Induktoru raksturīgās kapacitātes aprēķins. Induktoru induktivitāte un paškapacitāte

Induktivitāte joprojām ir galvenais induktora parametrs. Tās vērtību [µH] nosaka attiecība

Kur W- pagriezienu skaits;

D- spoles diametrs, cm;

LQ- koeficients atkarībā no spoles garuma attiecības l līdz tā diametram D.

Viena slāņa spolēm L o vērtību nosaka attiecība

(2.29)

Optimālā attiecība šajā gadījumā ir l/D= 0,6...1,0, un spoles diametrs ir robežās no 1 līdz 2 cm Aprēķinot spoles diametru Dņemts vienāds ar rāmja diametru D o .

Daudzslāņu spolēm L 0 vērtība ir atkarīga ne tikai no attiecības 1/D, bet arī uz tinuma biezuma attiecību t līdz spoles diametram D.Šajā gadījumā vērtība LQ nosaka pēc grafikiem (2.24. att.), un spoles ārējo diametru ņem vienādu ar D= D o +2*t.

Aprēķinot induktors, iepriekš iestatīts ģeometriskie izmēri spoles un nosaka koeficientu L o, un pēc tam pamatojoties uz doto induktivitātes vērtību L atrodiet pagriezienu skaitu:

Kur L norādīts mikrohenrijs, a D- centimetros..

Spoles uztīšanai parasti tiek izmantots optimāla diametra vads, kas ļauj izveidot induktors ar vismazākajiem zudumiem. Optimālais stieples diametrs ir noteikts, pamatojoties uz daudziem eksperimentāliem sasniegumiem. Tāpēc induktoru aprēķins tiek veikts, izmantojot empīriskas formulas un grafikus. Pēc grafika S = f(t/D; l/D) atrast palīgkoeficientu 5 (2.25. att.).

Kur Lņemts mikrohenrijs, a D- centimetros. Tad aprēķina koeficientu ά 1:

Kur f- frekvence Hz. Pēc tam saskaņā ar grafiku β 1 = f(ά 1) atrodiet palīgkoeficientu ά 1(2.26. att.) un aprēķiniet optimālo stieples diametru [mm]:

Iegūtā stieples diametra vērtība tiek noapaļota līdz tuvākajam standarta vērtība(2.6. tabula) un izvēlieties stieples zīmolu.

2.6. tabula. Tinumu vadu pamatparametri

d, mm	S P, mm	Maksimālais diametrs izolācijā, mm
PEVTLC	PEM-1	PEV-1	PEV-2, PETV, PEM-2
0,063	0,0028	0,11	0,09	0,085	0,09
0,071	0,0038	0,12	0,09	0,095	0,1
0,08	0,005	0,13	0,1	0,105	0,11
0,09	0,0064	0,14	0,11	0,115	0,12
0,1	0,0079	0,15	0,12	0,125	0,13
0,112	0,0095	0,16	0,14	0,135	0,14
0,125	0,0113	0,17	0,15	0,15	0,155
0,14	0,0154	0,185	0,16	0,165	0,17
0,16	0,02	0,2	0,19	0,19	0,2
0,18	0,0254	0,23	0,21	0,21	0,22
0,2	0,0314	0,25	0,23	0,23	0,24
0,224	0,0415	0,27	0,25	0,25	0,27
0,25	0,0491	0,3	0,29	0,29	0,3
0,28	0,0615	0,34	0,32	0,32	0,33
0,315	0,0755	0,37	0,35	0,355	0,365
0,355	0,0962	0,405	0,39	0,395	0,415
0,4	0,126	0,47	0,44	0,44	0,46
0,45	0,158	-	0,49	0,49	0,51
0,5	0,193	-	0,55	0,55	0,57
0,56	0,246	-	0,61	0,61	0,63
0,63	0,311	-	0,68	0,68	0,7
0,71	0,39	-	0,76	0,76	0,79
0,75	0,435	-	0,81	0,81	0,84
0,8	0,503	-	0,86	0,86	0,89
0,85	0,567	-	0,91	0,91	0,94
0,9	0,636	-	0,96	0,96	0,99
0,95	0,71	-	1,01	1,01	1,04
	0,785	-	1,08	1,07	1,11

Pēc optimālā stieples diametra izvēles pārbaudiet iespēju novietot tinumu norādītajos izmēros l Un t. Viena slāņa spolēm tiek aprēķināts tinuma solis

Ja τ > d no, tad uzliek tinumu. Pretējā gadījumā iestatiet lielāku vērtību l un atkārtojiet aprēķinu.

