принцип работы устройства, характеристики, назначение и виды

Одним из наиболее распространённых элементов, использующихся в радиоэлектронной аппаратуре, является дроссель. Эта пассивная радиодеталь имеет большое значение в обеспечении стабильности работы электрических схем. Главной ее характеристикой считается индуктивность — очень важная физическая величина. Конструкция элемента проста, но при этом он может использоваться как в цепях переменного, так и постоянного тока.

Основные понятия в электронике

Родоначальником открытия электричества считается английский физик Уильям Гилберт. В 1600 году он ввёл понятие «янтарность», что в переводе обозначает электричество. Ученым было обнаружено на опытах с янтарем, что если его потереть о шёлк, он приобретает свойства притягивать к себе другие физические тела. Так было открыто статическое электричество. Первая электрическая машина была создана немецким инженером Отто фон Герике. Агрегат выглядел в виде металлического шеста с надетым на его верхушку серным шаром.

Последующие годы ряд физиков и инженеров из различных стран исследовали свойства электричества, открывая новые явления и изобретая приборы. Наиболее выдающимися учёными, которые внесли весомый вклад в науку, считаются Гальвани, Вольт, Эстред, Ом, Фарадей, Герц, Ампер. Признавая важность их открытий, фундаментальные величины, характеризующие различные электрические явления, назывались их именами.

Итогом их экспериментов и теоретических догадок стал труд Максвелла, создавшего теорию электромагнитных явлений в 1873 году. А через двадцать лет англичанин Томсон обнаружил частицу, участвующую в образовании электричества (электрон), положение которой в атомной структуре тела после указал Резерфорд.

Так было обнаружено, что электрический заряд — это способность физических тел создавать вокруг себя особое поле, оказывающее воздействие на другие вещества. Электричество связано с магнетизмом, который влияет на положение электронов, являющихся элементарными частицами тела. Каждая такая частица обладает определённой энергией (потенциалом) и может перемещаться по телу в хаотично.

Придание же электронам направленного движения приводит к возникновению тока. Работа, затраченная на перемещение элементарной частички, называется напряжением. Если ток течёт в замкнутой цепи, то он создаёт магнитное поле, то есть силу, действующую на электроны.

Все вещества разделяются на три типа:

• проводники — это тела, свободно пропускающие через себя ток;
• диэлектрики — в этих телах невозможно появление свободных электронов, а значит, ток через них протекать не может;
• полупроводники — материалы, свойство которых пропускать ток зависит от внешних факторов, например, температуры.

Характеристикой, обозначающей способность тела проводить ток, называется проводимость, а величина обратная ей — сопротивлением.

Активное сопротивление

На прохождение электрического тока в итоге оказывают влияние три физические величины: сопротивление, индуктивность и ёмкость. Каждый радиоэлемент (не исключение и дроссель) обладает ими в какой-то мере.

Активное сопротивление представляет собой величину, препятствующую прохождению тока и равную отношению разности потенциалов к силе тока (закон Ома). Его сущность объясняется тем, что в кристаллической решётке различных физических тел содержится разное число свободных носителей зарядов. Кроме этого, сама структура может быть неоднородной, то есть содержать примеси или дефекты. Электроны, перемещаясь под действием поля, сталкиваются с ними и отдают часть своей энергии кристаллам тела.

В результате таких столкновений частички теряют импульс, а сила тока уменьшается. Рассеиваемая электрическая энергия превращается в тепло. Элементом, использующим естественные свойства физического тела, является резистор.

Что же касается дросселя, то его активное сопротивление считается паразитным, вызывающим нагревание и ухудшение параметров. Зависит оно от типа материала и его физических размеров.

Определяется по формуле R = p * L / S, Ом, где:

• p — удельное сопротивление (справочная величина), Ом*см;
• L — длина проводника, см;
• S — площадь поперечного сечения, см².

Ёмкостная составляющая

Любой проводник тока в разной мере имеет свойство накапливать электрический заряд. Эта способность называется ёмкостью элемента. Для одних радиодеталей она считается вредной составляющей (в частности, для дросселя), а для других — полезной (конденсатор). Относят это понятие к реактивному сопротивлению. Его величина зависит от вида подаваемого сигнала на элемент и ёмкости материала, из которой он сделан.

Математически реактивное сопротивление описывается выражением Xc = 1/w*C, где:

• w — циклическая частота, скалярная угловая величина, определяющаяся числом колебаний сигнала за единицу времени (2*p*f), Гц;
• C — ёмкость элемента, Ф.

Из формулы видно, что чем больше будет ёмкость и частота тока, тем выше сопротивление элемента, а значит, имеющий большое ёмкостное сопротивление дроссель будет нагреваться. Значение ёмкости в дросселе зависит от размеров проводника и способа его укладки. При спиралевидной намотке между рядом лежащими кольцами возникает ёмкость, также влияющая на протекающий ток.

Паразитная составляющая ёмкости проявляется и в образовании собственного резонанса изделия, так как дроссель на эквивалентной схеме можно представить в виде последовательной цепочки индуктивности и конденсатора. Такое включение создаёт колебательный контур, работающий на определённой частоте. Если частота сигнала будет ниже резонансного значения, то преобладать будет индуктивная составляющая, а если выше — ёмкостная.

Поэтому существенной задачей изготовления дросселя в электронике считается увеличение собственного резонанса конструкции.

Индуктивность и самоиндукция

Электрическое поле неразрывно связано с магнитным. Там, где существует одно, неизменно появляется и второе.

Математическая формула нахождения индуктивности — L = Ф/ I, где:

• Ф — магнитный поток, Вб;
• I — сила тока, текущая через элемент, А.

Индуктивность измеряется в генри (Гн). Таким образом, катушка индуктивности в момент протекания через неё тока создаёт магнитный поток равный одному веберу (Вб).

Сопротивление, оказываемое индуктивностью, во многом зависит от частоты приложенного сигнала. Для его расчёта используется выражение XL = w*L. То есть для постоянного тока она равна нулю, а для переменного — зависит от его частоты. Иными словами, для высокочастотного сигнала элемент будет обладать большим сопротивлением.

Физический процесс, наблюдаемый при прохождении переменного тока через индуктивность, можно описать следующим образом: в течение первой декады сигнала (ток возрастает) магнитное поле усиленно потребляет энергию из электрической цепи, а в последней декаде (ток убывает) отдаёт её обратно, поэтому за период прохождения тока мощность не потребляется.

Но эта модель подходит к идеальному элементу, на самом же деле некоторая часть энергии превращается в тепло. То есть происходят потери, характеризующиеся добротностью Q, определяемую отношением получаемой энергии к отдаваемой.

При изменении тока, текущего через проводник в контуре, возникает электродвижущая сила индукции (ЭДСИ) — самоиндукция. Другими словами, переменный ток изменяет величину магнитного потока, который приводит в итоге к появлению ЭДСИ. Проявляется этот эффект в замедлении процессов появления и спадания тока. Амплитуда самоиндукции пропорциональна величине тока, частоте сигнала и индуктивности. Её отставание по фазе от сигнала составляет 90 градусов.

Принцип работы

Термин «дроссель» происходит от немецкого слова drossel, что в переводе на русский язык означает «ограничитель». В электротехнике под ним понимается катушка индуктивности, обладающая большим сопротивлением току переменной частоты и практически не влияющая на постоянный ток.

По своей сути электрический дроссель — это индуктивность. Он способен накапливать энергию, получая её из магнитного поля. При воздействии на элемент напряжения в нём постепенно происходит увеличение тока, при этом если сменить полярность — ток начнёт убывать, т. е. резко изменить значение тока в дросселе невозможно.

Постепенное нарастание величины тока и его спад происходит из-за магнитного поля, которое не может мгновенно изменить своё направление. Другими словами, ток блока питания противодействует наведённому току в сердечнике изделия, поэтому в цепях с током переменой частоты он является своего рода ограничителем из-за индуктивного сопротивления.

По своей конструкции дроссель чем-то похож на трансформатор, но при этом чаще всего у него одна обмотка. А вот их принципы действия полностью отличаются. Если для трансформатора важно передавать всю энергию и гальванически развязывать цепь, то главной задачей стоящей перед дросселем является накапливание энергии в индуктивности. В то же время для трансформатора такое накопление считается паразитным процессом.

