения для выбираемого железного порошка. Значения плотности штамповки (то есть, прижимных усилий сжатия) для железных порошков являются умеренно высокими, поэтому данные материалы обеспечивают возможность широкого разнообразия геометрических форм, включая тороидальные сердечники, E-сердечники, броневые сердечники, U-сердечники и стержневые сердечники.

Для сердечников с очень сильными токами, но без необходимости работы на высоких частотах, крупногабаритный E-сердечник, U-сердечник или броневой сердечник из порошкового железа может оказаться единственным практически приемлемым вариантом.

Ферритовые сердечники с зазором являются альтернативой порошковым сердечникам при выборе вариантов конструирования. Как видно из рисунка 1, порошковые материалы насыщаются постепенно и при этом сохраняют полезную предсказуемую индуктивность даже при существенном нарастании тока нагрузки. Ферритовый сердечник с зазором сохраняет значение индуктивности, приближенное к значению при отсутствии подмагничивания, пока не происходит насыщение, при котором наблюдается резкое спадание индуктивности. При создании конструкций с ферритами для работы на повышенных температурах необходимо учитывать ряд дополнительных факторов. Как видно из рис. 2, мощность потока индукции любого силового феррита существенно уменьшается при повышении температуры; в то же время, мощность потока индукции порошковых сердечников фактически не зависит от температуры.

Кривая плавного насыщения порошкового сердечника отражает существенные преимущества для конструирования: (1) рабочая точка в основной части кривой (80% — 50%), позволяющая повысить степень компактности конструкции; (2) минимальный сдвиг при изменении температуры; (3) малая чувствительность к изменениям кривой как в части температуры, так и в части допусков на материал; (4) природная устойчивость к отказам; (5) естественные колебания индуктивности – высокое значение L при низкой нагрузке, регулируемая индуктивность при высокой нагрузке. Другие преимущества порошковых сердечников в сравнении с ферритовыми сердечниками состоят в том, что порошковые сердечники не уязвимы к краевым потерям и к EMI-эффектам в зазоре и имеют более высокие значения внутренней B_sat.

Рисунок 1. Кривые подмагничивания постоянным током для феррита и Kool Mμ.

Рисунок 2. Кривая насыщения для силового феррита.

Возможными вариантами применения катушки индуктивности, в частности, являются:

1. Компактная катушка индуктивности цепи постоянного тока (DC) с малыми пульсациями переменного тока (конструкция с ограниченным размером окна)
2. Крупногабаритная катушка индуктивности цепи постоянного тока (конструкция с ограничением насыщения)
3. Катушка индуктивности с сильным переменным током (конструкция с ограничением потерь в сердечнике)

Каждый из трех вариантов характеризуется специфическими требованиями к конструкции. В компактной катушке индуктивности цепи постоянного тока ограничительный фактор определяется в большей степени доступным размером окна сердечника, нежели площадью поперечного сечения сердечника. Окно сердечника должно быть достаточно большим для того, чтобы расположить в нем количество витков провода, достаточное для получения требуемой индуктивности. В крупногабаритной катушке индуктивности цепи постоянного тока ограничительным фактором часто является точка насыщения сердечника. Сердечник должен иметь достаточно крупные габариты и достаточно малую магнитную проницаемость, чтобы избежать насыщения (или смещения величины индуктивности ниже минимального требуемого уровня). Эти факторы требуют увеличения числа витков и длины медных проводов, что вызывает проблему в виде потерь в проводах. Основным ограничительным фактором для катушки индуктивности с сильным переменным током являются потери в сердечнике. Поскольку потери в сердечнике зависят от колебаний потока, создаваемого переменным током, а не уровнем индукции, создаваемой постоянным током, потери в сердечнике становятся доминирующим фактором, определяющим выбор конструкции.

Ниже приведены в качестве примера требования, которым должна отвечать типовая конструкция.

Постоянный ток (IDC)	500 мА (не более)
Требуемая индуктивность (Lmin)	100 мкГ
Пульсации переменного тока (Iac)	50 мА (пиковый размах)
Частота (f)	100 кГц

Для конструирования катушки с данными характеристиками компания Magnetics использует программное обеспечение Inductor Design Using Powder Cores (Конструирование катушки индуктивности с использованием порошковых сердечников). В данной программе реализуется алгоритм конструирования, имеющий целью определение минимально возможных габаритов модуля для заданных входных параметров (значений тока, индуктивности, частоты и др.). Программа определяет размер требуемого сердечника, исходя из необходимой величины энергетического показателя в виде произведения, получаемого умножением индуктивности при полной нагрузке на квадрат пикового значения тока (постоянного тока с приращением на пульсацию переменного тока), проходящего через катушку индуктивности. Увеличение значений индуктивности и силы тока подразумевают увеличение габаритов сердечника. Программы выполнялись с вводом указанных выше исходных значений конструирования, а материал сердечника выбирался вручную для каждого из типов сердечников, указанных ниже в таблице 2. Число витков, коэффициент плотности намотки провода, габариты намотки, величина потерь и рост температуры были определены по выходным данным выполняемых программ.

	MPP	High Flux	Kool Mμ, торидальные сердечники	Kool Mμ, E-сердечники
Номер компонента	55025-A2	58278-A2	77280-A7	K1808E090
Проницаемость	300	160	125	90
Габариты сердечника (дюймы)	0,335 x 0,150	0,405 x 0,150	0,405 x 0,150	0,77 x 0,65 x 0,19
AL (нГ/виток²)	124	68	53	69
Число витков	32	41	48	39
Коэффициент плотности намотки провода	37%	31%	37%	14%
Габариты обмотки (дюймы)	0,375 x 0,209	0,448 x 0,209	0,455 x 0,209	0,77 x 0,65 x 0,644
Потери в сердечнике (мВт)	2,0	0,7	0,7	0,5
Потери в проводе (мВт)	24,2	33,3	40,0	83,0
Суммарные потери (мВт)	26,2	34,0	40,7	83,5
Рост температуры (°C)	6,1	6,0	6,9	4,3

В каждом случае программы определяли самое высокое значение магнитной проницаемости из числа значений, имеющихся для выбранного материала. С учетом относительно слабого тока, любое уменьшение магнитной проницаемости выбранного материала не приводит к оптимизации индуктивности при пиковой нагрузке; в этих условиях больше теряется ввиду уменьшения индуктивности при отсутствии нагрузки, нежели приобретается за счет оптимизации кривой спадания силы подмагничивания постоянным током. Потери в сердечнике и рост температуры не являются важными влияющими факторами в катушке индуктивности данного типа вследствие низкой магнитной индукции по переменному току в сердечнике. Например, в сердечнике High Flux сила намагничивания H определяется по закону Ампера следующим образом:

H (эрстеды) = .4 (π) (N) (I)/L_e, где:

N — число витков
I — ток в амперах
L_e — длина линии магнитной индукции сердечника в см.

Сердечник 58278-A2 имеет длину линии магнитной индукции, равную 2,18 см, поэтому сила намагничивания постоянным током равняется:

H = .4 (π) (41) (0,5)/(2,18) = 11,8 эрстед

Процент начальной магнитной проницаемости, или значение «спадания», можно определить по данным, публикуемым в справочнике Magnetics по порошковым сердечникам (см. рис. 3).

Рисунок 3. Кривая спадания подмагничивания постоянным током для High Flux.

Кривая проницаемости 160 для High Flux показывает, что магнитная проницаемость при силе подмагничивании постоянным током, равной 11,8 эрстедам, равняется примерно 90% начального значения этой проницаемости. Эта рабочая точка является консервативной рабочей точкой для данного материала, но возможности конструирования ограничиваются в большей степени не уровнем насыщения сердечника, а площадью окна сердечника. Коэффициент заполнения окна для катушки данного типа равняется 37%, что приближается к типовому предельному значению для тороидальных сердечников. Усилия по уменьшению габаритов сердечника с целью получения преимуществ от имеющейся мощности магнитной индукции приводят к нереалистичным значениям коэффициента заполнения окна, равным 50% и более.

Как видно из приводимых данных, тороидальный сердечник MPP обеспечивает получение наиболее компактной и эффективной конструкции вследствие того, что данный материал доступен для использования с более высоким значением магнитной проницаемости (300μ), чем другие материалы. Это трансформируется в более высокое значение коэффициента одновитковой индуктивности (A_L) при заданном размере сердечника, что позволяет снижать габариты используемого сердечника. Компромиссным фактором является ускоренное спадание силы намагничивания постоянным током. Тороидальный сердечник Kool Mμ является привлекательным в основном благодаря существенным преимуществам в цене. Выбираемый E-сердечник из материала Kool Mμ является самым «миниатюрным» из числа сердечников, имеющихся в настоящее время, и имеет избыточные габариты для рассматриваемого здесь набора требований.

Типовыми требованиями к катушкам данного типа являются:

Постоянный ток (IDC)	20 А (не более)
Требуемая индуктивность (Lmin)	100 мкГ (минимум)
Пульсации переменного тока (Iac)	1 А (пиковый размах)
Частота (f)	100 кГц
Максимальный рост температуры (°C)	40°C

В таблице 3 приведены применимые данные конструирования, полученные на выходе программы для данного случая.

	MPP	High Flux	Kool Mμ, торидальные сердечники	Kool Mμ, E-сердечники
Номер компонента	55868-A2	58867-A2	77868-A7	K5528E040
Проницаемость	26	60	26	40
Габариты сердечника (дюймы)	3,108 x 0,545	3,108 x 0,545	3,108 x 0,545	2,19 x 2,20 x 0,81
AL (нГ/виток²)	30	68	30	157
Число витков	62	45	70	30
Коэффициент плотности намотки провода	24%	18%	27%	72%
Габариты обмотки (дюймы)	3,657 x 0,884	3,514 x 0,884	3,720 x 1,053	2,19 x 2,20 x 1,98
Потери в сердечнике (мВт)	116	230	182	290
Потери в проводе (мВт)	14371	9780	16959	5489
Суммарные потери (мВт)	14487	10010	17141	5779
Рост температуры (°C)	35,3	27,4	37,7	22,4

Для катушки данного типа необходимо выбирать сердечники с пониженной магнитной проницаемостью и с большим поперечным сечением, чтобы избежать насыщения при высоком уровне подмагничивания постоянным током.

Сердечник 58867-A2 имеет длину линии магнитной индукции, равную 20 см, поэтому сила намагничивания H равняется:

H = 0,4 (π) (45) (20)/(20) = 56,5 эрстед

Кривая для материала High Flux с магнитной проницаемостью 60 на рисунке 3 показывает, что магнитная проницаемость составляет примерно 83% своего начального значения при силе подмагничивания постоянным током, равной 56,5 эрстедам, что соответствует безопасной рабочей точке. Критичным параметром является в данном случае не коэффициент плотности намотки провода, а рост температуры вследствие потерь в меди. Последующие итерации при конструировании должны быть направлены на увеличение диаметра провода или на использование многожильного провода для уменьшения плотности тока с целью снижения потерь в меди, что достигается ценой повышения плотности намотки. Из приводимых данных можно видеть, что High Flux обеспечивает конструирование тороидальных сердечников с меньшим ростом температур, нежели другие материалы. Высокая индкуция насыщения данного материала и улучшенные характеристики подмагничивания постоянным током позволяют выбирать сердечники с повышенной магнитной проницаемостью и увеличенным значением A_L, что позволяет уменьшить число витков и сократить потери в меди. И в этом случае потери в сердечнике малы следствие относительно слабого потока подмагничивания переменным током в сердечнике.

Конструкция E-сердечника из материала Kool Mμ превосходит аналоги в части потерь благодаря тому, что поперечное сечение E-сердечника (и значение A_L) намного превышают аналогичные показатели тороидальных сердечников. Это позволяет уменьшить и существенно сократить потери в меди. E-сердечник имеет относительно малую площадь окна, что подразумевает повышенный коэффициент плотности намотки (72%), но это достижимо в конструкциях с бобинной намоткой. Для E-сердечников допускается вариант с намоткой фольги. Недостаток состоит в том, что суммарная высота E-сердечника с готовой обмоткой примерно в 2 раза превышает аналогичную высоту в других конструкциях.