Daudzslāņu spolēm tiek aprēķināts tinuma biezums

Kur A - tinuma noplūdes koeficients ( a = 1.05...1.3). Pēc tam atrodiet spoles ārējā diametra faktisko vērtību D = D o+ 2*t.

Ja šī vērtība atšķiras no aprēķina sākumā izvēlētās par vairāk nekā 10%, tad tiek iestatītas jaunas vērtības l Un t un aprēķins tiek atkārtots. Ievietojot spoli ekrānā, tās induktivitāte samazinās:

(2.35)

kur ή ir koeficients atkarībā no attiecības 1/D(2.27. att.);

D- spoles diametrs;

D'E K - ekrāna diametrs.

Jo mazāks ekrāna diametrs, jo vairāk samazinās induktivitāte. Vairumā gadījumu D EC /D ≈ 1.6...1.8. Šajā gadījumā induktivitāte samazinās ne vairāk kā par 20 %.

Daudzslāņu spoles parasti izgatavo ar bruņu tipa serdeņiem, pie kuriem tiek izmantota lielākā daļa elektropārvades līniju magnētiskais lauks Spole tiek aizvērta caur serdi, bet mazākā - caur gaisu, kā rezultātā ekrāna ietekme uz spoles induktivitāti ir ievērojami vājināta.

No magnētiskiem materiāliem izgatavotu serdeņu izmantošana ļauj samazināt induktora apgriezienu skaitu un attiecīgi tā izmērus. Kodola galvenais parametrs ir magnētiskā caurlaidība μC. Kodola klātbūtnē spoles induktivitāte kļūst vienāda ar

Tā kā aprēķinu formulas ietver empīriskos koeficientus, tad izgatavotās spoles induktivitāte atšķiras no aprēķinātās. Noskaņojošo magnētisko serdeņu izmantošana ļauj iegūt nepieciešamo induktivitātes vērtību.

Viena slāņa induktoriem ir mazākā iekšējā kapacitāte. To aptuveni aprēķina, izmantojot formulu:

C L = (0,5...1,0) * D (2,37)

Kur D- spoles diametrs, cm Parasti iekšējā kapacitāte nepārsniedz 1-2 pF.

Daudzslāņu spoļu iekšējā jauda ir daudz lielāka. Ar daudzslāņu rindu tinumu tas sasniedz 30 pF; tinot “vairumā”, tas ir nedaudz mazāks. Ievērojams daudzslāņu spoļu kapacitātes samazinājums tiek panākts, izmantojot universālo tinumu, kurā stieple ir novietota noteiktā leņķī pret cilindriskā rāmja ģeneratoru. Šāda tinuma diagramma ir parādīta attēlā. 2.28. Tiklīdz vads sasniedz spoles malu, mainās ieklāšanas virziens. Universālā tinuma cikls ir izvēlēts tā, lai, veicot vienu apgriezienu ap rāmi, vads atgriežas pozīcijā, kas atšķiras no oriģināla ar leņķi β. Šis leņķis ir izvēlēts tā, lai katrs nākamais pagrieziens būtu tuvu iepriekšējam.

Ir skaidrs, ka

(2.38)

Leņķis φ, kurā stieple ir novietota, tiek atrasts no attiecības

Kur l- spoles aksiālais garums;

D- spoles diametrs.

Leņķa φ mazāko vērtību iegūst pagriezieniem ar mazāko diametru, kas vienāds ar rāmja diametru D o .