Устройство прибора

Выполняется этот элемент из проволочного вида проводника, наматываемого в виде спирали. Этот проводник может быть как многожильным, так и одножильным. Проволока может наматываться на диэлектрический каркас или использоваться без него. Если применяется основание, то оно может быть выполнено круглым, прямоугольным или квадратным сечением. Физически же дроссель состоит из одного или множества витков проводника.

При изготовлении дросселя используются следующие разновидности намотки:

• прогрессивная — шаг витков плавно изменяется по всей длине конструкции;
• универсальная — расстояние между витками одинаковое.

Первый тип используется при создании изделий, предназначенных для работы на высоких частотах, при этом уменьшается значение паразитной ёмкости. Такая намотка может быть однослойной или многослойной, причем даже разного диаметра. В качестве материала для изготовления проводника используется медь.

Увеличение индуктивности достигается путём добавления ферромагнитного сердечника. В зависимости от назначения устройства используют разные его виды, например, для подавления высокочастотных помех — феррит, флюкстрол или карбонил, для фильтрации звуковой частоты — пермаллой. В то же время для дросселя, работающего со сверхвысокими частотами, применяют латунь. Магнитопровод рассчитывается так, чтобы избежать режима насыщения (падения индуктивного сопротивления).

Чтобы избежать насыщения в дросселях, магнитопровод изготавливается с зазором. При изготовлении дросселя стараются обеспечить:

• необходимую индуктивность;
• величину магнитной индукции, исключающую насыщение;
• способность выдерживать необходимый ток.

Для этого обычно сначала рассчитывается зазор и число витков исходя из силы тока и индуктивности, а после определяется максимально возможный диаметр проволоки. В цифровых малогабаритных устройствах дроссель изготавливается в плоском виде. Достигается это путём печатания проводниковой дорожки в виде круговой или зигзагообразной линии.

Виды и характеристики

Главной характеристикой дросселя, безусловно, является индуктивность. Но, кроме неё, существует ряд номинальных параметров, характеризующих элемент как изделие. Именно они определяют возможности использования устройства и его срок службы. Основными из них являются:

1. Мощность — определяется типом сердечника и поперечным сечением провода. Обозначает величину сигнала, которую может выдержать дроссель. Единицей измерения служит ватт.
2. Добротность и угол потерь — характеризуют качество устройства. Чем больше добротность и меньше угол, тем выше качество.
3. Частота тока — f, Гц. В зависимости от неё дроссели разделяют на низкочастотные, имеющие границы колебаний 20−20 000 Гц, ультразвуковые — от 20 до 100 кГц и сверхвысокие — больше 100 кГц.
4. Наибольшее допустимое значение тока — I, А.
5. Сопротивление элемента в неподключенном состоянии — R, Ом.
6. Потери в магнитопроводе — P, Вт.
7. Вес — G, кг.

Современная промышленность изготавливает электромагнитные дроссели, отличающиеся не только по характеристикам, но и по видам. Они выпускаются цилиндрической, квадратной, прямоугольной и круглой формы. А также они различаются по типу цепи, для которой предназначены, и могут быть однофазными или трёхфазными.

Условно дроссели можно разделить на три типа:

1. Сглаживающие. Используются для фильтрации переменной составляющей сигнала, уменьшая её значение. Такие элементы ставятся на входе или выходе выпрямительных или преобразующих части схем.
2. Переменного тока. Ограничивают его величину при резком скачке.
3. Насыщения. Управляют индуктивным сопротивлением за счёт периодического подмагничивания.

Маркировка и обозначения

В принципиальных схемах и технической документации дроссели обозначаются латинской буквой L, условное графическое обозначение — в виде полуокружностей. Их количество нигде не указывается, но обычно не превышает трёх штук. Жирная точка, ставящаяся в начале полуокружностей, обозначает начало витков. Если индуктивность выполняется на каркасе, сверку изображения чертится прямая линия. Для обозначения номиналов элемента используется код из букв и цифр или цветовая маркировка.

Цифры указывают на значение индуктивности, а буква — на допуск. Например, код 250 J обозначает индуктивность, равную 25 мкГн с погрешностью в пять процентов. Когда на маркировке стоит только число, то это значит, что допуск составляет 20%. Таким образом, первые две цифры обозначают числовое значение в микрогенри, а третья — множитель. Буква D ставится на высокоточных изделиях, их погрешность не превышает 0,3%.

Цветовая маркировка, в принципе, соответствует буквенно-цифровой, но только наносится в виде цветных полос. Первые две указывают на значения в микрогенри, третья — коэффициент для умножения, а четвёртая — допуск. Индуктивность дросселя, на котором изображены две оранжевые полосы, коричневая и белая, равна 33 мкГ с разрешённым отклонением в 10%.

Область применения

Отвечая на вопрос, зачем нужен дроссель, можно с уверенностью сказать, что основное его применение — это фильтры. Ни один качественный источник питания не обходится без этого простого элемента. Его применение позволяет избавиться от пульсаций напряжения, которые вызывают нестабильность в работе многих устройств — материнской платы, видео- и звуковых карт и т. п.

Сглаживание формы сигнала путём устранения его паразитной составляющей обеспечивает стабильную работу микропроцессорных блоков, особо зависящих от качества питающего их напряжения.

Кроме того, используя свойство элемента накапливать энергию, а потом её отдавать в цепь, дроссель нашёл своё применение в люминесцентных лампах. Такие осветители работают на принципе возникновения дугового разряда, поддерживающегося в парах инертного газа. Для того чтобы он возник, между электродами необходимо появление высокого пускового напряжения, способного пробить газовый диэлектрик. Благодаря дросселю такой разряд и создаётся.

Их также используют и в усовершенствованных осветительных приборах — индукционных лампах. Отличие таких светильников от люминесцентных заключается в отсутствии электродов, необходимых для зажигания. Для получения света используются три составляющие — электромагнитная индукция, разряд в газе, свечение люминофора.

Стоит отметить и ещё одно из применений дросселя — сварочный трансформатор. Здесь основное назначение радиоэлемента заключается в стабилизации тока. Сварочный дроссель, установленный в инверторе, смещает фазу между током и напряжением. Такое его использование упрощает розжиг электрода и поддерживает стабильное горение дуги.

Способность элемента создавать магнитное поле зачастую применяется в электромагнитах, отличающихся большой мощностью, а также в различных электромеханических реле, электродвигателях и даже генераторах.

Самостоятельное изготовление

Для самостоятельного изготовления дросселя необходимо правильно рассчитать его конструкцию. Для этого используется простая формула расчёта индуктивности: L=0,01*d*w ² /(L/d+0,44), где d — диаметр основания (см), L — длина проволоки (см), w — количество витков. При этом если имеется мультиметр с возможностью изменения индуктивности, то точное количество витков можно подобрать, используя его.

Метод намотки при использовании этой формулы предполагает укладку виток к витку. Например, необходимо подобрать магнитопровод для дросселя с индуктивностью один мкГн, рассчитанный на ток I = 4A. Берется сердечник 2000 НМ типоразмера К 16 х 8 х 6. Согласно справочнику коэффициент начальной индуктивности — ALH = 1,36 мкГн, а длина магнитного пути — le= 34,84 мм. Соответственно, число витков будет N= (L/ALH)0,5= (1/1,36)0,5 = 0,86. Если принять N=1, то при заданном токе напряжённость магнитного поля в сердечнике будет равна Н= 4*1/(34,84*10−3)= 114 А/м.

Таким образом, дроссель представляет собой катушку, которая характеризуется индуктивностью. Благодаря своим свойствам он может накапливать магнитную мощность, после отдавая её в цепь в виде электрической энергии. При этом использование элемента позволяет также подавлять переменную составляющую тока в цепи.

Особенности проектирования сетевых фильтров радиопомех в широком диапазоне частот с учетом эквивалентных схем замещения конденсаторов и дросселей

Аннотация

На основании феноменологических уравнений, описывающих динамические процессы намагничивания ферромагнетиков дросселей и поляризации диэлектриков конденсаторов с учетом комплексных частотно-зависимых диэлектрических проницаемостей e(ϳω) диэлектриков конденсаторов и магнитных проницаемостей μ(ϳω) сердечников дросселей, получены эквивалентные электрические структурно-параметрические схемы замещения конденсаторов и дросселей.

Установлена связь паразитных элементов эквивалентных электрических схем замещения конденсаторов и дросселей с электрофизическими характеристиками материала диэлектрика конденсатора и сердечника дросселя, определяющие их частотные свойства, структуру и параметры элементов схемы замещения.