Типовыми требованиями к катушкам индуктивности переменного тока являются:

Постоянный ток (IDC)	4 А (номинал)
Требуемая индуктивность (Lmin)	100 мкГ (минимум)
Пульсации переменного тока (Iac)	8 А (пиковый размах)
Частота (f)	100 кГц
Максимальный рост температуры (°C)	35°C

В отличие от малых и крупногабаритных катушек индуктивности постоянного тока, рассмотренных в двух предыдущих примерах, генерация тепла, сопутствующая потерям в сердечнике, в катушке индуктивности переменного тока достаточно велика для того, чтобы являться первичным ограничительным фактором при выборе конструкции. Варианты выбора конструкции ограничиваются ростом температуры вследствие потерь в сердечнике, или целевым показателем к.п.д. В таблице 4 приведены значения характеристик для данного примера.

	MPP	High Flux	Kool Mμ, тороидальные сердечники	Kool Mμ, E-сердечники
Номер компонента	55440-A2	58441-A2	77191-A7	K4020E026
Проницаемость	26	14	26	26
Габариты сердечника (дюймы)	1,875 x 0,745	1,875 x 0,745	2,285 x 0,635	1,71 x 1,67 x 0,61
AL (нГ/виток²)	59	32	60	80
Число витков	42	57	43	37
Коэффициент плотности намотки провода	12%	16%	10%	23%
Габариты обмотки (дюймы)	1,982 x 0,843	2,019x 0,940	2,375 x 0,733	1,71 x 1,67 x 1,53
Потери в сердечнике (мВт)	2947	3316	4110	3255
Потери в проводе (мВт)	1722	2352	1836	2212
Суммарные потери (мВт)	4669	5668	5946	5467
Рост температуры (°C)	31,7	34,9	32,1	31,8

Для определения потерь в сердечнике необходимо вычислить колебания потока подмагничивания переменным током в сердечнике. Поток подмагничивания постоянным током не вызывает потерь в сердечнике. Первым шагом расчета является вычисление силы намагничивания H по закону Ампера с использованием размаха значений переменного тока (в данном случае пиковый размах составляет 8 А). Для сердечника 58441-A2 из материала High Flux длина линии магнитной индукции равняется 10,74 см.

H = 0.4 (π) (57) (8)/(10.74) = 53,4 эрстед

Изменение плотности потока можно определить путем приложения данного результата к нормальной кривой намагничивания из справочника (см. рис. 4).

Рисунок 4. Кривые намагничивания при высокой плотности потока намагничивания.

Диапазон изменения силы намагничивания составляет от 0 эрстед до 53,4 эрстед. В случае материала с магнитной проницаемостью 14 это трансформируется в диапазон изменения магнитной индукции от 0 гаусс до 600 гаусс – то есть, ΔB = 600 гаусс. Кривые потери для мягких магнитных материалов подразумевают биполярный режим работы (сердечник возбуждается в первом и третьем квадрантах петли гистерезиса B-H). Следовательно, независимо от того, является ли схема биполярной или однополярной, значение магнитной индукции, которое действует, всегда равняется ½ΔB. В данном случае плотность магнитной индукции переменного поля равняется 300 гаусс. Из рисунка 5 видно, что при 300 гауссах на частоте 100 кГц плотность потерь составляет примерно 150 мВт/см³. По справочнику можно определить, что объем сердечника 58441-A2 равняется 21,3 см³, поэтому суммарные потери в сердечнике равняются произведению от умножения (150) на (21,3) – то есть, 3195 мВт. Программное обеспечение, использующее уравнения в привязке к кривым, вычислило потери в сердечнике, равняющиеся 3316 мВт.

Рост температуры вычисляется, исходя из указанной ниже аппроксимации.

Рост температуры (°C) = [Суммарные потери мощности (мВт)/площадь поверхности (см²)]^0,833

Согласно выходным данным программного обеспечения, суммарные потери мощности для катушки индуктивности High Flux равняются 5668 мВт. Сердечник 58438-A2 имеет без обмотки площадь поверхности 69,3 см², а с полной обмоткой – 94,3 см² (значения взяты из справочника). Программное обеспечение интерполирует площадь поверхности для коэффициента плотности намотки провода, равного 17%, и получает значение площади поверхности, равное 79,3 см². Рост температуры, вычисляемый в этом случае по приведенному выше уравнению, равняется примерно 35°C. Заметим, что данная оценка является довольно грубым приближением, поскольку характеристики тепловыделения зависят не только от величины потерь, но и от механической конфигурации, вида сборочных материалов и от течения воздуха.

Рисунок 5. Кривые потерь в сердечнике при высоком уровне потока намагничивания.

В общем, характеристики потерь, по которым MPP обладает преимуществом над другими материалами, позволяют использовать катушки индуктивности с меньшими габаритами и более высокими значениями к.п.д. Суммарные потери в случае MPP составляют на 15% меньше потерь материала, являющегося следующим в сторону увеличения потерь. Поскольку материал High Flux обладает более высокими потерями, чем MPP, для сохранения одинаковой величины потерь необходимо выбирать сердечник с более низкой магнитной проницаемостью. Это, однако, приводит к увеличению числа витков, росту потерь в меди и к некоторому увеличению общих габаритов модуля. Причина того, что пониженная магнитная проницаемость приводит к уменьшению плотности потока переменного поля (то есть, к уменьшенным потерям в сердечнике) является очевидной и состоит в том, что наклон кривых для материалов с пониженной магнитной проницаемостью имеет на графике кривых намагничивания меньшую крутизну (см. рис. 4). Материал Kool Mμ требует еще большего увеличения общих габаритов, но суммарные потери сравнимы с потерями для High Flux. И в этом случае возможен вариант с E-сердечником Kool Mμ, который имеет несколько меньшие потери, уменьшенную площадь основания, но увеличенную габаритную высоту.

E-сердечник Kool Mμ является самым экономичным из четырех рассмотренных вариантов; вместе с тем, преимущества от габаритов и к.п.д. тороидального сердечника MPP становятся менее очевидными из-за самой высокой стоимости данного сердечника. Сердечники High Flux и MPP имеют одинаковые габариты и сравнимы по цене, поскольку порошки 14μ являются более дорогостоящими в производстве и в штамповке, нежели порошки 26μ.

Для требуемой катушки индуктивности решение о выборе материала определяется комбинацией следующих ограничительных факторов: пространство, к.п.д., удобство сборки, суммарная стоимость, индуктивность в зависимости от характеристик нагрузки, роста и рабочей температуры. Среди порошковых сердечников материал MPP превосходит другие материалы по такому свойству, как потери в сердечнике, и обладает самым высоким значением применимой магнитной проницаемости. High Flux обладает преимуществами над другими материалами в случаях, когда определяющими ограничительными факторами является минимизация габаритов и намагничивание постоянным полем. Kool Mμ является более экономичным материалом, нежели MPP или High Flux, и является стандартным материалом как для тороидальных сердечников, так и для E-сердечников. Сердечники на основе распыленного железа (Iron powder cores) являются менее дорогостоящими, чем Kool Mμ, но серьезно ухудшают характеристики изделия.

1. Magnetics «Inductor Design Using Powder Cores» software PCD-3. 1
2. Magnetics «Powder Cores Design Manual and Catalog»

 

0.45 USD за любую катушку индуктивности серии PA4340.xxxNL, PA4341.xxxNL, PA4342.xxxNL компании Pulse

Компания МТ-Систем предлагает по 0.45 USD/шт с НДС за любую катушку индуктивности серии PA4340.xxxNL, PA4341.xxxNL, PA4342.xxxNL, производства Pulse Electronics.

PA434x.xxxNLT – серия силовых катушек индуктивности производства компании Pulse Electronics.

Катушки индуктивности семейства PA434x.xxxNL обладают отличными характеристиками: низкое сопротивление постоянному току от 0.5 мОм, высокий допустимый ток до 43 А, корпуса для SMD монтажа высотой до 4 мм, высокая эффективность, низкий уровень акустического шума и минимальный ток утечки. Кроме того, все катушки индуктивности семейства PA434x.xxxNL имеют автомобильный сертификат AEC-Q200 и привлекательную цену.

 

Привлекательная цена, большой выбор номиналов, отличные характеристики, высокое качество катушек индуктивности семейства PA434x. xxxNLT, позволяет создавать бюджетные и высокоэффективные системы питания для промышленных систем автоматики, систем «Умный дом», интеллектуальные энергосистемы (Smart grid), системы видеонаблюдения, систем возобновляемой энергии (Renewable energy), а наличие автомобильного сертификата AEC-Q200 гарантирует полное соответствие автомобильным стандартам и высокую надежность и эффективность катушек при применении в автомобильной электронике.

Катушки индуктивности серии PA4340.xxxNL, PA4341.xxxNL, PA4342.xxxNL совместимы и являются прямыми аналогами ряда продуктов других производителей, таких как Vishay (сериb IHLP2020, IHLP2525, IHLP4040), Bourns (серия SDE0604 и др), Wurth, Coilcraft (XAL серия), что позволит потребителям легко заменить используемые катушки индуктивности без потери качества и по более выгодной цене.

Pulse Electronics является ведущим производителем электронных компонентов, в перечень продукции которого входят: индуктивности, антенны, Ethernet разъемы, силовые и сигнальные трансформаторы, устройства радиочастотного тракта и другие элементы.

Краткие технические характеристики катушек индуктивности серии PA434x.xxxNLT:

• диапазон индуктивностей 0.1…47uH
• высокий действующий ток до 43 А
• низкий уровень акустических шумов
• низкое сопротивление постоянному току
• невысокий ток утечки
• AEC-Q200 квалифицированные
• диапазон рабочих температур -40…+125°C
• экранированные SMD корпуса

Доступность:

Катушки индуктивности серии PA434x.xxxNLT находятся в массовом производстве и доступны для заказа.

Предложенная цена 0.45 USD/шт с НДС действительная при заказе от 3000 шт.

Ресурсы:

 