Parasti, izmantojot universālo tinumu, spoles garums tiek ņemts diapazonā no 2 līdz 10 mm. Tinumu ciklu skaits ir saistīts ar aprēķināto apgriezienu skaitu W attiecība

(2.40)

Spolēm ar universālo tinumu iekšējā kapacitāte svārstās no 3 līdz 8 pF. Papildu kapacitātes samazinājums tiek panākts, sadalot tinumu, kā parādīts attēlā. 2.21, V.

Ieviešot koncepciju, var ņemt vērā induktivitātes un kapacitātes kombinēto efektu ekvivalenta spoles induktivitāte, nosaka pēc vienādojuma

No šejienes mēs iegūstam:

(2.41)

Šeit ir norādīta induktora dabiskā rezonanses frekvence.

Ja darba frekvence ir daudz zemāka par dabiskās rezonanses frekvenci ώ L , tad aptuveni varam uzskatīt L e = L.

Darbības laikā spoli ietekmē dažādi ārējie faktori; temperatūra, mitrums un citi, kas ietekmē tā induktivitāti. Būtiskākā ir temperatūras ietekme, ko novērtē ar temperatūras koeficientu

Induktors parasti atrodas metāla korpusa iekšpusē. Kā zināms, metāla masu klātbūtne konstrukcijā, kurā ir uzstādīta spole, samazina tās induktivitāti. To var aptuveni ņemt vērā, ja aprēķināto spoles induktivitātes vērtību palielina par 10-20%, t.i.

Minimālā induktivitāte spoles, kas darbojas viļņu diapazonā 12–16 m, parasti ir mazas. Stumšanas ķēdēs to nosaka to vadītāju induktivitātes summa, kas savieno lampu anodus un pusspolu iekšējos spailes, un īsslēguma induktivitāte šādā kontaktu sistēmu pozīcijā. kad visi spoles pagriezieni ir aizvērti (punktētas līnijas 9.1. att.). Vadu induktivitāti un īssavienojumu var aprēķināt, izmantojot viena vada formulu. Tomēr aptuvenam aprēķinam ir pietiekami samazināt minimālās induktivitātes sākotnējo vērtību par 20-30%:

Pēc tam, kad spirālveida tinuma stieples posma perimetrs p ir noteikts pēc formulas (9.1’), atrodiet tā diametru d, ja vads ir apaļš, vai stieples platumu. tinuma virzienāb, ja vads ir taisnstūrveida vai A, ja tas ir kvadrātveida (9.2. att.). Tad tiek aprēķināts spirāles apgriezienu skaits n pie maksimālās induktivitātes vērtības. Lai to izdarītu, vispirms jāiestata attiecība D/1 (formas koeficients), kur D ir spirāles pagrieziena vidējais diametrs, l ir tinuma garums un tinuma solis h (9.3. att.).

9.3.att. Cilindriska spirāle

Izvēloties attiecību D/1, ņemiet vērā sekojošo. Augstākās kvalitātes faktors plkst zemākais patēriņš vara spolēm ir attiecība D/1 = 2,5–3 un solis h = (2–2,5) b, vai (22.5) A , ja vads ir kvadrātveida. Tomēr tas palielina spoles aizņemto tilpumu, kā arī spriegumu starp pagriezieniem. Palielinās arī pašas spoles kapacitāte, kā rezultātā palielinās enerģijas zudumi spolē un samazinās tās kvalitātes koeficients. Pašas kapacitātes vērtība ir aptuveni proporcionāla spoles diametram D. Šo iemeslu dēļ attiecība D/1 tiek ņemta daudz mazāka par optimālo, vairumā gadījumu D/1 = 0,5 - 1,0.

Līkuma solis h nosaka gan elektriskās stiprības prasības, gan konstrukcijas apsvērumi: kustīgas birstes kontaktu sistēma brīvi jāiziet starp spirāles pagriezieniem. Tāpēc, piemēram, tinot plānas lentes spirālveida spoli (b<3мм) "на ребро" следует принимать отношение h/b = 5–7. При навивке спирали трубкой для большинства коротковолновых катушек принимают h= (1,3 – l,5)b, если трубка прямоугольная, или h = (1,3 – l,5)d, если она круглая. В дальнейшем выбранный шаг намотки должен быть проверен на допустимый градиент напряжения между витками.