Рассмотрены особенности проектирования сетевых фильтров радиопомех (ФРП) с учетом паразитных параметров дросселей и конденсаторов ФРП, найденных в результате проведенного синтеза эквивалентных электрических схем замещения дросселей и конденсаторов в широком диапазоне частот 150 кГц – 30 МГц.

Ключевые слова – диэлектрическая проницаемость, магнитная проницаемость, фильтр радиопомех, поведенческая модель.

Введение

При проектировании радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) разработчикам необходимо знать частотные характеристики импедансов (комплексные сопротивления) конденсаторов и дросселей и их точные высокочастотные эквивалентные электрические структурно-параметрические схемы замещения (поведенческие модели) в широком диапазоне частот до 100 МГц и выше, хорошо адаптируемые к современным вычислительным программам схемотехнического моделирования.

Поводом для обращения авторов к этой теме послужил государственный контракт на выполнение ОКР «Источник-И17-РК» (государственная программа РФ «Развитие оборонного комплекса»). Данная ОКР вызвана импортозамещением модулей фильтров электромагнитных помех (ФРП) с функциями защиты потребителя от перенапряжений, предназначенных для использования во входных и выходных цепях преобразователей DC/DC выпускаемых фирмой Vicor (США) и модулей пассивных ФРП также с функциями защиты от перенапряжений, предназначенных для использования во входных цепях преобразователей AC/DC, выпускаемых фирмой Epcos (Германия). Данные ФРП широко используются в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры для вооружения и военной техники.

В каждой стране используются десятки-сотни миллионов источников питания в различных электронных устройствах и системах, а в них обязательным устройством являются силовые сглаживающие фильтры и ФРП, неотъемлемой частью которых являются конденсаторы и дроссели.

И наконец, просто конденсаторы и дроссели являются неотъемлемой частью большинства устройств и систем РЭА, поэтому рассмотрение и решение данной проблемы является актуальной задачей.

Динамические процессы в сердечниках дросселей и в диэлектриках конденсаторов могут быть описаны феноменологическими уравнениями (1) и (2) [1-4]:

где: х – смещение доменной границы от положения равновесия при намагниченности;

m – масса доменной стенки;

β – коэффициент трения доменов;

k – коэффициент упругости молекул материала;

μ₀ – магнитная проницаемость в вакууме;

M_S – намагниченность насыщения;

H – напряженность магнитного поля;

q – заряд иона;

E – напряженность электрического поля;

Уравнения (1), (2) составлены на основе фундаментальных исследований по теории твердого тела, описанных в работах [5-7] и посвященных технологии изготовления материалов для дросселей и конденсаторов. Коэффициенты дифференциальных уравнений (1), (2) являются электрофизическими характеристиками m, β, k, определяющие особенности динамических процессов в тех или иных материалах сердечников дросселей и диэлектриков конденсаторов. Уравнения (1), (2), составляют теоретическую основу рассматриваемых в настоящей работе вопросов. Уравнение (1) описывает процесс намагничивания ферромагнетиков, а уравнение (2) – поляризацию сегнетоэлектриков и пироэлектриков. С использованием уравнений (1) и (2) в [2-4] получены выражения для комплексных сопротивлений Z_L(p) сердечников и Z_С(p) диэлектриков соответственно: (3), (4)

где:  – постоянная времени колебательного процесса доменных структур, w₀ – круговая частота,

 – коэффициент затухания, p – оператор Лапласа.

Комплексные сопротивления Z_L(p) и Z_С(p) в (3) и (4) выражены через коэффициенты T₀, ξ, характеризующие частотные свойства комплексных сопротивлений диэлектриков конденсаторов и сердечников дросселей. Значения коэффициентов T₀, ξ определяются либо вторичными параметрами материала сердечников и диэлектриков (магнитной и диэлектрической проницаемостью μ(ϳω) и e(ϳω)), либо первичными параметрами материала диэлектрика конденсатора и сердечника дросселя, т.е. электрофизическими параметрами m, β, k.

Частотные зависимости комплексной диэлектрической и магнитной проницаемостей приведены на рис. 1.

Нелинейный характер зависимости вещественной и мнимой частей комплексной диэлектрической и магнитной проницаемости показывает о наличии емкостной и индуктивной составляющих соответственно в  импедансе диэлектриков и ферромагнетиков.

Из полученных выражений (3), (4) видно, что Z_L(p) и Z_С(p) являются дробно-рациональными функциями с положительными вещественными коэффициентами, следовательно, эти сопротивления удовлетворяют критерию физической реализуемости  электрическими двухполюсниками составленными из сосредоточенных элементов типа R, L, C. Сопротивлению Z_L(p) может быть поставлен во взаимно-однозначное соответствие двухполюсник в виде параллельного колебательного контура, а сопротивлению Z_С(p) –  в виде последовательного колебательного контура.

Производители ферритов обычно приводят измеренные частотные характеристики действительной μ'(ω) и мнимой μ»(ω) составляющих комплексной магнитной проницаемости.

Производители конденсаторов обычно приводят частотные характеристики модуля сопротивления конденсатора |Z_С(ϳω)|. По частотным характеристикам |Z_С(ϳω)| также могут быть определены значения T₀ и ξ, а, следовательно, и параметры L_Э, C_Э, R_Э эквивалентной электрической схемы, но только не диэлектрика, а конденсатора. При использовании модуля сопротивлений конденсаторов |Z_С(ϳω)| параметры T₀ и ξ будут определяться и свойствами материала диэлектрика, и конструкцией конденсатора.

Рисунок 1. Частотные зависимости вещественной и мнимой частей комплексной диэлектрической и магнитной проницаемости

Рисунок 2. ЛАЧХ: а) |Z_L(ϳω)|; б) |Z_С(ϳω)|

Параметры L_Э, C_Э, R_Э, T₀, ξ могут быть определены из представленных на плоскости логарифмических характеристик |Z_L(ϳω)| и |Z_С(ϳω)| (рис. 2). В общем случае на характеристике |Z_L(ϳω)| для дросселя могут быть выделены три основные зоны. В зоне I (рис. 2а) Z_L(ϳω)|имеет индуктивный характер, в зоне II |Z_L(ϳω)| имеет резистивный характер, а в зоне III – емкостной характер. Для конденсатора, в свою очередь, (рис. 2б) в зоне I – емкостной, в зоне II – резистивный, а в зоне III – индуктивный характер. Частотные характеристики |Z_L(ϳω)| и |Z_С(ϳω)| существенным образом зависят от коэффициента затухания : при ξ<1  |Z_L(ϳω)| и |Z_С(ϳω)| имеют выраженный резонанс; при ξ>1 резонанс у |Z_L(ϳω)| и |Z_С(ϳω)| отсутствует (рис. 2). Из выражения  следует, что резонансная частота зависит от массы колеблющихся частиц (доменов): чем крупнее домены, тем ниже резонансная частота и больше паразитные элементы.

Формулы для расчета элементов (L_Э, C_Э, R_Э) эквивалентных электрических схем через электрофизические характеристики материалов m, β, k или через характеристики, определяющие частотные свойства материалов T₀, ξ сведены в табл. 1.

Таблица 1 — Формулы соответствия параметров материала диэлектриков и сердечников конденсатов и дросселей T₀, ξ, L, C и параметров L_Э, C_Э, R_Э схем замещения сердечника дросселя и диэлектрика конденсатора

где μ'(0), e'(0) значение действительной (вещественной) составляющей магнитной и диэлектрической проницаемостей сердечника дросселя и диэлектрика конденсатора на частоте ω=0. μ»(ω0), e»(ω0) значение реактивной (мнимой) составляющих μ(ϳω) и e(ϳω) на частоте, где μ'(ω), e'(ω) равны нулю [2-4].

Экспериментальные исследования

Проведённые теоретические исследования и расчеты частотных характеристик модулей импедансов (комплексных сопротивлений) конденсаторов и дросселей сравнивались с экспериментально измеренными импедансами дросселя с материалом сердечника ГМ414 на приборе E7-20 в диапазоне частот от 10 кГц до 1 МГц. Экспериментальные измерения модуля импеданса конденсатора К10-82n Н20 производились прибором анализатором импеданса Keysight E4990A в диапазоне частот от 1 МГц до 500 МГц.