Катушки индуктивности на ток 5А 6А 8А 10А SMD HP0602, SP6045, HE1040

Катушки индуктивности HP0602 Цены в формате  . pdf,  .xls Купить Упаковка: В блистр-ленте на катушке диаметром 330 мм по 1900 штук экранированных катушек индуктивностей HP 0602 Катушки индуктивности HE0630 Наименование Индуктивность R, Ом Ток, А Ток нас., А Склад Заказ HP0603 R47M2B 0,47мкГн ± 20% 0,004 17A 26A HE0630 1R0MSB 1,0мкГн ± 20% 0,009 11A 22A HE0630 1R5MSB 1,5мкГн ± 20% 0,014 9A 18A HE0630 2R2MSB 2,2мкГн ± 20% 0,018 8A 14A HE0630 3R3MSB 3,3мкГн ± 20% 0,028 6А 13,5А HE0630 4R7MSB 4,7мкГн ± 20% 0,037 5,5A 9,5A HE0630 5R5MSB 5,6мкГн ± 20% 0,052 4,8A 9A HP0603 6R8M2 6,8мкГн ± 20% 0,054 4,5A 8A HE0630 100MSB 10мкГн ± 20% 0,062 4A 5,5A Цены в формате  . pdf,  .xls Купить Упаковка: В блистр-ленте на катушке диаметром 330 мм по 1000 штук экранированных катушек индуктивностей HE 0630 и 1500 штук HP0603. Катушки индуктивности HE1040 Наименование Индуктивность R, Ом Ток, А Ток нас., А Склад Заказ HE1040 1R0MSB 1мкГн ± 20% 0,003 18A 28A HE1040 2R2MSB 2,2мкГн ± 20% 0,0067 12A 22A HE1040 3R3MSB 3,3мкГн ± 20% 0,0108 10A 17A HE1040 4R7MSB 4,7мкГн ± 20% 0,015 9,5A 15A HE1040 6R8MSB 6,8мкГн ± 20% 0,0212 8A 12A HE1040 100M2B 10мкГн ± 20% 0,0332 6,8A 9,5A HE1040 220M2B 22мкГн ± 25% 0,0605 5A 5,5A HE1040 330M2B 33мкГн ± 20% 0,085 4,4 5A HE1040 470M2B 47мкГн ± 25% 0,13 3,5A 4A HE1040 101M2B 100мкГн ± 25% 0,249 3A 2,25A Цены в формате  . pdf,  .xls Купить Упаковка: В блистр-ленте на катушке диаметром 330 мм по 800 штук HE1040. Катушки индуктивности SP6045 Наименование Индуктивность R, Ом Ток, А Ток нас., А Склад Заказ SP6045 1R0YLB 1,0мкГн ± 25% 0,0046 13A 12A SP6045 2R0YLB 2,0мкГн ± 25% 0,0082 9A 8A SP6045 3R0YLB 3,0мкГн ± 25% 0,0133 6,6A 6,3A SP6045 3R9YLB 3,9мкГн ± 25% 0,0147 6,2A 6A SP6045 4R5YLB 4,5мкГн ± 25% 0,016 5,8A 5,4A Цены в формате  . pdf,  .xls Купить Упаковка: В блистр-ленте на катушке диаметром 330 мм по 1000 штук экранированных катушек индуктивностей SP 6045. Размеры экранированных SMD индуктивностей на ток 10А и выше Тип A B C D E F G H HP0602 7,2 мм 6,5 мм 3,0 мм 2,4 мм 1,7 мм 3,4 мм 3,7 мм 7,4 мм HP0603 7,0 мм 6,5 мм 3,0 мм 3,0 мм 1,7 мм 3,4 мм 3,7 мм 7,4 мм HE0630 7,1 мм 6,6 мм 3,0 мм 3,0 мм 1,6 мм 3,4 мм 3,7 мм 7,4 мм SP6045 7,0 мм 6,6 мм 1,4 мм 4,5 мм 1,5 мм 3,4 мм 3,0 мм 7,4 мм HE1040 100(1) 11,5 мм 10,0 мм 2,8 мм 4,0 мм 2,0 мм 3,3 мм 6,0 мм 12,0 мм HE1040 220 11,5 мм 10,0 мм 2,8 мм 4,0 мм 2,5 мм 4,0 мм 6,0 мм 13,0 мм HE1040 470 11,0 мм 10,0 мм 2,8 мм 4,0 мм 2,0 мм 3,3 мм 6,0 мм 12,0 мм HP0602 — новая и наиболее перспективная серия катушек индуктивности. Обеспечивают наименьшие габариты при высоких значениях рабочего тока и индуктивности, благодаря использованию намотки плоским проводом. Новая конструкция ферритового корпуса обеспечивает наименьшие поля рассеивания среди аналогичных изделий компани производителя. Экранированные катушки индуктивности на меньшие токи представлены в типоразмерах SU8030 SU8040 SU1050 и SS0704. Для бюджетных применений доступны не экранированные катушки индуктивности типоразмеров SR0604 SR0805 SR1006. Технические характеристики и маркировка экранированных катушек индуктивности HP0602 Технические характеристики и маркировка экранированных катушек индуктивности SP6045 Технические характеристики и маркировка экранированных катушек индуктивности HP0603 Технические характеристики и маркировка экранированных катушек индуктивности HE0630 Технические характеристики и маркировка экранированных катушек индуктивности HE1040 Технические характеристики и маркировка экранированных катушек индуктивности HE1040101MLB Производитель — ABC

Корзина Корзина пуста

Катушки индуктивности | Основы электроакустики

Катушки индуктивности

 

Катушки индуктивности применяют в качестве элементов коле­бательных контуров, дросселей и для связи одних цепей с другими.

Катушка индуктивности, которая служит для разделения посто­янного и переменного токов или токов разных частот, называется дросселем. Индуктивное сопротивление (Ом) катушки зависит от частоты и определяется по формуле Xi. — 2nfLt  где f — частота, Гц; L — индуктивность, Гн. Одна и та же катушка представляет собой разное сопротивление для токов разных частот. Для постоянного тока сопротивление любой катушки очень мало. Каждая катушка характеризуется индук­тивностью, добротностью, стабильностью и собственной емкостью.

Катушки с малой индуктивностью изготовляют без сердечника с небольшим числом витков. Для увеличения индуктивности катушку выполняют многослойной и вводят сердечник из ферромагнитного материала. Потери энергии в катушке должны быть как можно меньше. Поэтому ее стремятся выполнить так, чтобы получить наибольшую индуктивность при малом активном сопротивлении. Отношение индуктивного сопротивления катушки к активному сопротивлению на — дан­ной частоте называется добротностью катуш­ки и определяется по формуле Qil=Xtlfsa Индуктивность и другие параметры ка­тушки не должны меняться под влиянием внешних причин, т. е. катушка должна обла­дать стабильностью. Собственная (междувитковая) емкость катушки понижает ее доброт­ность и уменьшает стабильность

У однослойной катушки при сплошной намотке (виток к витку) индуктивность (мкГн) можно определить по формулегде w — число витков; l — длина намотки, см; D — диаметр катуш­ки, см. Для уменьшения собственной, емкости витки катушки наматыва­ют не вплотную, а на некотором расстоянии один от другого (на­мотка с принудительным шагом). Многослойные катушки выполняют простой намоткой «внавал» или специальной («универсалы»). Индуктивность (мкГн) многослойной хатушки можно определить по формулегде dcf — средний диаметр намотки, см; w — число витков; I — длина намотки, см; t — толщина намотки, см.

Для уменьшения собственной емкости многослойную катушку выполняют из отдельных секций. Секционированные катушки при­меняют в качестве контурных катушек и дросселей высокой частоты. Малую собственную емкость имеют многослойные катушки с намот­кой «универсалы», при которой провод зигзагом переходит с одного края катушки на другой Для устранения влияния электромагнитного поля катушки на соседние детали и, наоборот, внешних полей на катушку ее закры­вают металлическим экраном. Для высокочастотных катушек экран изготовляют из меди или алюминия толщиной 0,4 — 0,5 мм. Экран уменьшает индуктивность и добротность катушки и увеличивает ее собственную емкость. Чем ближе расположен экран к виткам катупь ки, тем сильнее изменяются ее параметры. Чтобы влияние экрана было небольшим, его диаметр и длину берут в два раза больше диаметра и длины намотки. Для низкочастотных катушек применят ют экраны из ферромагнитных материалов, например из листовой стали толщиной 0,5 — 1,5 мм. Для увеличения добротности и уменьшения габаритов катушки применяют сердечники из ферромагнитных материалов. Высокочас­тотные катушки имеют сердечники из карбонильного железа. Доб­ротность катушек с таким сердечником равна 400 — 500, а без сер­дечника — не более 200.

Для контурных катушек длинных и средних волн используют броневые сердечники. Низкочастотные дроссели имеют сердечники из листовой электротехнической стали. Толщину стальных листов берут 0,2 — 0,5 мм для дросселей, используемых в цепях звуковых частот, и около 0,5 мм — в Цепях переменного тока с частотой 50 Гц.

Индуктивность катушки возрастает с увеличением числа и диа­метра витков при их сближении, что учитывают при изготовлении катушки. Введение внутрь катушки сердечника из магнитодиэлектрика также увеличивает ее индуктивность. Если сердечник выполнен из диамагнитного материала, например латуни, то при его введении индуктивность катушки уменьшится. То же произойдет, если внутрь катушки ввести короткозамкнутый виток. На практике чаще всего индуктивность изменяют, перемещая сердечник внутри катушки. Катушка, индуктивность которой можно изменять в больших пределах, называется вариометром. Чаще всего вариометр состоит из двух катушек, взаимная индуктивность которых может меняться. Вариометры применяют главным образом в передатчиках для на­стройки колебательных контуров и подбора связи между контурами.

 

Катушки индуктивности Onelec.ru

SMD индуктивности
	AIML	1 нГн — 330 мкГн	±10%(K) ±20%(M)	45 мОм — 4 Ом	1 мА — 600 мА	-25. .85 °С	Многослойные	0402, 0402C, 0603, 0603C, 0805, 0805C, 1206, 1210
	AISC	1 нГн — 1 мГн	±5%(J) ±10%(K)	30 мОм — 21 Ом	40 мА — 1.36 А	-55..125 °С (кер.) -55..85 °С (фер.)	Проволочные, high current, керамические, ферритовые	0402, 0603, 0805, 1008, 1210, 1812
	AISM	10 нГн — 10 мГн	±5%(J) ±10%(K) ±20%(M)	30 мОм — 150 Ом	25 мА — 1.8 А	-25..85 °С	Литой корпус	1008, 1210, 1812, 2220
	LQH	0.1 мкГн — 10 мГн	±10%(K) ±20%(M)	7 мОм — 140 Ом	20 мА — 6 А	-25..85 °С	Проволочные, high current, керамические (1206C, 1210C, 1812C), экранированные (1210S, 2220S)	1008, 1206, 1210, 1812, 2220, 1206C, 1210S, 2220S, 1210C, 1812C
	SDR	1 мкГн — 560 мкГн	±10%(K) ±15%(L) ±20%(M)	28 мОм — 20 Ом	50 мА — 4. 5 А	-40..85 °С	Проволочные, high current	0302, 0403, 0504, 0703, 0705, 1004, 1005
	SDRS	10 мкГн — 820 мГн	±10%(K) ±20%(M)	50 мОм — 2 Ом	330 мА — 2.65 А	-40..85 °С	Экранированные	0603, 0704, 1005, 1205
	SDRH	1.2 мкГн — 1 мГн	±10%(K) ±20%(M)	7 мОм — 9.44 Ом	80 мА — 9.8 А	-25..85 °С	Экранированные, низкопрофильные	0603, 0605, 0703, 0704, 1204, 1205, 1207
	SDRH-D	1 мкГн — 680 мкГн	±10%(K) ±20%(M)	14 мОм — 8.9 Ом	110 мА — 6.4 А	-40..105 °С	Магнитный экран, низкопрофильные	2D11, 2D18, 3D16, 4D18, 4D28, 5D18, 5D28, 6D28, 6D38, 8D28, 8D43
	SDRHxxxx	1 мкГн — 1. 5 мГн	±10%(K) ±20%(M) ±30%(N)	14 мОм — 7.8 Ом	120 мА — 6.2 А	-40..105 °С	Магнитный экран, низкопрофильные	3818, 5018, 5020, 5028, 6025, 6028, 7028, 7030, 7032, 7045, 10145, 12555, 12565, 12575
	SDRh20x	10 мкГн — 1 мГн	±10%(K) ±20%(M) ±30%(N)	26 мОм — 1.94 Ом	350 мА — 3.5 А	-40..105 °С -25..85 °C	Магнитный экран, низкопрофильные	103, 104, 105
	SDR-T	1 мкГн — 1.2 мГн	±10%(K) ±20%(M)	10 мОм — 6.2 Ом	150 мА — 7.2 А	-40..105 °С	Магнитный экран, низкопрофильные проволочные	0703T, 0704T, 7030T, 7045T, 1030T, 1045T, 1305T, 1308T
	SDR-LCB	0.82 мкГн — 150 мкГн	±10%(K) ±20%(M)	13 мОм — 917 мОм	310 мА — 3.6 А	-25..85 °C	Магнитный экран, низкопрофильные силовые	62LCB, 62CB, 63LCB, 63CB
	SMD-D	2.2 мкГн — 100 мкГн	±20%(M)	60 мОм — 3.3 Ом	170 мА — 950 мА	-25..85 °C	Силовые, низкопрофильные, ферритовые сердечники (4D11, 4D13)	4D06, 4D08, 4D11, 4D13
	CEP-HT	0.36 мкГн — 10.5 мкГн	±10%(K) ±20%(M)	1.2 мОм — 17.2 мОм	Ток насыщ. 4.7 А — 30 А	-40..105 °С	Высокочастотные, экранированные, низкопрофильные	104HT, 105HT, 124HT, 125HT, 126HT, 135HT, 159HT,
	SDRH Dual Chip	10 мкГн — 1 мГн	±20%(M)	25 мОм — 15.4 Ом	72 мА — 4 А	-55..125 °С	Проволочные, 2 чипа	0602D, 1205D
	SPI	1 мкГн — 4,7 мГн	±10%(K) ±20%(M)	72 мОм — 13 Ом	4 мА — 1.34 А	-40..105 °С	Силовые, проволочные	0603S, 0603T
	SPI-T	1 мкГн — 1.2 мГн	±20%(M)	9 мОм — 12 Ом	100 мА — 20 А	-40..85 °С	Силовые, проволочные	0402T, 0802T, 804T, 0810T, 1109T, 1306T
	SPI-S	1 мкГн — 10 мГн	±10%(K) ±20%(M)	20 мОм — 32 Ом	20 мА — 5 А	-40..85 °С	Силовые, экранированные	0402S, 0802S, 0804S, 1306S
	SPI-C	1 мкГн — 1 мГн	±20%(M)	40 мОм — 22.6 Ом	45 мА — 2.5 А	-55..85 °С	Силовые, низкопрофильные, керамический корпус	0401C, 0402C, 0602C,
	SB-T	1.2 мкГн — 5.6 мГн	±10%(K) ±20%(M)	20 мОм — 72 Ом	48 мА — 3.4 А	-40..105 °С	Ферритовый сердечник, низкопрофильные	0602T, 0603T
	SB	1.5 мкГн — 15 мГн	±15%(Y) ±20%(M)	14 мОм — 40 Ом	70 мА — 5.6 А	-40..105 °С	Магнитный экран, силовые	0906, 0908
Аксиальные катушки индуктивности
	LGA	0.22 мкГн — 33 мГн	±10%(K) ±20%(M)	22 мОм — 250 Ом	8 мА — 3.8 А	-25..85 °С -25..105 °С	Магнитный сердечник, ферритовый сердеченик	0204, 0305, 0307, 0410, 0510, 0512, 0612
	LTM	0.22 мкГн — 1 мГн	±10%(K) ±20%(M)	30 мОм — 33 Ом	40 мА — 3.05 А	-25..85 °С	Ферритовый сердечник	0307, 0410, 0511
	LCHA	18 мкГн — 150 мГн	±10%(K) ±20%(M)	7 мОм — 89.7 Ом	30 мА — 6 А	-55..125 °С	Термоусадочная трубка	1425, 1122, 0617, 0410
Радиальные катушки индуктивности
	LGB	0.22 мкГн — 56 мГн	±5%(J) ±10%(K) ±20%(M)	6 мОм — 295 Ом	18 мА — 5.9 А	-25..105 °С	Ферритовый сердечник, пластиковые	0606, 0810, 0909, 0709, 0809, 1112, 1315
	AIRD	1 мкГн — 100 мГн	±10%(K) ±20%(M)	1.2 мОм — 6.6 Ом	800 мА — 55 А	-25..85 °С	Термоусадочная трубка	01, 02, 03, 04, 05, 06, 06A, 07, 07A
	LCHB	10 мкГн — 47 мГн	±10%(K)	15 мОм — 110 Ом	15 мА — 5.3 А	-55..125 °С	Термоусадочная трубка	04, 06
	LCh5W	6.3 мкГн — 39 мГн	±10%(K) ±20%(M)	22 мОм — 58 Ом	90 мА — 5.3 А	-55..125 °С	Проволочные	1006, 1008, 1010, 1014
	LCH	10 мкГн — 47 мГн	±10%(K) ±20%(M)	40 мОм — 96 Ом	38 мА — 2.9 А	-40..105 °С	Проволочные	0605, 0606, 0805, 0807, 0809
	LGS	22 мкГн — 1.2 Гн	±5%(J) ±10%(K) ±20%(M)	80 мОм — 845 Ом	8.4 мА — 1.6 А	-40..105 °С	Магнитный экран, силовые	0606, 0708, 1009, 1014, 1216, 1519
	AIFC	1 мкГн — 10 мГн	±10%(K)	12 мОм — 70 Ом	70 мА — 7 А	-40..105 °С	Ферритовый сердечник, силовые	1010
Тококомпенсирующие дроссели для сквозного монтажа
	TRF	1 мГн — 102 мГн	-10..100%(Y)	22 мОм — 1.75 Ом	300 мА — 8 А	-40..105 °С	Тококомпенсирующие	102, 112, 114, 122, 142, 152, 202, 212, 214, 222, 242, 252
Тороидальные катушки индуктивности
	TR	10 мкГн — 8.2 мГн	±20%(M)	—	0.5 А — 10 А	-55..85 °С	Силовые, high current	30, 44, 50, 60, 67, 68, 72, 77, 80, 94, 106, 130, 141
	AIMT	5 мкГн — 960 мкГн	±20%(M)	7 мОм — 13 Ом	500 мА — 10 А	-55..85 °С	Силовые, high current	01
	AIGT	5 мкГн — 500 мкГн	±20%(M)	13 мОм — 940 мОм	1 А — 10 А	-55..85 °С	Силовые, high current	10, 20
	TRF	200 мкГн — 120 мГн	-10..100%(Y)	5 мОм — 1.15 Ом	1 А — 18 А	-40..105 °С	Синфазные	1814, 2317, 2620, 3525, 3523, 3518, 3622, 4525, 5230

