Что такое катушка индуктивности и для чего она нужна

  • Определение и принцип работы
  • Виды и типы катушек
  • Для чего они предназначены и для чего доступны
  • Основные параметры
  • Маркировка

Определение и принцип действия

Индукционная катушка представляет собой катушку из изолированного проводника, свернутого в спираль или другую форму. Основные характеристики и свойства: высокая индуктивность при малой емкости и активном сопротивлении.

Он хранит энергию в магнитном поле. На рисунке ниже вы можете увидеть его графическое обозначение на схеме (УГО) в разных типах и функциональном назначении.

Может быть с сердечником или без него. Индуктивность с сердечником будет во много раз больше, чем без него. Материал, из которого изготовлен сердечник, также определяет величину индуктивности. Ядро может быть полным или открытым (с зазором).

Напомним один из законов коммутации:

Сила тока в катушке индуктивности не может измениться мгновенно.

Это означает, что индуктор — это своего рода инерционный элемент в электрической цепи (реактивное сопротивление).

Поговорим о том, как работает это устройство? Чем больше индуктивность, тем больше изменение тока будет отставать от изменения напряжения, и тем больше в цепях переменного тока фаза тока будет отставать от фазы напряжения.

В этом принцип работы индукторов — накопление энергии и задержка нарастания тока в цепи.

Также следует следующий факт: при разрыве цепи с высокой индуктивностью напряжение на переключателе увеличивается и возникают дуги, если переключатель твердотельный, то он выходит из строя. Чтобы противодействовать этому, используются демпфирующие цепи, чаще всего резистор и конденсатор, включенные параллельно переключателю.

Виды и типы катушек

В зависимости от применения и частоты цепи конструкция катушки может варьироваться.

По частоте их условно можно разделить на:

  • Низкая частота. Пример — дроссель люминесцентной лампы, трансформатор (каждая обмотка — индукционная катушка), дроссель, фильтры электромагнитных помех. Сердечники обычно изготавливаются из электротехнической стали, для цепей переменного тока — из стального листа (сердечник с повторным скреплением).
  • Высокая частота. Например, контурные катушки радиоприемников, катушки связи усилителей сигналов, запоминающие и сглаживающие дроссели в импульсных источниках питания. Их сердечник обычно сделан из феррита.

Конструкция различается в зависимости от свойств катушки, например, обмотка может быть одно- или многослойной, скрученной с вращением или градуированной. Расстояние между витками может быть постоянным или прогрессивным (изменяется с длиной витка). Способ намотки и дизайн влияют на конечные размеры изделия.

Отдельно стоит обсудить, как устроена катушка с переменной индуктивностью, их еще называют вариометрами. На практике можно встретить разные решения:

  • Сердечник может перемещаться относительно обмотки.
  • Две обмотки расположены на одном сердечнике и соединены последовательно, взаимная индукция и индуктивная связь меняются по мере их перемещения.
  • Сами катушки можно раздвигать или сужать для регулировки схемы (чем плотнее обмотка, тем больше индуктивность).

И так далее. Подвижная часть называется ротором, а неподвижная часть — статором.

Обмотки также различаются в зависимости от типа обмотки, например, фильтры с противоточной обмоткой подавляют шум сети, а намотанные с одной стороны (согласованная обмотка) подавляют дифференциальный шум.

Для чего нужны и какие бывают

В зависимости от места применения индуктора и его функциональности, он может иметь разные названия: дроссели, электромагнитные катушки и т.д. Давайте разберемся, что такое индукторы и какова их область применения.

Дросселирует. Обычно это наименование токоограничивающих устройств, сфера применения:

  • В балластах для зажигания и питания газоразрядных ламп.
  • Для фильтрации шума. В блоках питания используется фильтр электромагнитных помех с двойным дросселем на входе блока питания компьютера, показанный на фото ниже. Также используется в акустическом оборудовании и многом другом.
  • Для фильтрацииопределенные частоты или полосы пропускания, например, в динамиках (для разделения частот через соответствующие динамики).
  • Основа импульсных преобразователей — накопитель энергии.

Токоограничивающие дроссели — используются для ограничения токов короткого замыкания в линиях электропередач.

Примечание. Дроссели и дроссели должны иметь низкое активное сопротивление, чтобы уменьшить их нагрев и потери.

Петлевые индукторы. Используется вместе с конденсатором в колебательном контуре. Резонансная частота выбирается в соответствии с частотой приема или передачи радиосвязи. У них должен быть высокий добротность.

Вариометры. Как уже упоминалось, это переменная индуктивность или настраиваемые катушки. Чаще всего используются в одних и тех же колебательных контурах для настройки резонансной частоты.

Соленоидом называется катушка, длина которой намного больше диаметра. Это создает однородное магнитное поле внутри соленоида. Соленоиды чаще всего используются для механической работы — поступательного движения. Эти изделия еще называют электромагнитами.

Подумайте, где используются электромагнитные катушки.

Это может быть привод замка в автомобиле, вал которого убирается после подачи напряжения на катушку, колокол, а также различные электромеханические приводы, такие как клапаны, подъемные магниты в металлургической промышленности.

В реле, контакторах и пускателях катушка также действует как электромагнит, приводящий в действие силовые контакты. В этом случае, однако, его чаще называют просто катушкой или обмоткой реле (пускателя, контактора соответственно), как в примере небольшого реле, которое вы видите ниже.

Рамочные и кольцевые антенны. Их задача — передавать радиосигнал. Они используются в автомобильных иммобилайзерах, металлоискателях и в беспроводной связи.

Индукционные нагреватели, тогда называемые индукторами, имеют нагретый корпус (обычно металлический) вместо сердечника.

Основные параметры

Основные характеристики индукционной катушки:

  1. Индуктивность.
  2. Сила тока (чтобы выбрать подходящий элемент в ремонте и конструкции, его необходимо учитывать).
  3. Сопротивление потерь (провода, жила, диэлектрик).
  4. Добротность — это отношение реактивного сопротивления к активному.
  5. Паразитная емкость (емкость между витками, проще говоря).
  6. Температурный коэффициент индуктивности — изменение индуктивности при нагревании или охлаждении элемента.
  7. Температурный коэффициент добротности.

Маркировка

Буквенная или цветная маркировка используется для обозначения номинала индуктора. Есть два типа буквенных обозначений.

  1. Детерминация в микрогенах.
  2. Отметьте набором букв и цифр. Буква r используется вместо десятичной точки, буква в конце маркировки указывает допуск: D = ± 0,3 нГн; J = ± 5%; К = ± 10%; М = ± 20%.

Цветовую маркировку можно распознать так же, как и на резисторах. Воспользуйтесь таблицей, чтобы расшифровать цветные полосы или кольца на ячейке. Первое кольцо иногда шире остальных.

На этом мы завершаем рассмотрение того, что такое индуктор, из чего он состоит и зачем он нужен. Напоследок рекомендуем посмотреть полезное видео по статье:

Материалы по теме:

Автор: Алексей Бартош