Сопоставление полученных теоретических расчетов и экспериментально измеренных характеристик ЛАЧХ |Z_С(ϳω)| для конденсатора К10-82n Н20 (рис. 4) и ЛАЧХ |Z_L(ϳω)| для дросселя с материалом сердечников ГМ414 (рис. 3) позволяют сделать вывод о совпадении результатов теоретических исследований и экспериментальных измерений.

Модель ФРП для симметричных и несимметричных помех

На рис. 5 представлена схема ФРП для сети постоянного тока. Фильтр радиопомех включает элементы для фильтрации как симметричных (дифференциальных), так и несимметричных (синфазных) помех.

Рисунок 5. Схема ФРП для сети постоянного тока

Дроссель подавления несимметричных помех L содержит две идентичные обмотки на одном сердечнике с высокой магнитной проницаемостью. Обмотки выполнены таким образом, что протекающие через них токи создают магнитные потоки, компенсирующие друг друга. Полярность включения индуктивносвязанных обмоток такова, что для несимметричных помех, распространяющихся по цепи провод – земля, они имеют согласное включение и, следовательно, большое индуктивное сопротивление. Для симметричных помех, распространяющихся по сетевым проводам, они имеют встречное включение и индуктивность сопротивления будет определяться индуктивностями рассеяния обмоток L_S. Обычно индуктивности рассеивания приблизительно равны 1–2% от индуктивности дросселя. Отсутствие намагничивания сердечника дросселя от протекания рабочего тока по сетевым проводам позволяет реализовать большую индуктивность – несколько мГн без насыщения сердечника с большой магнитной проницаемостью при протекании рабочего тока промышленной частоты или постоянного тока. Конденсаторы C_X1 = C_X2 = C_X, включенные между проводами сети, осуществляют фильтрацию помех симметричного вида, которые распространяются по сетевым проводам. Любой из конденсаторов C_X1 или C_X2 может отсутствовать в зависимости от полного сопротивления сети или источника питания, если их сопротивления окажутся слишком низкими для использования конденсаторов. Конденсаторы C_Y1 = C_Y2 = C_Y, включенные между сетевыми проводами и шиной заземления ослабляют несимметричные помехи. Если C_X велико, то C_Y не оказывает влияния на симметричные помехи. Следует отметить, что в сетях постоянного тока нет ограничения на величину емкости C_Y, как в сетях переменного тока в связи с безопасностью обслуживающего данное устройство персонала [8, 9].

На рис. 6 представлены эквивалентные схемы для помех несимметричного и симметричного вида, которые соответствуют фильтру приведенному на рис.  5.

Рисунок 6. Схема фильтра радиопомех для несимметричных и симметричных помех

В нижней части защищаемого диапазона частот паразитными параметрами элементов ФРП и монтажа можно пренебречь. Поэтому вносимое затухание ФРП (A, дБ) на нижней частоте защищаемого диапазона f_Н для рассматриваемого в качестве примера, Г – образного фильтра определяется по формуле:

В верхней части защищаемого диапазона паразитные параметры элементов ФРП существенно влияют на частотную характеристику ослабления помех фильтром. С учетом паразитных параметров характеристика ослабления помех имеет вид характеристики режекторного фильтра с ограниченной полосой эффективного ослабления.

Для исследования характеристики ослабления с учетом паразитных параметров целесообразно его моделирование осуществлять с использованием одной из программ схемотехнического анализа электронных схем [10]. При этом элементы ФРП представляются поведенческими моделями (эквивалентными схемами замещения). Для дросселя ФРП это параллельный контур с учетом паразитных сопротивлений R_L, и емкостей C_L, а для емкости это последовательный контур с добавлением паразитных сопротивлений R_С и индуктивности L_С [9,11,12]. Следует отметить, что представленные поведенческие модели конденсаторов и дросселей ФРП с учетом их паразитных параметров в виде последовательных и параллельных контуров являются достаточно грубым приближением реальных схем замещения и может использоваться в диапазоне частот до 30 МГц. В диапазонах частот до 100 МГц и выше, поведенческие модели конденсатора и дросселя существенно усложняются.

На рис. 7 приведена схема ФРП для ослабления симметричных помех. Здесь L2, R2; L8, R8 – паразитные параметры соединительных проводов, а L10, R13; L1, R12 – паразитные параметры провода заземления. Схемы замещения катушек индуктивности представлены параллельным RLC контуром, а схемы замещения конденсаторов – последовательным RLC контуром. Полное сопротивление эквивалента сети моделируется резистором R1, а полное внутреннее сопротивление источника питания резистором R11.

Для рассматриваемого фильтра на частоте f_Н = 150 кГц затухание для несимметричных помех составляет A_НЕС > 50 дБ, для симметричных A_СИМ > 40 дБ. С ростом частотного диапазона в высокочастотной части защищаемого диапазона ослабления помех ФРП снижается.

Рисунок 7 – Модель ФРП для симметричных помех с учетом паразитных параметров дросселей, конденсаторов, проводов заземления, эквивалентных схем сети и ИПН

Влияние паразитных параметров конденсаторов, дросселей и проводов заземления на частотные характеристики ослабления ФРП

Основная проблема и сложность разработки и изготовления ФРП с оптимальными параметрами по ослаблению ЭМП, массогабаритным характеристикам, устойчивости работы системы ФРП – преобразователь напряжения состоит в том, что в отличие от ведущих зарубежных производителей конденсаторов и магнитных сердечников ни одна из отечественных фирм не представляет разработчикам аппаратуры поведенческих моделей (эквивалентные схемы замещения) конденсаторов и дросселей. В свою очередь отечественные производители ИВЭП не представляют частотно зависимое входное сопротивление импульсных преобразователей напряжения. Входное сопротивление стабилизированных импульсных преобразователей имеет комплексный характер: положительную мнимую составляющую и отрицательную вещественную активную составляющую. Такой характер входного сопротивления ИПН делает потенциально неустойчивой систему ФРП – ИПН [9, 11]. Поэтому наряду с решением проблемы обеспечения сетевым ФРП требуемого ослабления симметричных и несимметричных помех требуется проектировать систему ФРП – ИПН, чтобы она оставалась устойчивой [9, 11].

Проблема устойчивости системы ФРП – ИПН рассматривалась авторами достаточно подробно в монографии [9]. В данной статье ограничимся рассмотрением только электромагнитной совместимости; т.е. ослабление ФРП ЭМП в требуемом частотном диапазоне и на требуемую величину.

На рис. 8 и 9 приведены ЧХ ослабления симметричных помех, где цифрой «1» обозначены зависимости при паразитных параметрах дросселей, конденсаторов, соединительных проводов и проводов заземления, приведенных на модели (рис.  7). Здесь приведены очень оптимистичные паразитные параметры не только для отечественных, но и для зарубежных дросселей и конденсаторов при указанных на схеме номиналах. При заданных паразитных параметрах дросселей L11 и L12 – это конденсаторы C7 = C8 = 40 пФ, а для конденсаторов C3 и C6 – это паразитные индуктивности L3 = L6 = 2 нГн. Ослабление ЭМП фильтром в защищаемом диапазоне 150 кГц – 30 МГц составляет более 40 дБ. С увеличением паразитных емкостей C7 и C8 до 130 пФ и 400 пФ резонансные частоты характеристики ослабления сдвигаются в защищаемый диапазон, но величина ослабления ЭМП фильтром не уменьшается, а увеличивается на резонансных частотах. Это позволяет оптимистично подходить к выбору и изготовлению сердечника для L11 и L12. Принципиально другой характер имеет характеристика ослабления помех фильтром при увеличении паразитных индуктивностей L3 = L6 фильтрующих емкостей C3 и C6. При значении паразитной индуктивности L3 = L6 = 8 нГн ЧХ ослабления помех становятся меньше 40 дБ, т. е. не выполняются требования по подавлению помех. Хотя резонансные частоты не изменились (рис. 9). Следует отметить, что на частоте 10 МГц паразитная индуктивность L3 = L6 = 8 нГн имеет сопротивление X_L = 500 мОм. С увеличением частоты сопротивление системы заземления увеличивается и уменьшается ослабление симметричных помех (рис. 9). Система заземления для ИВЭП с приемкой «5» должна иметь сопротивление не больше 2 мОм [12].