Проще говоря, что такое индуктор | ОРЕЛ

Вы можете назвать тройку пассивных компонентов для электронных устройств? Мы говорим о резисторах (R), конденсаторах (C) и индукторах (L). Это трио составляет основу всех наших электронных устройств, открывая путь к созданию удивительных вещей с такими простыми концепциями. Итак, в то время как резисторы сопротивляются потоку электричества, а конденсаторы изо всех сил стараются удерживать заряд, что вообще делают катушки индуктивности? Этот компонент немного загадочнее других, он использует магию магнетизма.Хотите знать, какие секреты внутри? Давайте разберемся!

Как яблоки к яблокам, сорт

Прежде чем мы углубимся в детали индуктора, давайте сначала начнем с того, что нам знакомо. Как и конденсатор, индуктор хранит электрическую энергию. За исключением того, что вместо накопления энергии в электрическом поле, как это делает конденсатор, индуктор накапливает энергию в магнитном поле.

Вся энергия индуктора накапливается в магнитном поле.(Источник изображения)

Когда вы смотрите на трио пассивных компонентов, конденсаторы и катушки индуктивности похожи на братьев-близнецов. Они оба занимаются схожей деятельностью, накапливая энергию, просто у них есть своя уникальная личность и способ выполнять эту работу. Если конденсатор любит поддерживать постоянное напряжение, катушка индуктивности предпочитает поддерживать постоянный ток. Они оба по-своему достигают одной и той же конечной цели — накапливать и препятствовать потоку энергии.

В отличие от сложной физической структуры конденсатора, катушки индуктивности немного проще и представляют собой простую катушку с проволокой вокруг магнита или даже воздуха.Но почему форма катушки? Если что-то и нужно знать об электромагнетизме, так это то, что при подаче электрического тока по куску меди создается магнитное поле.

Катушки индуктивности

используют это естественное свойство за счет усиления магнитного поля с помощью витого провода. Когда ток проходит через медный провод индуктора, вы получаете магнитное поле, которое намного больше и намного сильнее, чем то, которое вы получили бы на прямом пути из меди.

Катушки индуктивности бывают всех форм и размеров, каждый со своим сердечником и медью.(Источник изображения)

Это настоящая красота индуктора. Создавая магнитное поле, вы можете преобразовывать электрическую энергию в магнитную и хранить ее там до тех пор, пока она не понадобится!

Еще одна аналогия с водой для понимания

Теперь, когда вы знаете, что такое индуктор, как именно он работает в цепи? Индукторы работают на основе свойства, называемого индуктивностью, которое представляет собой просто способность хранить некоторое количество энергии в магнитном поле.

Давайте подумаем на простом примере, таком как водяное колесо, чтобы понять, что здесь происходит.Допустим, у вас есть река с плотиной, в русле которой находится водяное колесо, готовое вырабатывать электричество. Теперь предположим, что вы открыли этот барьер и направили воду, льющуюся сквозь водяное колесо. Когда он ударяется о колесо, вода сначала замедляется, поскольку водяное колесо работает, чтобы соответствовать скорости воды. Именно здесь происходит процесс «зарядки» индуктора, когда через него проходит ток.

Водяное колесо готово к «зарядке», как и наш индуктор! (Источник изображения)

А затем представьте, что вы решили снова перекрыть реку плотиной.Это водяное колесо будет медленно замедляться, пока снова не остановится. И так же, как в индукторе, процесс сжатия магнитного поля при отсутствии тока происходит постоянно, а не сразу.

Звучит достаточно просто, правда? Но какова польза от накопления и высвобождения электрического заряда? Вот несколько примеров:

Сглаживающий ток

Когда вам нужен очень плавный ток для чего-то вроде источника постоянного тока, то магнитное поле в катушке индуктивности помогает стабилизировать ток, когда он движется по цепи.И если у вас есть уменьшающийся ток в цепи, который должен оставаться стабильным, вы можете использовать резервы в магнитном поле индуктора, чтобы накачать ток обратно до исходного уровня.

Действует как датчик

Вы также найдете индукторы, используемые в светофорах. Поместив индуктор под дорогу с датчиком, а затем проведя по нему большим металлическим предметом, например, автомобилем, вы добавили сердечник к индуктору, создавая большее магнитное поле! Затем датчик в стоп-сигнале может использовать эти данные, чтобы узнать, что вас ждет машина, и поэтому свет изменится.

Ток передачи

Если вы перейдете к большему семейству индукторов, вы также обнаружите, что они используются в системах передачи энергии. Здесь они несут ответственность за стабилизацию большого количества тока и обеспечение того, чтобы ток оставался стабильным во время транспортировки.

Существует масса других применений индукторов в электронных устройствах, некоторые из которых зависят от определенного номинала индуктивности, например:

• Индукторы нано-генри .Эти катушки индуктивности отфильтровывают очень высокие частоты, и вы обнаружите, что они используются в радиосхемах.
• Индукторы микрогенри . Эти катушки индуктивности фильтруют частоты от 50 кГц до нескольких МГц, и вы обнаружите, что они сглаживают напряжения в источниках питания.
• Индукторы Миллигенри . Эти индукторы предназначены для разделения низкочастотных и высокочастотных звуков в схемах кроссовера аудио.

Измерительные индукторы с индуктивностью

Катушки индуктивности измеряются по их индуктивности и представляют собой группу сопротивлений, когда нужно пропускать ток.Пока индуктор не получит полный магнитный заряд, они никогда не пропустят ток! Но сколько им нужно заряда? Емкость индуктивности катушки индуктивности может определяться несколькими факторами, в том числе:

Проницаемость ядра

Если у вас есть металлический сердечник в катушке индуктивности с низкой проницаемостью, такой как воздух, то вы получите и индуктивность с низкой проницаемостью. А если у вас высокая магнитная проницаемость, как у железного сердечника, то и индуктивность тоже будет высокой.

Чем выше проницаемость, тем выше индуктивность. (Источник изображения)

Площадь поверхности катушки

Наконец, если вы разделите магнитную катушку пополам и произведете измерение ее общей площади поверхности, то катушка с большей площадью поверхности будет иметь большую индуктивность и магнитное поле.

Чем больше площадь поверхности, тем выше индуктивность. (Источник изображения)

Длина катушки

У вас может быть как можно больше скручиваний в катушке, но если вы растягиваете катушку все дальше и дальше, вы обнаружите, что индуктивность уменьшается.Чем больше длина вашей катушки, тем меньше будет ваше магнитное поле.

Чем дальше вы его растянете, тем меньше индуктивность! (Источник изображения)

Скручивания в катушке

По мере того, как количество витков и витков в медном проводе увеличивается, увеличивается и индуктивность в вашей катушке индуктивности. Эта плотность в медном проводе в катушке индуктора также дает вам гораздо большее магнитное поле.

В вашей катушке больше скручиваний? Вы получите более высокую индуктивность.(Источник изображения)

Все эти коэффициенты индуктивности собраны вместе, чтобы сформировать измерение для катушек индуктивности, называемое Генри. 1 Генри — это большая индуктивность, поэтому обычно используются единицы меньшего размера, например:

Префикс	Символ	Множитель	Мощность десяти
милли	м	1/1000	10-3
микро	мкм	1/1 000 000	10-6
нано	n	1/1 000 000 000	10-9

Поиск индукторов на схеме

Как выглядит один из этих символов индуктивности на схеме? Они удивительно похожи по своей физической форме и организованы на основе своего внутреннего стержня.Обычно вы видите символы индуктивности для воздушных сердечников, железных сердечников и ферритовых сердечников. Посмотрите их ниже:

Некоторые из множества символов индуктивности, которые вы встретите на схеме.