Spoles apgriezienu skaitsn ar tinuma garumu 1 > (0,3 - 0,4) D aprēķina, izmantojot formulu:

n= , (9.2)

kur , μH; h, mm. Tālāk aprēķiniet tinuma garumu l=nh un spirāles diametru D. Cilindriskās spoles diametram jābūt vismaz 10 reizes lielākam par stieples (riepas, caurules) izmēru radiālajā virzienā, t.i. D vērtībai ir jāapmierina nevienādība D 10d vai D 10b, jo pretējā gadījumā cauruli ir ļoti grūti uztīt.

Elektriskā lauka stiprums E starp spoles pagriezieniem nosaka ar mazāko apgriezienu skaitu (bet ar n 1), kad E vērtība ir lielākā:

E max = V/mm. (9.3)

Tinumiem uz rāmjiem, kas izgatavoti no cieta augstfrekvences dielektriķa (keramikas materiāli, Micalex, fluoroplastmasa), pieļaujamais spriegums uz dielektriķa nedrīkst pārsniegt 250-300V/mm. Bezrāmju tinumam pieļaujamā lauka intensitāte gaisā ir 500-700V/mm. Amplitūdas modulācijas raidītājos vērtība , kur ir spoles mainīgā sprieguma amplitūda nesējfrekvences režīmā. Tomēr pieņemami pieņemt , tā kā starpposma sabrukumam ir termisks raksturs (jo lielāks gāzes blīvums, jo lielāks ir sabrukšanas spriegums, un, palielinoties temperatūrai, gaisa blīvums samazinās).

Ja elektriskā lauka stiprums starp pagriezieniem pārsniedz pieļaujamā vērtība spriegums uz dielektriķa virsmas (stieņa, uz kura ir uzstādīta spole), bet nepārsniedz pieļaujamo spriegumu gaisam, tad spirāli piestiprina katram no stieņiem caur vienu vai diviem pagriezieniem. Nostiprinot ar vienu apgriezienu, lauka stiprumu uz stieņa virsmas nosaka pēc formulas:

un piestiprinot caur diviem pagriezieniem:

Šeit h un d ir mm.

Paša jauda Induktors sastāv no starppagriezienu kapacitātēm un kapacitātēm starp atsevišķām spoles daļām un spailēm. Tas ir sadalīts, bet aprēķinu ērtībai tas tiek aizstāts ar līdzvērtīgu kapacitāti, kas savienota paralēli spolei. Iekšējā kapacitāte izraisa rezonanšu parādīšanos frekvencēs, kas ir tuvu spoles dabiskajām frekvencēm, jo ​​augstās frekvencēs (piemēram, pie augstākām raidītāja darbības frekvenču harmonikām) induktors ir sistēma ar sadalītām konstantēm. Pašas jaudas vērtība ir atkarīga no rāmja konstrukcijas un materiāla, kā arī no tinuma parametriem; Jo lielāks ir tinuma solis un mazāks tā diametrs, jo mazāka ir iekšējā kapacitāte. Viena slāņa cilindriskām spolēm, kurās tinuma garums nav lielāks par tinuma diametru, ir sava jauda, ​​ko nosaka pēc formulas:

C 0 = pF.

Viena slāņa spolēm uz keramikas rāmjiem šī formula dod pārāk augstu novērtētu kapacitātes vērtību: ar h/b = 1,5 - līdz 50%, ar h/b = 2 - līdz 30%. Spolēm ar lielu tinuma soli pF = 0,5D, cm, bet spolēm ar blīvu tinumu pF = 1,5D, cm.

9.4. attēlā parādīta cilindriska konstrukcija spirālveida spole mainīgā induktivitāteīsviļņu raidītāja viencikla kaskādes cilpas sistēma liela jauda. Spolei ir saliekams stieņa rāmis 2 savienots ar diviem alumīnija kronšteiniem 9 . Tinums 1 izgatavots no taisnstūra caurules. Tinums tiek piestiprināts pie rāmja ar vienu apgriezienu. Mobilā strāvas kolekcija 3 ir divas bīdāmo atsperu kontaktu grupas, no kurām viena saskaras ar tinumu, bet otra ar stieni. Atsperu kontakti ir piestiprināti pie strāvas savākšanas ratiņiem ar skrūvēm un pēc tam tos var nomainīt garantētais periods pakalpojumu, kas ievērojami palielina strāvas savākšanas darbības uzticamību.