Рисунок 8. Вносимое затухание симметричных помех при паразитных емкостях дросселя

Рисунок 9. Вносимое затухание симметричных помех при паразитных индуктивностях конденсаторов

Поскольку паразитная индуктивность конденсаторов для ослабления симметричных помех C3 = C6 соединяются последовательно с индуктивностями проводов заземления, то их негативное влияние на ухудшение ослабления помех проявляется дважды: во-первых, с ростом паразитных индуктивностей конденсаторов C3 = C6 ухудшаются фильтрующие свойства конденсаторов, а во-вторых, эта индуктивность входит в систему заземления и тем самым тоже ухудшает ослабление помех. Аналогично паразитная индуктивность проводов заземления L1 = L10, с одной стороны, являясь элементом цепи заземления и увеличивая ее сопротивление, она ухудшает тем самым ослабление симметричных помех, а с другой стороны, она увеличивает сопротивление конденсатора, ухудшая тем самым его фильтрующие свойства, т.е. паразитная индуктивность проводов заземления тоже двояким образом ухудшает ослабление помех. Это требует, с одной стороны, выбора конденсаторов с очень малой паразитной индуктивностью, что, к сожалению, не всегда возможно, потому что необходимых конденсаторов может просто не существовать. С другой стороны, требуется минимизировать длину проводов заземления и увеличивать их диаметр.

Наибольшая чувствительность ЧХ ослабления ФРП симметричных и несимметричных помех в высокочастотной части (свыше одного МГц) защищаемого от ЭМП диапазона обусловлена паразитной индуктивностью конденсаторов С_Х и С_Y ФРП для подавления соответственно симметричных и несимметричных помех и индуктивностью проводов заземления. Для снижения индуктивности проводов заземления надо разрабатывать конструкцию ФРП с минимальной длиной и большей толщиной проводов заземления (не больше нескольких сантиметров длиной).

Влияние шунтирования высокочастотным конденсатором низкочастотного конденсатора на частотные характеристики ослабления помех

Для снижения негативного влияния паразитной индуктивности конденсаторов ФРП разработчики радиоэлектронной аппаратуры и производители конденсаторов, не имея возможности конструктивно или технологически уменьшить паразитную индуктивность конденсаторов С_Х, пытаются уменьшить ее вредное влияние параллельным соединением сравнительно низкочастотного с достаточно большой паразитной индуктивностью и большим номиналом емкостей С_Х и С_Y ФРП и более высокочастотного и на порядки с меньшими номиналами емкости и паразитными индуктивностями конденсатора.

Рассмотрим эффект от параллельного соединения сравнительно низкочастотных конденсаторов с большим номиналом емкостей, рассчитанных из условия обеспечения требуемого ослабления ЭМП на нижней частоте защищаемого диапазона, и большими паразитными индуктивностями и высокочастотных с малыми номиналами (на порядки меньше) паразитных индуктивностей. Результатом такого соединения на высоких частотах несколько мегагерц и выше является эквивалентная схема из параллельного включения паразитной индуктивности низкочастотных конденсаторов С_Х и С_Y и шунтирующего конденсатора малой емкости. Т.е. получим параллельный колебательный контур, который имея на резонансной частоте большое сопротивление представляет на этой частоте “фильтр пробку” в поперечной ветви ФРП. При этом произойдет резкое уменьшение ослабления ЭМП фильтром радиопомех на резонансной частоте, в котором конденсаторы С_Х = 1,3 мкФ с паразитной индуктивностью L = 10 нГн зашунтированы высокочастотным конденсаторами со значениями емкости 0,3 мкФ, 0,21 мкФ, 0,11 мкФ и 0,01 мкФ (рис. 10).

На рис. 10 видим резонансные всплески уменьшения ослабления помех в высокочастотной части защищаемого диапазона выше трех МГц. Чем меньше номинал шунтирующей емкости, тем выше частота резонансного ослабления помех и меньше величина ослабления помех сетевым фильтром. Для уменьшения резонансного всплеска ослабления помех следует последовательно с шунтирующим высокочастотным конденсатором ставить последовательно резистор с сопротивлением порядка 100 мОм и больше. Величина этого резистора зависит от величины паразитной индуктивности конденсатора С_Х и величины шунтирующей емкости. Величина резистора увеличивается с ростом паразитной индуктивности конденсатора и уменьшением значения шунтирующей емкости. Для определения рационального значения резистора и шунтирующего конденсатора, при которых компенсируется негативное влияние паразитной индуктивности конденсатора С_Х на ЧХ вносимого ФРП ослабления помех необходимо знание паразитной индуктивности конденсатора С_Х. Этот параметр отечественные производители конденсаторов не предоставляют.

Рисунок 10. ЧХ вносимого ФРП затухания симметричных помех при шунтировании конденсаторов СХ = С3 = С6 с паразитной индуктивностью L = 10 нГн высокочастотными конденсаторами.

Заключение

С использованием феноменологических уравнений, описывающих динамические процессы поляризации диэлектриков конденсаторов и намагничивания сердечников дросселей при воздействии на них высокочастотного электромагнитного поля, получены модели конденсатора с учетом нелинейных частотно-зависимых характеристик диэлектрической проницаемости e(ϳω) и модели дросселя с учетом нелинейных частотно-зависимых характеристик магнитной проницаемости μ(ϳω) и их эквивалентные электрические схемы замещения. Установлена связь паразитных элементов эквивалентных электрических схем замещения конденсаторов и дросселей с электрофизическими характеристиками материала диэлектрика конденсатора и сердечника дросселя, а также связь элементов эквивалентной электрической схемы замещения с e(ϳω) и μ(ϳω).

С использованием полученных схем замещения конденсаторов и дросселей выполнено проектирование высокочастотных сетевых ФРП.

Показана ошибочность рекомендаций устранения отрицательного влияния паразитной индуктивности низкочастотных конденсаторов с помощью параллельного включения шунтирующих высокочастотных конденсаторов.

Литература

1. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. К теории дискретности магнитной проницаемости ферромагнитных тел / М.: Наука, 1969. – 512 c.
2. Дмитриков В.Ф., Фрид Л.Е., Кушнерев Д.Н., Чмутин Д.С. Синтез эквивалентных частотных схем замещения дросселя // Практическая силовая электроника, №66, 2017. С. 5-11.
3. Дмитриков В.Ф., Фрид Л.Е., Беляев А.Е., Петроченко А.Ю., Зайцева З.В. Синтез эквивалентных схем замещения дросселей и конденсаторов в широком диапазоне частот с учетом динамических процессов в диэлектриках и магнитных материалах //20th International Conference on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices EDM 2019.
4.  В.Ф., Петроченко А.Ю., Фрид Л.Е., Беляев А.Е., Зайцева З.В. Разработка высокочастотных электрических схем замещения конденсаторов и дросселей с учетом частотных свойств диэлектрической и магнитной проницаемости диэлектриков и магнетиков // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2020 Т. 23, №2. С. 55-69.
5. Физика твердого тела. Электроны в кристалле. Металлы. Полупроводники. Диэлектрики. Магнетики. Сверхпроводники. / М.: МГИРЭиА, 2008. – 192 с.
6. Головин В.А., Каплунов И.А., Малышкина О.В., Педько Б.Б., Мовчикова А.А. Физические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов / М.: ТЕХНОСФЕРА, 2016.  272с.
7. . Теория диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери. Перевод с английского / М.: Издательство иностранной литературы. 1960. 251с,
8. ГОСТ Р 51527-99. Совместимость технических средств электромагнитная. Стабилизированные источники питания постоянного тока. Кондуктивные электромагнитные помехи. Нормы и методы испытаний.
9. Дмитриков В.Ф., Шушпанов Д.В. Устойчивость и электромагнитная совместимость устройств и систем электропитания / Москва: Горячая линия – Телеком 2019 г., 540 с.
10. Программа моделирования электрических цепей FASTMEAN
11. Дмитриков В.Ф., Петроченко А.Ю., Шушпанов Д.В., Капралов Г.Н., Замышляев Е.Г., Алексеев М.А. Разработка унифицированных модулей фильтров электромагнитных помех в цепях вторичного электропитания с функциями защиты от импульсных токов и перенапряжений // Электропитание. 2018 г №2.  С. 45-63.
12. . ЭМС для разработчика продукции // Издательский дом “Технологии”, 2003 г.