Теперь определить все катушки индуктивности на принципиальной схеме — это одно, но что произойдет, если вы захотите узнать общую величину индуктивности для всех ваших катушек индуктивности? Это просто, и работает он так же, как резисторы. Вот как:

Катушки индуктивности серии

Когда у вас есть группа катушек индуктивности, соединенных последовательно, общая индуктивность — это просто сумма всех индивидуальных индуктивностей:

Параллельные индукторы

А если у вас есть группа катушек индуктивности, соединенных параллельно, то вы можете найти свою общую индуктивность с помощью следующего уравнения:

Заметили сходство? Определение полной индуктивности для ваших катушек индуктивности похоже на определение общего сопротивления для резисторов!

Трио создателей индукторов

Да, когда-то было время, когда магия магнитных полей и производств была полной загадкой для мира науки.Индуктивность была впервые обнаружена еще в 1830 году Майклом Фарадеем. Фарадей наткнулся на свое открытие, обмотав бумажный цилиндр проволокой и соединив концы проволоки с помощью устройства, которое могло измерять электрический ток, называемого гальванометром.

Когда магнит входил и выходил из цилиндра, устройство регистрировало небольшой ток, и так родилась теория индуктивности! После этого открытия преподобный Николас Каллан изобрел простую, но прочную катушку индуктивности, и так вошла история.

Но, конечно, нельзя забывать и о нашем дорогом Джозефе Генри, который первым открыл электромагнитное свойство самоиндукции. Он смог измерить, как катушка с проволокой может вызвать изменение напряжения в цепи за счет магнитной силы. Если бы только он опубликовал свои открытия до Фарадея, и сегодня он мог бы быть известен как отец самой индуктивности. Однако Генри продолжал создавать большие и лучшие вещи, такие как электрический дверной звонок и электрические реле.А измерение индуктивности Генри? Он назван в его честь.

Человек, миф, легенда, Джозеф Генри. (Источник изображения)

Гладкий оператор

Когда дело доходит до сглаживания тока в цепи, нет лучшего выбора, чем наш верный старый индуктор. Этот компонент использует силу магнетизма для хранения электрического заряда, формируя основу для некоторых из наших наиболее важных электронных устройств, таких как аудиокроссоверы, источники питания постоянного тока, радиочастотные цепи и многое другое.А когда вы соберете вместе три пассивных компонента, у вас под рукой окажется опасный арсенал электронного волшебства. Эти три элемента составляют основу всех наших крупных электронных изобретений, и без них наш мир никогда не был бы прежним.

У нас есть масса бесплатных библиотек индукторов, которые вы можете использовать в своей собственной конструкции электроники. Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!

Индуктор и индуктивность — формулы и уравнения

Формулы и уравнения индуктивности и индуктивности

Следующие формулы и уравнения могут использоваться для расчета индуктивности и связанных с ней величин для различных форм индукторов, как показано ниже.

Индуктивность индуктора:

Индуктивность индуктора по основной формуле индуктора:

Напряжение на индукторе:

Ток индуктора:

Где

• В — напряжение на катушке индуктивности
• L — индуктивность индуктора в Генри
• Di / dt — мгновенная скорость изменения тока через катушку индуктивности.
• i от _до = ток в момент времени t = 0.

Реактивное сопротивление индуктора:

Индуктивное реактивное сопротивление — это сопротивление катушки индуктивности переменному току переменного тока, которое зависит от его частоты f и измеряется в Ом, как и сопротивление. Индуктивное реактивное сопротивление рассчитывается по формуле:

X _L = ωL = 2π f L

Где

• X _L — это индуктивное реактивное сопротивление
• f — приложенная частота
• L — это индуктивность в Генри

Коэффициент качества индуктора:

КПД катушки индуктивности известен как коэффициент качества и измеряется с помощью:

QF = X _L / ESR

Где

• X _L — это индуктивное реактивное сопротивление
• ESR — эквивалентное последовательное сопротивление цепи.

Коэффициент рассеяния индуктора:

Это величина, обратная добротности, и показывает рассеиваемую мощность внутри катушки индуктивности и определяется по формуле:

DF = tan δ = ESR / X _L

Где

• DF — коэффициент рассеяния
• δ — угол между Виктором емкостного реактивного сопротивления и отрицательной осью.
• X _C — емкостное реактивное сопротивление
• ESR — эквивалентное последовательное сопротивление цепи.

Энергия, запасенная в индукторе:

Энергия E, запасенная в катушке индуктивности, определяется по формуле:

E = ½ Li ²

Где

• E — энергия в джоулях
• L — индуктивность в Генри
• i — ток в амперах

Похожие сообщения:

Средняя мощность индуктора

Средняя мощность индуктора определяется по формуле:

P _ср. = Li ² / 2t

Где

• t = время в секундах.

Ток индуктора во время заряда / разряда:

Как и в случае с конденсатором, индуктор требует постоянной времени до 5 для полной зарядки или разрядки, в течение этого времени ток можно рассчитать по формуле:

Во время зарядки:

Мгновенный ток индуктора во время зарядки определяется по формуле:

Во время разряда:

Ток во время разряда в любой момент времени t определяется по формуле:

Где

• I _C — ток индуктора
• I ₀ — ток в момент времени t = 0
• t — время, прошедшее после подачи тока.
• τ = L / R — постоянная времени цепи RL

Похожие сообщения:

Формулы индуктивности

Индуктивность спиральной катушки «Формула Уиллера»

Где:

• L — индуктивность
• R — радиус
• n — количество витков
• h высота

Формула индуктивности спиральной катушки

Где:

• OR — крайний радиус в дюймах
• IR — внутренний радиус в дюймах

Формула длины провода спиральной катушки

Формула индуктивности конической катушки

Где:

• θ — угол вне конуса (предположим, что θ ≈ 15 °)

Связанные формулы и уравнения Сообщений:

Объяснение

индукторов — Инженерное мышление

Узнайте, как работают индукторы, где мы их используем, почему мы их используем, различные типы и почему они важны.

Прокрутите вниз, чтобы просмотреть руководство по YouTube.

Помните, что электричество опасно и может быть смертельным, вы должны быть квалифицированными и компетентными для выполнения любых электромонтажных работ.

Что такое индуктор?

Катушка индуктивности — это компонент электрической цепи, который накапливает энергию в своем магнитном поле. Он может высвободить это почти мгновенно. Возможность накапливать и быстро выделять энергию — очень важная функция, поэтому мы используем их во всех видах цепей.

В нашей предыдущей статье мы рассмотрели, как работают конденсаторы, чтобы прочитать НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ .

Как работает индуктор?

Во-первых, представьте, что вода течет по трубам. Эту воду нагнетает насос, который эквивалентен нашей батарее. Труба разделяется на две ветви, трубы эквивалентны нашим проводам. В одном ответвлении есть труба с переходником, из-за которого вода немного затрудняется протекать через нее, так что это эквивалентно сопротивлению в электрической цепи.

Электрическая схема индуктора.

Другая ветвь имеет встроенное водяное колесо. Водяное колесо может вращаться, и вода, протекающая через него, заставляет его вращаться. Колесо очень тяжелое, поэтому для того, чтобы набрать скорость, требуется некоторое время, а вода должна постоянно давить на него, чтобы заставить его двигаться. Это эквивалент нашей катушки индуктивности.

Аналогия с водяным колесом

Когда мы впервые запускаем насос, вода потечет, и она хочет вернуться к насосу, поскольку это замкнутый цикл, точно так же, как когда электроны покидают батарею, они текут, чтобы попытаться вернуться к другому. сторона батареи.

Обратите внимание: в этих анимациях мы используем поток электронов, который изменяется от отрицательного к положительному, но вы, возможно, привыкли видеть обычный поток, который изменяется от положительного к отрицательному. Просто помните о двух и о том, какой из них мы используем.

через GIPHY

Как вода течет; он достигает ветвей и должен решить, какой путь выбрать. Вода толкается к колесу, но колесу потребуется некоторое время, чтобы начать движение, и поэтому это добавляет большое сопротивление трубе, что затрудняет прохождение воды по этому пути, поэтому вода вместо этого пойдет по пути. редуктора, потому что он может протекать прямо и намного легче возвращаться к насосу.

По мере того, как вода продолжает двигаться, колесо будет вращаться все быстрее и быстрее, пока не достигнет максимальной скорости. Теперь колесо не оказывает почти никакого сопротивления, поэтому вода может проходить по этому пути намного легче, чем по пути редуктора. Вода практически перестанет течь через редуктор и потечет через водяное колесо.

Когда мы выключаем насос, вода больше не поступает в систему, но водяное колесо движется так быстро, что не может просто остановиться, оно имеет инерцию.Продолжая вращаться, он теперь толкает воду и действует как насос. Вода будет течь по петле обратно сама по себе, пока сопротивление труб и редуктор не замедлит движение воды настолько, чтобы колесо перестало вращаться.

Таким образом, мы можем включать и выключать насос, и водяное колесо будет поддерживать движение воды в течение короткого времени во время перебоев.

Мы получаем очень похожий сценарий, когда мы подключаем индуктивность параллельно резистивной нагрузке, такой как лампа.

Основы индуктивности.

Когда мы запитываем схему, электроны сначала проходят через лампу и питают ее, через индуктор будет протекать очень небольшой ток, потому что его сопротивление сначала слишком велико. Сопротивление уменьшится и позволит протекать большему току. В конце концов, индуктор почти не оказывает сопротивления, поэтому электроны предпочтут вернуться по этому пути к источнику питания, и лампа выключится.

Снижение сопротивления.

Когда мы отключаем источник питания, индуктор будет продолжать толкать электроны по петле и через лампу, пока сопротивление не рассеет энергию.

Пример схемы при выключенном питании.

Что происходит с индуктором, чтобы он действовал таким образом?

Когда мы пропускаем электрический ток через провод, он создает вокруг себя магнитное поле. Мы можем убедиться в этом, разместив компасы вокруг провода. Когда мы пропускаем ток через провод, компасы будут двигаться и выравниваться по магнитному полю.

Пример компаса.

Когда мы меняем направление тока на противоположное; магнитное поле меняет направление, и компасы также меняют направление, чтобы выровняться с ним.Чем больше тока мы пропускаем через провод, тем сильнее становится магнитное поле.

Компасы вокруг проволоки.

Когда мы наматываем провод в катушку, каждый провод снова создает магнитное поле, но теперь все они сливаются вместе и образуют более мощное магнитное поле.

Магнитное поле вокруг катушки.

Мы можем увидеть магнитное поле магнита, просто рассыпав немного железных опилок на магнит, который показывает линии магнитного потока.

Магнитное поле

через GIPHY

При отключении электричества; магнитного поля нет, но когда мы подключаем источник питания, через катушку начинает течь ток, поэтому магнитное поле начинает формироваться и увеличиваться в размере до максимального размера.

Магнитное поле накапливает энергию. Когда электричество отключается, магнитное поле начинает коллапсировать, и поэтому магнитное поле преобразуется в электрическую энергию, которая толкает электроны.

через GIPHY

На самом деле это произойдет невероятно быстро, мы просто замедлили анимацию, чтобы ее было легче увидеть и понять.

Почему это так?

Катушки индуктивности не любят изменения тока, они хотят, чтобы все оставалось прежним.Когда ток увеличивается, они пытаются остановить его с помощью противодействующей силы. Когда ток уменьшается, они пытаются остановить его, выталкивая электроны, чтобы попытаться сохранить его таким же, каким был.

Итак, когда цепь переходит из выключенного состояния во включенное, происходит изменение тока, он увеличивается. Индуктор попытается остановить это, чтобы создать противодействующую силу, известную как обратная ЭДС или электродвижущая сила, которая противодействует силе, которая ее создала. В этом случае через индуктор от батареи течет ток.Некоторый ток все еще проходит, и при этом он создает магнитное поле, которое будет постепенно увеличиваться. По мере его увеличения через катушку индуктивности будет течь все больше и больше тока, и обратная ЭДС исчезнет. Магнитное поле достигнет максимума, и ток стабилизируется. Индуктор больше не сопротивляется току и действует как обычный кусок провода. Это создает очень простой путь для обратного потока электронов к батарее, гораздо более легкий, чем прохождение через лампу, поэтому электроны будут проходить через индуктор, и лампа больше не будет светить.