Att.9.4. Mainīgas induktivitātes spoles dizains.

Mehānisms piespiedu kustība strāvas kolekcija ir saskaņota ar regulēšanas asi un atrodas spoles centrā. Kad regulēšanas ass griežas, stienis griežas 5 , kas ir vara caurule ar diviem gareniskiem griezumiem. Stieņa iekšpusē ir ievietota fiksēta skrūve 11 un uzgriezni 21 , bet ārpusē – aktuālā kolekcija 3 . skrūve 12 , stienis 5 un pašreizējā kolekcija 3 savienots ar divām tapām 13 . Tapas iziet cauri strāvas savākšanas ratiņa caurumiem, caur stieņa rievām un iekļūst caurumos; ieurbts uzgrieznī. Kad stienis griežas, strāvas kolektors, veicot rotācijas kustību kopā ar to, vienlaikus pārvietojas pa stieni. Stienis ir izolēts no korpusa ar augstfrekvences diska izolatoriem 6 Un 14 . Izolators 6 fiksēts starp stieņa galu un regulēšanas asi un griežas kopā ar tiem. Izolators 14 nekustīgi piestiprināts pie kronšteina 9 . Izolatora otrā galā ir piestiprināta skrūve 11 . Dielektriķa sabiezēšana gar izolatora ārējo diametru samazina lauka neviendabīgumu un palielina elektrisko izturību. Fiksētais strāvas kolektors sastāv no diska 7, kas savienots ar stieni un kontaktu atsperēm 8 , piestiprināts pie rāmja stieņa, izmantojot skavu. Tinuma gals ir savienots ar strāvas kolektoru 8 . Tinuma soļa saskaņošana ar skrūves gājienu 11 ražots, izmantojot vairāku palaišanas transmisiju.

Lai palielinātu elektrisko izturību, uz rāmja stieņiem ir uzstādīti izkliedējošie gredzeni 10 blakus iekavām. Dizainā izmantoti sudraba kontakti 4 .

Kur W- pagriezienu skaits, D- spoles diametrs cm, L 0 - koeficients atkarībā no spoles garuma / tā diametra attiecības PAR.

Viena slāņa spolēm L 0 vērtību nosaka attiecība

Tā kā aprēķinu formulās ir iekļauti empīriskie koeficienti, tad izgatavotās spoles induktivitāte atšķiras no aprēķinātās. Noskaņojošo magnētisko serdeņu izmantošana ļauj iegūt nepieciešamo induktivitātes vērtību.

Viena slāņa induktoriem ir mazākā iekšējā kapacitāte. To aptuveni aprēķina, izmantojot formulu: (pF)

Kur D- spoles diametrs cm Parasti tas nepārsniedz 1-2pF.

Daudzslāņu spoļu iekšējā kapacitāte ir daudz lielāka un sasniedz 30 pF. Ievērojams daudzslāņu spoļu kapacitātes samazinājums tiek panākts, izmantojot universālo tinumu, kurā stieple ir novietota noteiktā leņķī pret cilindriskā rāmja ģeneratoru. Šāda tinuma shēma parādīta 11. attēlā. Tiklīdz vads sasniedz spoles malu, mainās ieklāšanas virziens. Universālā tinuma cikls ir izvēlēts tā, lai, pabeidzot vienu apgriezienu ap rāmi, vads atgrieztos Uz pozīcija, kas atšķiras no sākotnējās ar leņķi b. Šis leņķis ir izvēlēts tā, lai katrs nākamais pagrieziens būtu tuvu iepriekšējam.

Rīsi. 11 Universāla tinumu shēma

Spolēm ar universālo tinumu iekšējā kapacitāte svārstās no 3 līdz 8 pF. Papildu kapacitātes samazinājums tiek panākts ar tinuma serializāciju, kā parādīts 7. attēlā, c.