Дмитриков Владимир Федорович¹, 1939 года рождения. Заслуженный деятель науки РФ, лауреат премии ОАО «Газпром», академик РАЕН, член-корр. АЭН, член-корр. МАН ВШ, доктор технических наук, профессор, профессор каф. «Теория электрических цепей и связи» Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. Окончил в 1967 году Ленинградский политехнический институт им. М.И. Калинина, радиофизический факультет. Член бюро совета «Научные проблемы систем электропитания» при отделении РАН «Электрофизика, энергетика, электротехника». Автор более 350 научных работ и изобретений, в том числе шести монографий, пяти учебников и четырех учебных пособий. Область научных интересов — энергетически высокоэффективные ключевые режимы генерирования и усиления электрических колебаний и информационных сигналов, теория линейных и нелинейных электрических цепей, радиосвязь, радионавигация, преобразовательная техника. Тел.: (812) 305-12-35, e-mail: [email protected].

Петроченко Александр Юрьевич², 1995 года рождения. Аспирант АО «Концерн «НПО «Аврора». Окончил в 2017 году Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, факультет фундаментальной подготовки. Автор 17 научных работ. Область научных интересов — энергетически высокоэффективные ключевые режимы генерирования и усиления электрических колебаний и информационных сигналов. Тел.: (812) 442-65-50, e-mail: [email protected]

Исаев Вячеслав Михайлович³, доктор технических наук, профессор, директор по научно-техническому развитию и инновациям АО «Росэлектроника»

Шушпанов Дмитрий Викторович¹, 1980 года рождения. Кандидат технических наук, доцент кафедры «Теория электрических цепей и связи» Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. Окончил в 2002 году Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, факультет многоканальных телекоммуникационных систем. В 2005 году окончил аспирантуру при Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. Автор более 110 научных работ в том числе одной монографии и одного учебного пособия. Область научных интересов — энергетически высокоэффективные ключевые режимы генерирования и усиления электрических колебаний и информационных сигналов, теория линейных и нелинейных электрических цепей, устройства преобразовательной техники. Тел.: (812) 305-12-35, e-mail: [email protected].

Примечания:

1. Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Низкочастотные дроссели — Энциклопедия по машиностроению XXL

Первое звено комбинированного фильтра (низкочастотный фильтр) содержит большие индуктивности и емкость (обычно применяют дроссели с железом и электролитические конденсаторы), а второе звено имеет небольшую индуктивность и емкость и обеспечивает защиту от высокочастотных помех.  [c.390]

Интересны осциллограммы, приведенные на рис. 0.16,6, показывающие протекание помпажа при различных, но фиксированных числах оборотов и при постепенном прикрытии дросселя. Для /1 =14 300 об/мин, ясно видны высокочастотные колебания малой амплитуды, которые при закрывании дросселя дополняются низкочастотными с постепенно возрастающей амплитудой. При большом прикрытии дросселя остаются низкочастотные колебания, в малой степени искажаемые высокочастотной составляющей.  [c.149]

Для высокочастотных катушек и дросселей характерны изменение индуктивности и механические нарушения. У силовых и низкочастотных трансформаторов и дросселей уменьшается долговечность, падает мощность.  [c.71]

Описанный принцип позволяет вдвое снизить установленную мощность источника питания. Для предотвращения сложного комплекса возмущений, вызываемых дуговым разрядом, и обеспечения динамической устойчивости в цепь постоянного тока вводится дроссель Др, индуктивность которого выбирается из условия подавления низкочастотных  [c.171]

Глава XI. НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ И ДРОССЕЛИ  [c.200]

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ДРОССЕЛЕЙ  [c.200]

Низкочастотные трансформаторы и дроссели представляют собой катушки с индуктивностью, чаще всего в единицы — сотни генри, в конструкции которых предусмотрены замкнутые магнитные цепи (маг-нитопроводы). В зависимости от назначения трансформаторы подразделяются на силовые, входные, выходные, промежуточные и импульсные. По применению в конструкциях РЭА они делятся на трансформаторы обычного типа и микромодульные.  [c.200]

Силовые трансформаторы и дроссели фильтров низкочастотные импульсные трансформаторы и магнитные усилители  [c.367]

Усилитель-формирователь с низкочастотным трансформатором в качестве ключа приведен на рис. 1-20,а [Л. 9]. Его особенностью является формирование переднего фронта выходных импульсов с помощью насыщающегося дросселя Др, установленного -на вторичной стороне трансформатора. Недостатком этого усилителя является большое число элементов на вторичной стороне трансформатора. Его достоинства — высокая устойчивость в работе и отсутствие требований к импульсным характеристикам трансформатора.  [c.28]

Тр— трансформатор JJpi и Прз — предохранители 7 Б — переключатель ДУГ —датчик угла ДУС — датчик усилия Л1У — магнитный усилитель Др, и ДР4 —дроссели низкочастотные жЛ — миллиамперметр Я — якори  [c.101]

Осциллограммы Пфляйдерера и Вейнриха, зафиксировавшие развитие помпажа, позволяют проследить за его характером. Из рис. 0,15 для /г = 1,5 м видно, что в процессе прикрытия дросселя в момент начала колебаний при расходе V 0,59 м /с начинаются высокочастотные колебания. При дальнейшем прикрытии дросселя (при возрастающем Р ) появляются колебания примерно вдвое низкой частоты и большей амплитуды. При продолжающемся прикрытии дросселя амплитуда низкочастотных колебаний уменьшается и они переходят в высокочастотные колебания.  [c.149]

Дроссели используют в фильтрах питания, низкочастотных фильтрах и избирательных цепях, а также в стабилизаторах (дроссели насыщения) и регуляторах (управляемые дроссели). Как по конструкции, так и по ряду электрических параметров дроссели имеют много общего с трансформаторами. Они представляют собой однообмоточную катушку низкой частоты, а трансс рматоры — многообмоточную. Поэтому в дальнейшем основное внимание будет уделено рассмотрению трансформаторов, как более общему случаю.  [c.200]

I — осковкая коаксиальная линия 2 — кристаллический детектор 3 — высокочастотный дроссель 4 — низкочастотный коаксиальный разъем (для подключения осциллографа или микроамперметра).  [c.68]

Группа стандартов устанавливает методы испытания трансформаторов питания, согласующих трансформаторов, дросселей фильтров выпрямителей, а именно ГОСТ 22765.4—79 — методы измерения коэффициента трансформации согласующих тра сфо1р1маторах непрерывных сигналов низкой частоты, ГОСТ 22765.5—80 — методы измерения асимметрии обмоток по напряжению в тех же трансформаторах, ГОСТ 22765.6—80 — методы измерения температуры пере—трева 1в трансформаторах питания на напряжение до 1000 В и дросселях фильтров вьшрямителей низкочастотных, 22765.7—80 — методы измерения индуктивности в трансформаторах малой мощности и дросселях фильтров выпрямителей низкочастотных, 22765.8—82 — метод измерения коэффициента нелинейных искажений в согласующих трансформаторах непрерывных сигналов низкой частоты и т. д.  [c.9]

против индукторов: в чем разница?

Во многих технологиях используются дроссели или индукторы для подачи, изменения и фильтрации электрического тока. Понимание разницы между дросселями и индукторами необходимо при проектировании устройств и механизмов, которые зависят от электроэнергии. Каждый из этих электрических компонентов подходит для конкретных приложений.

Дроссель — это тип индуктора, но его применение, функция и конструкция отличаются от других конструкций индукторов. Обычно этот электрический компонент имеет сердечник в форме пончика с намотанной на него изолированной катушкой.

Как следует из названия, дроссель отключает или ограничивает высокочастотный переменный ток (AC). Он пропускает только постоянный ток (DC) через проводник. Дроссель устраняет переменный ток и пропускает только постоянный ток к нагрузочному резистору или другим компонентам нагрузки.

Дроссели защищают изоляцию от повреждений, вызванных резким повышением тока в цепях, вместо этого способствуя постепенному нарастанию и падению тока. Дроссели также могут нарушать напряжение, позволяя создавать переходные напряжения на люминесцентных лампах, удерживая напряжение газа от превышения напряжения системы.

Катушка индуктивности — это основной электронный компонент, подобный дросселю, но они не взаимозаменяемы — проще говоря, все дроссели являются индукторами, но не все индукторы являются дросселями. Индукторы выполняют различные функции, но в основном накапливают электрическую энергию от токов в виде магнитного поля. Они содержат магнитный сердечник, обернутый изолированной катушкой, и обычно являются одним из самых крупных компонентов электронных устройств.