Когда мы отключаем питание, индуктор понимает, что произошло уменьшение тока. Ему это не нравится, и он пытается поддерживать его постоянным, поэтому он выталкивает электроны, чтобы попытаться стабилизировать его, это включит свет. Помните, что магнитное поле аккумулировало энергию протекающих через него электронов и преобразует ее обратно в электрическую энергию, чтобы попытаться стабилизировать ток, но магнитное поле будет существовать только тогда, когда ток проходит через провод, и поэтому, когда ток уменьшается от При сопротивлении цепи магнитное поле схлопывается до тех пор, пока не перестанет обеспечивать мощность.

Индуктор против резистора

Если мы подключили резистор и катушку индуктивности к осциллографу отдельными цепями, мы можем визуально увидеть эффекты. Когда ток не течет, линия постоянна и плоская на нуле. Но когда мы пропускаем ток через резистор, мы мгновенно получаем вертикальный график, а затем прямые линии и продолжаются до определенного значения. Однако, когда мы подключаем катушку индуктивности и пропускаем через нее ток, он не будет мгновенно подниматься вверх, он будет постепенно увеличиваться и образовывать изогнутый профиль, в конечном итоге продолжающийся с постоянной скоростью.

Когда мы останавливаем ток через резистор, он снова мгновенно падает, и мы получаем эту внезапную и вертикальную линию обратно к нулю. Но когда мы прекращаем прохождение тока через катушку индуктивности, ток продолжается, и мы получаем еще один изогнутый профиль до нуля. Это показывает нам, как катушка индуктивности сопротивляется начальному увеличению, а также пытается предотвратить уменьшение.

Кстати, мы подробно рассказали о текущих событиях в предыдущей статье, проверьте ЗДЕСЬ .

Как выглядят индукторы?

Катушки индуктивности на печатных платах будут выглядеть примерно так, как показано ниже.

Индукторы в печатных платах.

По сути, это просто медная проволока, намотанная на цилиндр или кольцо. У нас есть другие конструкции, у которых есть какой-то кожух, обычно это делается для экранирования его магнитного поля и предотвращения его взаимодействия с другими компонентами.

Мы увидим катушки индуктивности, представленные на технических чертежах с подобными символами.

Условные обозначения на технических чертежах.

Следует помнить, что все, что имеет витой провод, будет действовать как индуктор, включая двигатели, трансформаторы и реле.

Для чего мы используем индукторы?

• Мы используем их в повышающих преобразователях для увеличения выходного напряжения постоянного тока при уменьшении тока.
• Мы можем использовать их, чтобы перекрыть источник переменного тока и пропустить только постоянный ток.
• Мы используем их для фильтрации и разделения разных частот.
• Мы также используем их для трансформаторов, двигателей и реле.

Как измерить индуктивность

Мы измеряем индуктивность индуктора в единицах Генри, чем больше число; тем выше индуктивность.Чем выше индуктивность; Чем больше энергии мы можем хранить и обеспечивать, тем больше времени уходит на формирование магнитного поля и преодоление обратной ЭДС.

Конструкция индуктора

Вы не можете измерить индуктивность стандартным мультиметром, хотя вы можете получить некоторые модели со встроенной этой функцией, но она не даст наиболее точного результата, это может быть для вас нормально, зависит от того, что вы его используете для. Чтобы точно измерить индуктивность, нам нужно использовать измеритель RLC. Мы просто подключаем индуктивность к устройству, и он запускает быстрый тест для измерения значений.

---

Индуктор

— Энциклопедия Нового Света

Индуктор
Ассортимент низкоуровневых катушек индуктивности
Тип	Пассивный
Электронный символ

Катушка индуктивности — это пассивный электрический компонент, который может накапливать энергию в магнитном поле. через это.Простой индуктор представляет собой катушку с проволокой. Когда через катушку пропускают электрический ток, вокруг нее образуется магнитное поле. Это магнитное поле заставляет индуктор сопротивляться изменениям силы тока, проходящего через него.

Способность индуктора накапливать магнитную энергию измеряется его индуктивностью , в единицах генри. Индуктивность катушки прямо пропорциональна количеству витков в катушке. Индуктивность также зависит от радиуса катушки и материала (или «сердечника»), вокруг которого намотана катушка.

Катушки индуктивности

широко используются в аналоговых схемах и обработке сигналов. Большие катушки индуктивности в сочетании с конденсаторами используются в качестве дросселей в источниках питания, чтобы устранить колебания выходного постоянного тока. Небольшие комбинации индуктивности и конденсатора полезны при создании настроенных схем для радиоприема и радиовещания. Кроме того, индукторы используются в трансформаторах для электрических сетей и в качестве накопителей энергии в некоторых импульсных источниках питания.

Обзор

Когда электрический ток впервые начинает проходить через катушку индуктивности (катушку с проволокой), она сопротивляется протеканию тока, поскольку вокруг нее создается магнитное поле. ^[1] После создания этого поля катушка индуктивности позволяет току нормально проходить через нее. Когда подача электроэнергии отключена, магнитное поле вокруг катушки поддерживает прохождение тока в течение короткого промежутка времени, прежде чем поле исчезнет.

Индуктивность (L) (измеряется в генри) — это эффект, возникающий в результате магнитного поля, которое формируется вокруг проводника с током, которое имеет тенденцию сопротивляться изменениям тока. Электрический ток через проводник создает магнитный поток, пропорциональный току.Изменение этого тока вызывает изменение магнитного потока, который, в свою очередь, по закону Фарадея создает электродвижущую силу (ЭДС), которая действует, чтобы противодействовать этому изменению тока. Индуктивность — это мера величины ЭДС, генерируемой при изменении тока на единицу. Например, индуктор с индуктивностью 1 генри создает ЭДС 1 вольт, когда ток через индуктор изменяется со скоростью 1 ампер в секунду.

Количество петель, размер каждой петли и материал, который она намотана, — все это влияет на индуктивность.Например, магнитный поток, связывающий эти витки, можно увеличить, намотав проводник на материал с высокой проницаемостью, такой как железо. Это может увеличить индуктивность в 2000 раз, но меньше на высоких частотах.

«Идеальный индуктор» имеет индуктивность, но не имеет сопротивления или емкости и не рассеивает энергию. Настоящая катушка индуктивности имеет не только индуктивность, но также некоторое сопротивление (из-за удельного сопротивления провода) и некоторую емкость. На некоторой частоте, обычно намного превышающей рабочую частоту, настоящая катушка индуктивности ведет себя как резонансный контур (из-за своей собственной емкости).Помимо рассеивания энергии в сопротивлении провода, индукторы магнитного сердечника могут рассеивать энергию в сердечнике из-за гистерезиса, а при высоких токах могут проявляться другие отклонения от идеального поведения из-за нелинейности.

Гидравлический аналог

Поведение индуктора можно описать с помощью гидравлической аналогии. ^[1] Индуктор можно смоделировать с помощью эффекта маховика тяжелой турбины, вращаемой потоком. Когда вода (ток) впервые начинает течь, неподвижная турбина вызывает препятствие потоку и высокое давление (напряжение), препятствующее потоку, пока он не начнет вращаться.Когда он вращается, и если поток воды внезапно прекращается, турбина будет продолжать вращаться по инерции, создавая высокое давление для поддержания движения потока. (Магнитные взаимодействия в трансформаторах не моделируются гидравлически.)

Приложения

Дроссель с двумя обмотками на 47 мГн, который можно найти в блоке питания.

Катушки индуктивности широко используются в аналоговых схемах и обработке сигналов. Наряду с конденсаторами и другими компонентами, индукторы используются для формирования настроенных цепей, которые могут подчеркивать или отфильтровывать определенные частоты сигнала.Это может варьироваться от использования больших катушек индуктивности в качестве дросселей в источниках питания, которые в сочетании с фильтрующими конденсаторами удаляют остаточный шум или другие колебания на выходе постоянного тока, до таких малых индуктивностей, которые генерируются ферритовым шариком или торцом вокруг кабеля для предотвращения радиочастотные помехи от передачи по проводу. Меньшие комбинации индуктивности / конденсатора обеспечивают настраиваемые схемы, используемые, например, в радиоприеме и радиовещании.

Две (или более) катушки индуктивности со связанными магнитными потоками образуют трансформатор, который является основным компонентом каждой энергосистемы общего пользования.Эффективность трансформатора может снизиться с увеличением частоты из-за вихревых токов в материале сердечника и скин-эффекта на обмотки. Размер сердечника может быть уменьшен на более высоких частотах, и по этой причине в самолетах используется переменный ток 400 Гц вместо обычных 50 или 60 Гц, что значительно снижает вес за счет использования трансформаторов меньшего размера. ^[2]

Катушка индуктивности используется в качестве накопителя энергии в некоторых импульсных источниках питания. На индуктор подается питание на определенную долю частоты переключения регулятора и обесточивается на оставшуюся часть цикла.Этот коэффициент передачи энергии определяет отношение входного напряжения к выходному напряжению. Этот X _L используется в дополнение к активному полупроводниковому устройству для обеспечения очень точного контроля напряжения.

Катушки индуктивности также используются в системах электропередачи, где они используются для снижения напряжения от ударов молнии и для ограничения коммутируемых токов и тока короткого замыкания. В этой области их чаще называют реакторами.

Поскольку индукторы обычно больше и тяжелее других компонентов, их использование в современном оборудовании сократилось; твердотельные импульсные источники питания исключают, например, большие трансформаторы, а схемы предназначены для использования только небольших катушек индуктивности, если таковые имеются; большие значения моделируются с помощью гираторных схем.

Конструкция индуктора

Индукторы. (Основная шкала указана в сантиметрах.)

Катушка индуктивности обычно представляет собой катушку из проводящего материала, обычно из медной проволоки, намотанной на сердечник из воздуха или ферромагнитного материала. Материалы сердечника с более высокой проницаемостью, чем воздух, увеличивают магнитное поле и ограничивают его плотностью к индуктору, тем самым увеличивая индуктивность. Низкочастотные индукторы сконструированы как трансформаторы, с сердечниками из электротехнической стали, ламинированными для предотвращения возникновения вихревых токов.«Мягкие» ферриты широко используются для сердечников, превышающих звуковые частоты, поскольку они не вызывают больших потерь энергии на высоких частотах, как обычные сплавы железа. Это связано с их узкими кривыми гистерезиса, а их высокое сопротивление предотвращает появление вихревых токов. Индукторы бывают разных форм. Большинство из них представляет собой покрытый эмалью провод, обернутый вокруг ферритовой катушки с проводом, выступающим снаружи, в то время как некоторые полностью покрывают провод ферритом и называются «экранированными». Некоторые индукторы имеют регулируемый сердечник, который позволяет изменять индуктивность.Индукторы, используемые для блокировки очень высоких частот, иногда изготавливают путем нанизывания ферритового цилиндра или бусины на провод.

Небольшие катушки индуктивности можно выгравировать непосредственно на печатной плате, расположив след по спирали. В некоторых таких плоских индукторах используется плоский сердечник.

Небольшие катушки индуктивности также могут быть построены на интегральных схемах с использованием тех же процессов, которые используются для изготовления транзисторов. Обычно используются алюминиевые межсоединения, расположенные в виде спиральной катушки.Однако небольшие размеры ограничивают индуктивность, и гораздо более распространено использование схемы, называемой «гиратором», в которой конденсатор и активные компоненты действуют аналогично катушке индуктивности.

Расчеты электрических цепей

Катушка индуктивности препятствует изменениям тока. Идеальный индуктор не имел бы сопротивления постоянному постоянному току; однако только сверхпроводящие катушки индуктивности действительно имеют нулевое электрическое сопротивление.