Induktivitātes un kapacitātes kombinēto efektu var ņemt vērā, ieviešot spoles ekvivalentās induktivitātes jēdzienu, ko nosaka pēc vienādojuma

(23)

Kur - induktora dabiskās rezonanses frekvence.

Ja darba frekvence ir daudz zemāka par dabiskās rezonanses frekvenci w L, tad varam aptuveni pieņemt L e = L.

Darbības laikā spoli ietekmē dažādi ārējie faktori: temperatūra, mitrums un citi, kas ietekmē tā induktivitāti. Būtiskākā ir temperatūras ietekme, ko novērtē ar temperatūras koeficientu

.

Induktivitātes temperatūras nestabilitāti izraisa vairāki faktori: sildot, palielinās tinuma stieples garums un diametrs, palielinās rāmja garums un diametrs, kā rezultātā mainās pagriezienu solis un diametrs; Turklāt, mainoties temperatūrai, mainās rāmja materiāla dielektriskā konstante, kas izraisa pašas spoles kapacitātes izmaiņas.

Lai palielinātu temperatūras stabilitāti, tiek izmantoti rāmji, kas izgatavoti no materiāla ar zemu lineārās izplešanās koeficientu. Šīs prasības vislabāk atbilst keramikai. Spēcīgā tinuma saķere ar rāmi veicina spoļu temperatūras stabilitātes palielināšanos. Šim nolūkam tinumu veic, sadedzinot sudrabu keramikas rāmī. Šajā gadījumā vadošā slāņa izmēru izmaiņas nosaka tikai rāmja lineārā izplešanās. Šādiem induktoriem ir TKL"(5-100) . 10 -6 Daudzslāņu spoļu stabilitāte ir ievērojami sliktāka, jo tajās nav iespējams izvairīties no tinuma stieples lineāro izmēru maiņas. Daudzslāņu spolēm ir TKL"(50-100) . 10 -6

Pašas spoles kapacitāte samazina efektīvo induktivitāti, stabilitāti un kvalitātes faktoru un ir atkarīga no spoles izmēriem, konstrukcijas, tinuma veida un ražošanas tehnoloģijas.
Koeficienta Z. 0 atkarība no tinuma garuma attiecības / pret diametru D. Spoles ar viena slāņa blīvu cilindrisku tinumu iekšējā kapacitāte centimetros ir aptuveni vienāda ar šīs spoles rādiusu - centimetros.
Pašas spoles jauda ir atkarīga arī no impregnēšanas un blīvēšanas savienojumiem, kas aizsargā spoli no mitruma. Impregnēšanas laikā palielinās spoles kapacitāte, jo impregnēšanas savienojumiem, kurus parasti izmanto kā dažādus epoksīdsveķus, dielektriskā konstante ir lielāka par vienu. Lai iegūtu nelielu iekšējo kapacitāti, labākais dielektriķis ir sausais gaiss. Spoles, kas darbojas augstās frekvencēs, bieži tiek noslēgtas stikla vai metāla kārbās, kas satur sausu gaisu vai slāpekli.
Pašas spoles kapacitāti var samazināt, sadalot tinumu vairākās sērijveidā savienotās sekcijās.
Pašas spoles jauda lielā mērā ir atkarīga no tās izmēra un tinuma metodes. Vismazākajai ietilpībai (1 - 3 pf) ir viena slāņa spoles, kas uztītas ar soli, kā arī daudzslāņu spoles(5 - 30 pf) ar universālu tinumu vai brīvu tinumu. Tās tinuma sadalīšana atsevišķās sekcijās arī palīdz samazināt pašas spoles kapacitāti.
Pašas spoles kapacitāte ietekmē izmērītos parametrus. Mērot tiek noteiktas nevis patiesās induktivitātes L un kvalitātes faktora Q vērtības, bet gan to efektīvās vērtības.
Ierīces blokshēma. Pašas spoles kapacitāti var izmērīt, izmantojot Q mērītāju (skatiet lpp
Kvalitātes koeficienta mērītāja funkcionālā diagramma. Pašas spoles kapacitāti nosaka šādi.
Divkontūru uztvērēja ferovariometra projektēšana. Spolēm ar bruņu serdeņiem iekšējā jauda ir ievērojami augstāka nekā spoļu bez serdeņiem. Šo pieaugumu izraisa elektriskā lauka koncentrācija serdenī un ievērojamas kapacitātes parādīšanās starp tinumu un serdi.
Pašas spoles jauda C0 ir atkarīga no rāmja diametra, tinuma metodes un ekrānu un serdeņu tuvuma.