Катушки индуктивности используются во многих областях, в том числе:

• Фильтры .Индукторы фильтруют частоты, увеличивая импеданс по мере увеличения частоты.
• Датчики . Индукторы могут ощущать близость к другому объекту без физического контакта. Это обнаружение происходит потому, что магнитные поля индуктора и объекта взаимодействуют в процессе, известном как индукция.
• Трансформаторы . Трансформаторы включают индукторы для повышающих и понижающих процессов. Размещение нескольких катушек индуктивности с одним и тем же магнитным полем создает трансформатор.
• Двигатели . Индукторы вызывают вращение вала двигателя с помощью своего магнитного поля. Индуктор служит регулятором для увеличения и уменьшения скорости с помощью источника питания.
• Энергия S Торг . Индукторы временно хранят электрическую энергию в магнитном поле. В компьютерах используются индукторы для поддержания цепей под напряжением и в импульсных источниках питания.

Во многих приложениях используются индукторы. Когда катушка индуктивности предлагает фильтрацию сигнала, она считается дросселем.Хотя они могут показаться взаимозаменяемыми, между ними есть несколько различий. Индукторы могут генерировать магнитные поля, а также могут накапливать энергию в магнитных полях. Основное назначение дросселя — отвод переменного тока и пропускание постоянного тока. Радиочастотные (RF) дроссели полагаются на все более крупные размеры катушек индуктивности для блокировки низкочастотных сигналов.

В Triad Magnetics наша опытная команда использует последние достижения в технологии производства магнитов для создания катушек индуктивности и дросселей, которые превосходят ожидаемые характеристики.Мы обеспечиваем соответствие нашей продукции высочайшим стандартам с помощью инспекций, проверок отгрузки и анализа отказов. Наши магнитные решения соответствуют всем соответствующим отраслевым стандартам и международным нормам, включая UL и CSA.

Мы обслуживаем ряд отраслей промышленности с помощью инновационных решений в области магнетизма более 75 лет. Со своего склада в Перрисе, Калифорния, и с производственных предприятий на Филиппинах, в Китае, Тайване и США мы доставляем лучшие в отрасли нестандартные и стандартные магнитные изделия.

Наши профессиональные логистические возможности и обширная глобальная сеть поставщиков позволяют нам предлагать в кратчайшие сроки в отрасли более 1000 изделий из магнитных материалов.

Чтобы узнать больше об индукторах, загрузите нашу электронную книгу «Руководство по индукторам». Для получения дополнительной информации о наших решениях свяжитесь с нами или запросите расценки сегодня, чтобы узнать, как индукторы и дроссели от Triad Magnetics могут помочь вашему проекту.

Что такое электрический дроссель, почему электрический дроссель используется в люминесцентных лампах, применение электрических дроссельных катушек

Что такое электрический дроссель?

Дроссельная катушка или катушка индуктивности также обладают свойством, аналогичным конденсатору, они оба хранят заряды, проходящие через них. Дроссельная катушка накапливает электрический заряд, создавая вокруг себя магнитное поле. Конденсатор так не работает.

Почему дроссельная катушка используется в люминесцентных лампах?

2. Высокое напряжение необходимо, чтобы ионизированный газ попал внутрь лампы. Дроссельная катушка создает на ней высокое напряжение и способствует ионизации газа.

Влияние переменного и постоянного тока на электрическую дроссельную катушку:

Поскольку дроссельная катушка является индуктором, она пытается блокировать переменный ток, но в случае постоянного тока она не оказывает никакого сопротивления прохождению постоянного тока.

Давайте разберемся математически,

Нам известно индуктивное реактивное сопротивление (это сопротивление индуктора) XL = 2πfL

«F» — частота, а «L» — индуктивность.

Применение электрических дроссельных катушек:

1 .Он используется для фильтрации выхода выпрямителя и обеспечения чистого выхода постоянного тока.

2 . Благодаря своим магнитным свойствам он используется в реле, автоматических выключателях и т. Д.

3. Используется в устройствах, используемых в радиостанциях.

4. Применяется в резонансных цепях.

Читайте также:

штуцеры

НОВИНКА! ‣ — Пакеты электронных компонентов Amazon. Посетите страницу Amazon Electronic Component Packs.

Что такое дроссели?

Дроссели — это фиксированные катушки индуктивности, в первую очередь предназначенные для «дросселирования» переменного тока, в том числе высокочастотного от линий питания постоянного тока. «ВЧ дроссель» спроектирован так, чтобы иметь высокий импеданс в большом диапазоне частот.

Это сильно отличается от фиксированных катушек индуктивности, которые предназначены для использования в настраиваемых схемах. В некоторых очень случайных приложениях вы можете заменить дроссели на фиксированные катушки индуктивности, но, как правило, и, конечно, есть исключения из этого правила, я бы не стал.

Единственным исключением могут быть приложения, в которых используются некритические фильтры верхних частот или фильтры нижних частот.

С другой стороны, я, конечно, не стал бы рассматривать использование дросселя в приложении с фиксированной катушкой индуктивности, таком как качественный узкополосный фильтр или в каскадах определения частоты LC-генератора.

Мое главное возражение касается «Q» штуцера. Вторичные возражения касаются термической устойчивости штуцера. Типичные формованные дроссели, которые можно купить довольно дешево, не предназначены для того, чтобы служить памятником высокому «добротности», термостойкости или жестким допускам.

Другие возражения относятся к собственной резонансной частоте (SRF). Дроссель, как и любой дроссель, также демонстрирует некоторую степень собственной емкости или «распределенной емкости». Эта емкость в сочетании с расчетной индуктивностью являются резонансными на определенной частоте.

Резонансные частоты дросселя

На низких частотах эта емкость практически не влияет, и дроссель может быть изображен как «A» ниже на рисунке 1. Сопротивление — это внутреннее сопротивление дросселя как при переменном, так и постоянном токе.Когда рабочая частота повышается, «распределенная емкость» начинает становиться значительной в точке, где L и C образуют параллельный резонансный контур, как в «B».

Еще раз увеличивая рабочую частоту, мы обнаруживаем, что реактивное сопротивление дросселя определяется емкостью до такой степени, что теперь он представляет собой последовательный резонансный контур «C». В этот момент производительность дросселей серьезно ухудшается.

Дроссели литые

Типичный экономичный дроссель, который имеет тенденцию выглядеть как резистор и имеет цветовую кодировку, аналогичную следующей на рисунке 2, который представляет собой таблицу цветовых кодов дросселей.

Таблица цветовых кодов дросселей

Вообще говоря, эти дроссели предназначены для миниатюризации, и какой бы тип дросселя вы ни собирались использовать, всегда дважды проверяйте его, чтобы убедиться, что он может выдерживать ожидаемый ток. Самое главное !, вы не хотите, чтобы он функционировал как «вспышка», каламбур.

Простые маломощные дроссели часто можно дешево изготовить, намотав витки провода, способного пропускать достаточный ток, на корпусный резистор подходящего размера.Формирователь пластикового типа также может быть использован при использовании отрезка, например, спицы. На более высоких частотах рассмотрите небольшой дроссель с воздушной обмоткой. Дроссели тоже дешевые.

Самодельные дроссели часто легко наматываются на ферритовые тороиды с высокой проницаемостью, ферритовые бусины или даже сердечники бинокулярного типа, используемые для балунов. Просто не забудьте использовать калибр, который будет комфортно выдерживать ожидаемый ток через ваши дроссели. Также помните, что чем выше проницаемость сердечника, тем меньше требуется витков и тем меньше «распределенной емкости» возникает в ваших дросселях.

Если позволяет ваш бюджет, подумайте о создании комплекта LC-метра, чтобы иметь возможность измерять индуктивность ваших дросселей, катушек индуктивности или даже проверять емкость конденсаторов.

КНИГА — Справочник по индуктору Клетуса Дж. Кайзера

Ссылка на эту страницу

НОВИНКА! — Как перейти по прямой ссылке на эту страницу

Хотите создать ссылку на мою страницу со своего сайта? Нет ничего проще. Знания HTML не требуются; даже технофобы могут это сделать.Все, что вам нужно сделать, это скопировать и вставить следующий код. Все ссылки приветствуются; Искренне благодарю вас за вашу поддержку.