В общем, описывается взаимосвязь между изменяющимся во времени напряжением v ( t ) на катушке индуктивности с индуктивностью L и изменяющимся во времени током i ‘ (t) , проходящим через нее. по дифференциальному уравнению:

v (t) = Ldi (t) dt {\ displaystyle v (t) = L {\ frac {di (t)} {dt}}}

Когда через индуктора индуцируется синусоидальное напряжение.Амплитуда напряжения пропорциональна произведению амплитуды (IP {\ displaystyle I_ {P}}) тока и частоты (f) тока.

i (t) = IPsin⁡ (2πft) {\ displaystyle i (t) = I_ {P} \ sin (2 \ pi ft) \,}

di (t) dt = 2πfIPcos⁡ (2πft) {\ displaystyle {\ frac {di (t)} {dt}} = 2 \ pi fI_ {P} \ cos (2 \ pi ft)}

v (t) = 2πfLIPcos⁡ (2πft) {\ displaystyle v (t) = 2 \ pi fLI_ {P} \ cos (2 \ pi ft) \,}

В этой ситуации фаза тока отстает от фазы напряжения на 90 градусов.{\ frac {-tR} {L}})}

Анализ цепи Лапласа (s-домен)

При использовании преобразования Лапласа в анализе цепей передаточное сопротивление идеальной катушки индуктивности без начального тока представлено в области с как:

Z (s) = Ls {\ Displaystyle Z (s) = Ls \,}

где

L — индуктивность, а

с — комплексная частота

Если в катушке индуктивности есть начальный ток, он может быть представлен как:

• добавление источника напряжения последовательно с индуктором, имеющего значение:

LI0 {\ displaystyle LI_ {0} \,}

(обратите внимание, что источник должен иметь полярность, противоположную начальному току)

• или добавив источник тока параллельно индуктору, имеющий значение:

I0s {\ displaystyle {\ frac {I_ {0}} {s}}}

где

L — индуктивность, а

I0 {\ displaystyle I_ {0}} — начальный ток в катушке индуктивности.

Индукторные сети

Катушки индуктивности в параллельной конфигурации имеют одинаковую разность потенциалов (напряжение). Чтобы найти их общую эквивалентную индуктивность ( L _eq ):

1Leq = 1L1 + 1L2 + ⋯ + 1Ln {\ displaystyle {\ frac {1} {L _ {\ mathrm {eq}}}} = {\ frac {1} {L_ {1}}} + { \ frac {1} {L_ {2}}} + \ cdots + {\ frac {1} {L_ {n}}}}

Ток, проходящий через последовательно соединенные катушки индуктивности, остается неизменным, но напряжение на каждой катушке индуктивности может будь другим.Сумма разностей потенциалов (напряжения) равна общему напряжению. Чтобы найти их полную индуктивность:

Leq = L1 + L2 + ⋯ + Ln {\ displaystyle L _ {\ mathrm {eq}} = L_ {1} + L_ {2} + \ cdots + L_ {n} \, \!}

Эти простые соотношения верны только тогда, когда нет взаимной связи магнитных полей между отдельными индукторами.

Накопленная энергия

Энергия (измеряется в джоулях, в СИ), запасенная индуктором, равна количеству работы, необходимой для установления тока через индуктор и, следовательно, магнитного поля.{2}}

, где L — индуктивность, а I — ток через катушку индуктивности (****).

Q коэффициент

Идеальный индуктор будет работать без потерь независимо от величины тока, протекающего через обмотку. Однако обычно индукторы имеют сопротивление обмотки из металлической проволоки, образующей катушки. Поскольку сопротивление обмотки появляется как сопротивление, включенное последовательно с индуктором, его часто называют последовательным сопротивлением . Последовательное сопротивление индуктора преобразует электрический ток, проходящий через катушки, в тепло, что приводит к потере качества индукции.Коэффициент качества (или Q ) индуктора — это отношение его индуктивного реактивного сопротивления к его сопротивлению на данной частоте и является мерой его эффективности. Чем выше добротность катушки индуктивности, тем ближе она к поведению идеальной катушки индуктивности с меньшими потерями.

Добротность катушки индуктивности можно найти по следующей формуле, где R — его внутреннее электрическое сопротивление, а ωL {\ displaystyle \ omega {} L} — емкостное или индуктивное реактивное сопротивление при резонансе:

Q = ωLR {\ displaystyle Q = {\ frac {\ omega {} L} {R}}}

При использовании ферромагнитного сердечника индуктивность значительно увеличивается для того же количества меди, что увеличивает Q .Однако ядра также вносят потери, которые увеличиваются с частотой. Для получения наилучших результатов для диапазона частот выбирается сорт материала сердечника. На УКВ или более высоких частотах, вероятно, будет использоваться воздушный сердечник.

Катушки индуктивности, намотанные на ферромагнитный сердечник, могут насыщаться при высоких токах, вызывая резкое уменьшение индуктивности (и добротности). Этого явления можно избежать, используя индуктор с воздушным сердечником (физически большего размера). Хорошо спроектированный индуктор с воздушным сердечником может иметь добротность в несколько сотен.

Почти идеальный индуктор (Q приближается к бесконечности) можно создать, погрузив катушку из сверхпроводящего сплава в жидкий гелий или жидкий азот.Это приводит к переохлаждению провода, в результате чего сопротивление обмотки пропадает. Поскольку сверхпроводящий индуктор практически не имеет потерь, он может хранить большое количество электрической энергии в окружающем магнитном поле (см. Сверхпроводящее накопление магнитной энергии).

Формулы индуктивности

В таблице ниже приведены некоторые общие формулы для расчета теоретической индуктивности нескольких конструкций индукторов.

Синонимов

• Катушка
• Дроссель (электроника)
• Реактор

См. Также

Банкноты

1. ↑ ^{1.0 1.1} Как все работает, как работают индукторы. Проверено 23 февраля 2009 года.
2. ↑ Аспи Вадиа, Электрические системы самолетов и почему они работают на частоте 400 Гц. Проверено 23 февраля 2009 года.
3. ↑ ^{3,0 3,1} Хантаро Нагаока, Коэффициенты индуктивности соленоидов, Журнал Научного колледжа, Имперский университет, Токио, Япония. 27:18. Проверено 23 февраля 2009 года.

Список литературы

• Джанколи, Дуглас.2007. Физика для ученых и инженеров, с современной физикой, 4-е изд. Освоение серии физики. Река Аппер Сэдл, штат Нью-Джерси: Prentice Hall. ISBN 978-0136139263.
• Гибилиско, Стан. 2005. Демистификация электричества. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0071439250.
• Хьюз, Эдвард и др. 2002. Электрические и электронные технологии, 8-е изд. Харлоу: Прентис Холл. ISBN 058240519X.
• Типлер, Пол Аллен и Джин Моска. 2004. Физика для ученых и инженеров, Том 2: Электричество и магнетизм, Свет, Современная физика, 5-е изд.Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 0716708108
• Янг, Хью Д. и Роджер А. Фридман. 2003. Физика для ученых и инженеров, 11-е издание. Сан-Франциско: Пирсон. ISBN 080538684X.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 2 марта 2018 г.

кредитов

New World Encyclopedia Писатели и редакторы переписали и завершили статью Wikipedia в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Индуктор

| Инженерное дело | Fandom

Катушка индуктивности — это пассивное электрическое устройство, используемое в электрических цепях из-за его свойства индуктивности. Индуктор может иметь разные формы.

Катушки индуктивности

Обозначение катушки индуктивности

Физика []

Обзор []

Индуктивность (измеряется в генри) — это эффект, возникающий из-за магнитного поля, которое формируется вокруг проводника с током.Электрический ток через проводник создает магнитный поток, пропорциональный току. Изменение этого тока вызывает изменение магнитного потока, который, в свою очередь, создает электродвижущую силу (ЭДС), которая препятствует этому изменению тока. Индуктивность — это мера генерируемой ЭДС при изменении тока на единицу. Например, катушка индуктивности с индуктивностью 1 генри создает ЭДС 1 В, когда ток через катушку индуктивности изменяется со скоростью 1 ампер в секунду. Индуктивность проводника увеличивается путем наматывания проводника таким образом, чтобы магнитный поток охватывал (связывает) все катушки (витки).Кроме того, магнитный поток, связывающий эти витки, можно увеличить, намотав проводник на материал с высокой проницаемостью.

Накопленная энергия []

Энергия (измеряется в джоулях, в СИ), запасенная индуктором, равна количеству работы, необходимой для установления тока, протекающего через индуктор, и, следовательно, магнитного поля. Это дает:

, где L — индуктивность, а I — ток, протекающий через катушку индуктивности.

Гидравлическая модель []

Поскольку электрический ток можно смоделировать потоком жидкости, во многом как вода по трубам; индуктор можно смоделировать с помощью эффекта маховика турбины, вращаемой потоком. Как можно интуитивно и математически продемонстрировать, это имитирует поведение электрического индуктора; ток — это интеграл напряжения, в случае внезапного прерывания потока он создаст высокое давление через засорение и т. д. Магнитные взаимодействия, такие как трансформаторы, однако, не моделируются.

В электрических цепях []

В то время как конденсатор противодействует изменениям напряжения, катушка индуктивности противодействует изменениям тока. Идеальный индуктор не будет оказывать сопротивления постоянному току, однако все реальные индукторы имеют ненулевое электрическое сопротивление.

В общем, взаимосвязь между изменяющимся во времени напряжением v ( t ) на катушке индуктивности с индуктивностью L и изменяющимся во времени током i ( t ), проходящим через нее, описывается следующим образом: дифференциальное уравнение:

Когда через катушку индуктивности проходит переменный синусоидальный ток (AC), индуцируется синусоидальное напряжение.Амплитуда напряжения пропорциональна произведению амплитуды () тока и частоты ( f ) тока.

Очевидно, фаза тока отстает от фазы напряжения на 90 градусов.

Анализ фазорной схемы и импеданс []

При использовании векторов полное сопротивление катушки индуктивности в омах определяется по формуле:

где

— индуктивное {{WP | Электрическое реактивное сопротивление | реактивное сопротивление]],

— угловая частота,

L — индуктивность,

f — частота, а

j — мнимая единица.

Анализ цепи Лапласа (s-домен) []

При использовании преобразования Лапласа [1] в анализе цепей, индуктивное сопротивление идеальной катушки индуктивности с без начального тока представлено в области с как:

где

L — индуктивность, а

с — это …

Если в катушке индуктивности есть начальный ток, он может быть представлен как:

• добавление источника напряжения последовательно с индуктором, имеющего значение:

( Обратите внимание, что источник должен иметь полярность, противоположную начальному току )

• или добавлением источника тока параллельно индуктору, имеющего значение:

где

L — индуктивность, а

— начальный ток в катушке индуктивности.

В идеальной катушке индуктивности ток отстает от напряжения на 90 ° или π / 2 радиан, но поскольку физические катушки индуктивности сделаны из провода, имеющего сопротивление, возникает комбинация резистивно-индуктивной цепи, вызывающая Q танка быть ниже.

Индукторные сети []

Основная статья: Последовательные и параллельные цепи

Катушки индуктивности в параллельной конфигурации имеют одинаковую разность потенциалов (напряжение).Чтобы найти их общую эквивалентную индуктивность ( L _eq ):

Ток, проходящий через катушки индуктивности последовательно, остается неизменным, но напряжение на каждой катушке индуктивности может быть разным. Сумма разностей потенциалов (напряжения) равна общему напряжению. Чтобы найти их полную индуктивность:

Эти простые соотношения справедливы только тогда, когда нет взаимной связи магнитных полей между отдельными индукторами.

Q Коэффициент []

Идеальный индуктор будет работать без потерь независимо от силы тока, протекающего через обмотку. Однако настоящие катушки индуктивности имеют сопротивление обмотки из металлической проволоки, образующей катушки. Поскольку сопротивление обмотки появляется как сопротивление, включенное последовательно с индуктором, его часто называют последовательным сопротивлением . Последовательное сопротивление индуктора преобразует электрический ток, протекающий через катушки, в тепло, что приводит к потере качества индукции.Здесь рождается фактор качества. Добротность (или Q ) катушки индуктивности — это отношение ее индуктивности к ее сопротивлению на данной частоте и является мерой ее эффективности. Чем выше добротность индуктора, тем ближе он к поведению идеального индуктора без потерь.

Добротность катушки индуктивности может быть найдена по следующей формуле, где R — его внутреннее электрическое сопротивление:

Катушки индуктивности, намотанные на ферромагнитный сердечник, могут насыщаться при высоких токах, вызывая резкое уменьшение индуктивности (и добротности).Этого явления можно избежать, используя индуктор с воздушным сердечником (физически большего размера). Хорошо спроектированный индуктор с воздушным сердечником может иметь добротность в несколько сотен.