Скопируйте и вставьте следующий код для текстовой ссылки :

<а href = "https://www.electronics-tutorials.com/basics/chokes.htm" target = "_ top"> посетите страницу Ian Purdie VK2TIP "Chokes"

, и он должен выглядеть так:
посетите Ian Purdie VK2TIP «Chokes» Страница

ВЫ ЗДЕСЬ: ГЛАВНАЯ> ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ> ЗАМЕТКИ

автор Ян К.Purdie, VK2TIP сайта www.electronics-tutorials.com заявляет о моральном праве на быть идентифицированным как автор этого веб-сайта и всего его содержания. Copyright © 2000, все права защищены. См. Копирование и ссылки. Эти электронные учебные пособия предназначены для индивидуального частного использования, и автор не несет никакой ответственности за применение, использование, неправильное использование любого из этих проектов или учебных пособий по электронике, которое может привести к прямому или косвенному ущербу или убыткам, связанным с этими проектами или учебными пособиями. .Все материалы предоставляются для бесплатного частного и общественного использования.
Коммерческое использование запрещено без предварительного письменного разрешения www.electronics-tutorials.com.

Авторские права © 2000, все права защищены. URL — https://www.electronics-tutorials.com/basics/chokes.htm

Обновлено 15 мая 2000 г.

Связаться с ВК2ТИП

CHOKE COIL — Определение и синонимы слова choke coil в словаре английский языка

Educalingo Файлы cookie используются для персонализации рекламы и получения статистики веб-трафика.Мы также делимся информацией об использовании сайта с нашими партнерами по социальным сетям, рекламе и аналитике.

ПРОИЗВОДСТВО ДРОССЕЛЬНОЙ КАТУШКИ

ГРАММАТИЧЕСКАЯ КАТЕГОРИЯ ДРОССЕЛЬНОЙ КАТУШКИ

ЧТО ОЗНАЧАЕТ НА АНГЛИЙСКОМ ЯЗЫКЕ CHOKE COIL?

Дроссель (электроника)

Синонимы и антонимы слова choke coil в словаре английский языка

Перевод слова «choke coil» на 25 языков

ПЕРЕВОД ДРОССЕЛЬНОЙ КАТУШКИ

Переводчик английский —

1325 миллионов говорящих

Переводчик английский —

570 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

380 миллионов говорящих

Переводчик английский —

280 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

270 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

260 миллионов говорящих

Переводчик английский —

220 миллионов говорящих

Переводчик с английского на малайский

190 миллионов говорящих

Переводчик английский — немецкий

180 миллионов говорящих

Переводчик английский —

130 миллионов говорящих

Переводчик английский —

85 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

85 миллионов говорящих

Переводчик английский —

80 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

75 миллионов говорящих

Переводчик с английского языка на

75 миллионов говорящих

Переводчик английский —

70 миллионов говорящих

Переводчик английский —

65 миллионов говорящих

Переводчик английский —

50 миллионов говорящих

Переводчик английский —

30 миллионов говорящих

Переводчик с английского языка на греческий

15 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

14 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

10 миллионов говорящих

Переводчик с английского на

5 миллионов говорящих

Тенденции использования дроссельной катушки

ТЕНДЕНЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМИНА «CHOKE COIL»

ЧАСТОТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМИНА «CHOKE COIL» ВО ВРЕМЕНИ

Примеры использования в англоязычной литературе, цитаты и новости о дроссельной катушке

10 АНГЛИЙСКИХ КНИГ, КАСАЮЩИХСЯ

Этот механизм добавляет обогащения по мере необходимости при ускорении холодного двигателя. дроссельная катушка слегка закрывает дроссель. Некоторые модели 4MV используют откалиброванный ограничение на входе вакуума в блок вакуумной мембраны вместо …

Термин «радиочастотная дроссельная катушка » является подходящим случаем.Что-нибудь с именем как это должно быть довольно сложным и рентабельным в цепи, в которой он размещен и все же позволить звуковым токам низкой частоты беспрепятственно проходить. Он находится в …

3

Дроссельная катушка lron сердечник Лампа 7 Катушка из медного провода переменного тока. прошло в дроссельной катушке , э.д.с. устанавливается в катушке в силу самовоспроизведения. индукция.Это вызвало ЭДС. противостоит течению тока (закон Ленца) и, таким образом …

Пример 4.38. Сопротивление 100 Ом подключено последовательно с дроссельной катушкой . Когда к этой комбинации приложено напряжение 400 В, 50 Гц, напряжение на сопротивление и дроссельная катушка составляют 200 В на 300 В соответственно. Найди силу …

5

Итак, дроссельная катушка используется для сопротивления А.C. ○ Из-за высокой индуктивности его полное сопротивление () Z = √⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ R2 + ω2L2 высокий. … Индуктивность дроссельной катушки вполне большой из-за большого количества витков и высокой проницаемости железного сердечника в …

6

(iii) Если бы дроссельная катушка не использовалась, напряжение на резисторе было бы равным такое же, как и приложенное напряжение. Таким образом, при использовании дроссельной катушки напряжение на резистор уменьшается в раз.который является коэффициентом мощности (cos <(>) для практического …

ТОПЛИВНАЯ ГАЙКА ПРУЖИНА ФИЛЬТРА ДРОССЕЛЬНАЯ ЗАТЯЖКА Замена Удалите воздух очистите и отсоедините верхний зажим штанги воздушной заслонки. Снимите экран дроссельной катушки , поддев отверткой в ​​имеющемся вырезе, затем осторожно поднимите экран над стержнем.

Motorbooks International Motorbooks

8

Итак, дроссельная катушка используется для сопротивления А.C. Из-за высокой индуктивности его полное сопротивление (z = V R2 + co2L2) высокий. … Индуктивность дроссельной катушки довольно большая из-за из его большого количества витков и высокой проницаемости железного сердечника, в котором толщина …

9

Позволяет уменьшить высшие гармоники тока силовой цепи и напряжение выпрямленное; по сравнению с одномостовой схемой (условно шестой фаза) минимальная индуктивность сглаживающей дроссельной катушки уменьшается на…

10

… de fondo de cesta / ing elec hasket coil; — катушка трения де трения / мускулов; — де Катушка Гельмгольца / Фиса Гельмгольца; — deImage / cinemat, телепрограмма; — imanante / электрическая катушка намагничивания; — деимпеданс / электрический дроссель дроссельная катушка ; …

8 НОВОСТЕЙ, КОТОРЫЕ ВКЛЮЧАЮТ ТЕРМИН «CHOKE COIL»

Подробно: Инвертор / преобразователь для Mercedes-Benz S 500 Plug-In Hybrid

… путем установки запатентованной схемы активного зажима в сочетании с трансформатором с высоким тепловыделением и конструкцией дроссельной катушки с низкими потерями и высоким тепловыделением ». «InsideEVs, 14 декабря»

Слишком жарко, чтобы справиться: пекари-любители предупредили производителей хлеба

RBM-h22 Rasonic превысил допустимые пределы температуры, в то время как THS15BB-P Midea имел недостаточную изоляцию вокруг дроссельной катушки ,… «South China Morning Post, 14 июля»

Как установить ручной дроссель Hi-Po

Когда правый выпускной коллектор двигателя нагревается, тепло коллектора отводится через вакуум коллектора к дроссельной катушке , которая расширяется и втягивает … «Mustangs and Fords Magazine, 14 апреля»

Уменьшенный размер порошковой катушки дроссельной катушки помогает ускорить зарядку аккумулятора в PEVs…

В одном случае, указанном исследователями, высокая плотность потока насыщения порошка сплава позволила уменьшить размер дроссельной катушки из порошка на… «Обзор порошковой металлургии | ipmd.net, 13 июля »

ASUS представляет Radeon HD 7950 DirectCU II V2 — Особенности…

Дроссельная катушка (Дроссель из суперсплава) изготавливается путем производства самой высокой низкой температуры (35 ℃) высокой плотности в дополнение к использованию оригинального материала. «WCCFtech, 12 августа»

Уголок вопроса: мерцание лампы

В обычных ЛЭП используется цепь магнитного балласта, в которой используется собственная индуктивность железного сердечника дроссельной катушки вместе с газоразрядной лампой… «Индус, 11 ноября»

Силовые индукторы с проволочной обмоткой Taiyo Yuden

Эти продукты идеально подходят для использования в дроссельной катушке и схемах фильтров для преобразователей постоянного тока в различное цифровое оборудование, включая … «Design World Network, 11 июня»

Пожалуйста, выберите желаемый язык:

Дроссельная катушка · Дроссельная катушка Производитель.Тороидальная мощность Дроссельная катушка различных размеров, с большим током и малым профилем. Мин. Минимальный заказ: 20000 шт. Подробнее: … «Global Sources, Sep 06»

  Также читайте: Синфазные дроссели: как найти правильный