Почти идеальный индуктор (Q приближается к бесконечности) можно создать, погрузив катушку из сверхпроводящего сплава в жидкий гелий или жидкий азот. Это приводит к переохлаждению провода, в результате чего сопротивление обмотки пропадает. Поскольку сверхпроводящий индуктор практически не имеет потерь, он может хранить большое количество электрической энергии в окружающем магнитном поле (см. SMES).

Формулы []

1. Основная формула индуктивности цилиндрической катушки:

L = Индуктивность в генри

мкм ₀ = проницаемость свободного пространства = 4π × 10 ^-7 Гн / м

мкм _r = относительная проницаемость материала сердечника

N = количество витков

A = площадь поперечного сечения змеевика в квадратных метрах (м ² )

l = длина змеевика в метрах (м)

(примечание: некоторые из следующих формул были оптимизированы для использования в британских единицах измерения)

2.Индуктивность прямой жилы:

L = индуктивность в Гн

l = длина провода в метрах

d = диаметр проводника в метрах

Следовательно, проводник длиной 10 мм и диаметром 1 мм будет иметь индуктивность около 5,38 нГн, но 100 мм. того же получится около 100 нГн. Та же формула в имперских единицах:

L = индуктивность в нГн

l = длина жилы в дюймах

d = диаметр жилы в дюймах

3.Индуктивность цилиндрической катушки с коротким воздушным сердечником по геометрическим параметрам:

L = индуктивность в мкГн

r = внешний радиус катушки в дюймах

l = длина змеевика в дюймах

N = количество витков

4. Для многослойной катушки с воздушным сердечником:

L = индуктивность в мкГн

r = средний радиус катушки в дюймах

l = физическая длина обмотки катушки в дюймах

N = количество витков

d = глубина рулона в дюймах (т.е.например, внешний радиус минус внутренний радиус)

5. Индуктивность плоской спиральной катушки с воздушным сердечником:

L = индуктивность в Гн

r = средний радиус рулона в метрах

N = количество витков

d = глубина катушки в метрах (т.е. внешний радиус минус внутренний радиус)

Следовательно, спиральная катушка с 8 витками со средним радиусом 25 мм и глубиной 10 мм будет иметь индуктивность 5,13 мкГн.

Та же формула в британских единицах измерения:

L = индуктивность в мкГн

r = средний радиус катушки в дюймах

N = количество витков

d = глубина рулона в дюймах (т.е.например, внешний радиус минус внутренний радиус)

Конструкция индуктора []

Катушка индуктивности обычно представляет собой катушку из проводящего материала, обычно из медной проволоки, намотанной на сердечник из воздуха или ферромагнитного материала. Материалы сердечника с более высокой проницаемостью, чем воздух, ограничивают магнитное поле близко к индуктору, тем самым увеличивая индуктивность. Индукторы бывают разных форм. Большинство из них представляет собой покрытый эмалью провод, обернутый вокруг ферритовой катушки с проводом, открытым снаружи, в то время как некоторые полностью покрывают провод ферритом и называются «экранированными».Некоторые индукторы имеют регулируемый сердечник, который позволяет изменять индуктивность. Небольшие индукторы можно выгравировать прямо на печатной плате, расположив след по спирали. Катушки индуктивности небольшой стоимости также могут быть построены на интегральных схемах с использованием тех же процессов, которые используются для изготовления транзисторов. В этих случаях в качестве проводящего материала обычно используется межблочный переходник из алюминия. Однако практические ограничения делают гораздо более распространенным использование схемы, называемой «гиратором», в которой конденсатор и активные компоненты действуют аналогично катушке индуктивности.Индукторы, используемые для блокировки очень высоких частот, иногда изготавливаются из проволоки, проходящей через ферритовый цилиндр или бусину.

Приложения []

Катушки индуктивности широко используются в аналоговых схемах и обработке сигналов. Индукторы в сочетании с конденсаторами и другими компонентами образуют настроенные цепи, которые могут подчеркивать или отфильтровывать определенные частоты сигнала. Это может варьироваться от использования больших катушек индуктивности в качестве дросселей в источниках питания, ныне устаревших, которые в сочетании с фильтрующими конденсаторами удаляют остаточный шум или другие колебания с выхода постоянного тока, до таких небольших индуктивностей, которые генерируются ферритовым шариком или торцом. вокруг кабеля, чтобы предотвратить передачу радиочастотных помех по проводу.Меньшие комбинации индуктивности / конденсатора обеспечивают настраиваемые схемы, используемые, например, в радиоприеме и радиовещании.

Две (или более) катушки индуктивности со связанными магнитными потоками образуют трансформатор, который является основным компонентом каждой энергосистемы общего пользования. КПД трансформатора увеличивается с увеличением частоты; по этой причине в самолетах использовался переменный ток 400 Гц вместо обычных 50 или 60 Гц, что позволяло значительно снизить вес за счет использования трансформаторов меньшего размера.

Катушка индуктивности используется в качестве накопителя энергии в импульсном источнике питания. На индуктор подается питание на определенную долю частоты переключения регулятора и обесточивается на оставшуюся часть цикла. Этот коэффициент передачи энергии определяет отношение входного напряжения к выходному напряжению. Этот X _L используется в дополнение к активному полупроводниковому устройству для обеспечения очень точного контроля напряжения.

Катушки индуктивности также используются в системах электропередачи, где они используются для преднамеренного снижения напряжения в системе или ограничения тока повреждения.В этой области их чаще называют реакторами.

Поскольку индукторы обычно больше и тяжелее других компонентов, их использование в современном оборудовании сократилось; твердотельные импульсные источники питания исключают, например, большие трансформаторы, а схемы предназначены для использования только небольших катушек индуктивности, если таковые имеются; большие значения моделируются с помощью гираторных схем.

См. Также []

Синонимов []

Внешние ссылки []

Патенты

• Патент США | 2415688 — « Индукционное устройство »

определение индуктора по The Free Dictionary

В первом блоке была предложена новая структура, в результате чего значение тока в индукторе значительно уменьшилось по сравнению с классическим повышающим преобразователем, что напрямую снижает потери проводимости и увеличивает КПД, а для второго блока — переключаемый индуктор. Блок был применен для увеличения коэффициента усиления по напряжению, который является критическим параметром в фотоэлектрических приложениях.[ClickPress, среда, 22 мая 2019 г.] Описание: С ростом мирового рынка фиксированных индукторов потребность в нишевом рынке стремительно растет. В этом преобразователе, который имеет коаксиальную конфигурацию, фиксированный индуктор и ускоренный якорь выполнены в форма монолитных дисковых катушек, которые пропитаны эпоксидной смолой. Дроссель обеспечивает номинальное напряжение 40 В при занимаемой площади менее 9 [мм2] и, таким образом, может использоваться в силовых цепях с прямым входом от автомобильного аккумулятора 12 В.Недавно выпущенное устройство с частотным диапазоном до 5 МГц оптимизировано для хранения энергии в преобразователях постоянного / постоянного тока и фильтрации сильных токов вплоть до собственной резонансной частоты (SRF) катушки индуктивности. Приложения включают ноутбуки, настольные ПК и серверы; низкопрофильные сильноточные источники питания и фильтры; и преобразователи постоянного тока в постоянный для распределенных энергосистем. Модели индукторов созданы для полной интеграции в общие инструменты проектирования, такие как Keysight ADS и Genesys, NI AWR Design Environment и ANSYS HFSS и Sonnet Suite.Перестраиваемая индуктивность в течение многих лет была предметом исследований, направленных на достижение большей универсальности в современных радиочастотных схемах. При выборе индуктора для электронной схемы разработчик должен сначала выбрать компонент, который соответствует требованиям индуктивности, чтобы обеспечить правильную электрическую функцию. Q1, Q3 и Q4 находятся в проводящем режиме, в результате чего намагничивающий индуктор 1 начинает экономить энергию и одновременно намагничивает индуктор 2 для передачи накопленной энергии выходной нагрузке и индукторам через D2.Например, ухудшение характеристик спирального индуктора CMOS из-за его значительных резистивных потерь снижает добротность BPF и ограничивает усиление и полосу пропускания [1, 2]. Добротность ферритового индуктора может быть выражена посредством воздушного сердечника и магнитного поля. основные компоненты в уравнении [USPRwire, Пт, 04 марта 2016] Рынок индукторов по типу (фиксированный, регулируемый, связанный, многослойный, силовой и поверхностный индуктор), типу сердечника (воздушный, ламинированный, керамический), применению (автомобилестроение, передача и распределение) ) и география — глобальный прогноз до 2020 г. Индуктор

: определение, функция и применение — стенограмма видео и урока

Как работает индуктор

Индуктор работает, создавая магнитное поле, когда электрический ток течет через катушку с проволокой.Это магнитное поле временно сохраняет электрическую энергию в виде магнитной энергии, создавая напряжение на катушке индуктивности. Сила магнитного поля или индуктивность индуктора зависит от множества свойств, таких как количество витков в проводе, площадь поперечного сечения индуктора и тип материала, из которого изготовлен сердечник индуктора. из.

Индуктивность L катушки индуктивности можно рассчитать по следующему уравнению:

Здесь:

• μ — магнитная проницаемость индуктора
• k — коэффициент Нагаока
• N — количество витков катушки
• S — площадь поперечного сечения катушки
• l — длина змеевика в осевом направлении

Индуктивность ( L ) индуктора дана в единицах Генри по имени физика Джозефа Генри.

Различные типы сердечников для индукторов могут значительно увеличить их индуктивность. Например, индуктор с железным сердечником (с магнитной проницаемостью 600) будет иметь намного большую индуктивность, чем индуктор с сердечником из воздуха (магнитная проницаемость которого равна 1). Эти физические свойства катушки индуктивности позволяют ей сохранять напряжение на катушке индуктивности, а также противостоять резким изменениям тока. Следовательно, индуктор — это электрический компонент, который пропускает через него постоянный ток (постоянный ток), но не переменный ток (переменный ток).

Индуктор повседневного использования

Поскольку индукторы обладают особыми электрическими, магнитными и физическими свойствами, их можно найти во многих повседневных применениях, таких как фильтры, датчики, трансформаторы, двигатели, а также для аккумулирования энергии.

Два применения индукторов — это их использование в качестве фильтров и датчиков. Индукторы обычно используются с конденсаторами в электрической цепи для создания фильтра , который пропускает через цепь только определенную частоту, что делает их важным компонентом электроники.Кроме того, индукторы обычно используются в датчиках приближения, например, в датчиках светофора, которые помогают определять количество автомобилей. Когда автомобиль или грузовик приближается к датчику приближения, в металле автомобиля и грузовика накапливается ток, который снижает магнитное поле индуктивного датчика.

Трансформаторы, двигатели и аккумуляторы энергии

Индукторы также используются в трансформаторах, двигателях и для аккумулирования энергии. Трансформатор или электрический компонент, используемый для увеличения или уменьшения напряжения в цепи переменного тока, создается путем объединения двух катушек индуктивности.Трансформаторы стали незаменимыми для передачи электроэнергии через городские центры в нашем современном мире. Кроме того, индукторы могут использоваться в двигателях, создавая механическую энергию из их электрической и магнитной энергии. Наконец, они используются в качестве устройств хранения энергии, которые хранят энергию в своем магнитном поле в приложениях с фиксированным напряжением, таких как компьютеры. Однако при отключении источника питания накопленная в нем энергия быстро разрушается, являясь менее надежным источником накопления энергии, чем конденсаторы.

Резюме урока

Хорошо, давайте уделим несколько минут, чтобы просмотреть важную информацию, которую мы узнали в этом уроке. Катушки индуктивности — это ключевой электронный компонент, состоящий из катушки с проволокой, намотанной вокруг центрального сердечника. Электрический ток, протекающий через катушку, индуцирует магнитное поле вокруг индуктора, накапливая электрическую энергию в виде магнитной энергии и создавая на ней напряжение. Мы также узнали, что индуктивность L катушки индуктивности может быть рассчитана с помощью следующего уравнения:

Здесь:

• μ — магнитная проницаемость индуктора
• k — коэффициент Нагаока
• N — количество витков катушки
• S — площадь поперечного сечения катушки
• l — длина змеевика в осевом направлении

Мы наконец узнали, что индуктивность ( L ) индуктора дана в единицах Генри, в честь физика Джозефа Генри.