Pašas spoles jauda lielā mērā ir atkarīga no tās izmēra un tinuma metodes.
Pašas spoles jauda lielā mērā ir atkarīga no tās izmēra un tinuma metodes. Tās tinuma sadalīšana atsevišķās sekcijās arī palīdz samazināt pašas spoles kapacitāti.
Induktora efektīvā diametra atkarība no temperatūras. Pašas spoles kapacitāte ietekmē spoles TCI, jo mainās tās rāmja izmēri, dielektriskā konstante un tinuma solis. No šiem faktoriem vislielākā ietekme Spoles TCI ietekmē rāmja dielektriskās konstantes izmaiņas atkarībā no temperatūras.
Spolu paškapacitāte jāuzskata par savienotu paralēli induktivitātei. Tās ietekme ietekmē mērījumu rezultātu pēdējo uzpūsto vērtību veidā. Spoles šķietamā induktivitāte palielinās, mērīšanas ķēdes barošanas sprieguma frekvencei tuvojoties spoles rezonanses frekvencei un pēc tam, kad barošanas sprieguma frekvence pārsniedz rezonanses frekvence spoles, tās re aktīvā pretestība mainīs savu raksturu uz kapacitatīvu.
Spoles iekšējā kapacitāte ir kapacitāte, kas savienota paralēli spolei un aizstāj sadalīto kapacitāti starp pagriezieniem, pagriezienu kapacitāte attiecībā pret ekrānu un kapacitāte starp tinumu un serdi, ja spolei ir serde.
Ja ir zināma (vai izmērīta) pašas spoles kapacitāte, tad to var ņemt vērā, tādējādi palielinot mērījumu precizitāti.
Shēmas pretestības mērīšanai, izmantojot voltmetra – ampērmetra metodi.| Shēma savstarpējās induktivitātes mērīšanai. Lai nodrošinātu, ka pašu spoļu kapacitātes, kā arī kapacitāte starp spolēm nerada kļūdas, vēlams veikt mērījumus zemā frekvencē un starp spolēm uzstādīt elektrostatisko ekrānu.
Tās tinuma sadalīšana atsevišķās sekcijās arī palīdz samazināt pašas spoles kapacitāti.
Paša induktora kapacitātes vērtība ir atkarīga no tā konstrukcijas, tinuma veida un izmēra.
Atrodiet pašas spoles kapacitāti.
Nosakiet pašas spoles kapacitāti.
Bet, ja pašas spoles kapacitāte ir ievērojami mazāka par ķēdes kapacitāti C, tad šo apstākli var neņemt vērā.

Slīpums ir pašas ķēdes spoles kapacitāte (atkarībā no diapazona tā svārstās no 5 līdz 10 pF); C ir lampas ieejas kapacitāte.
No karbonildzelzs izgatavoto bruņu serdeņu parametri (saskaņā ar GOST 10983 - 64. | Stiepļu tinumu dizains. uz gluda rāmja (a. uz vītņota rāmja ar prizmatisku rievu (b. uz rievota rāmja (c. Lai samazinātu spoļu iekšējā kapacitāte un zudumi rāmī, jāseko spējai samazināt kontakta laukumu starp vadu un rāmi.
Būtisks pašas spoles jaudas samazinājums tiek panākts, sadalot tās tinumu.
Spoļu ar serdi induktivitātes atkarība no tinumu apgriezienu skaita. Aprēķinot spoļu raksturīgo kapacitāti, jāņem vērā divi lielumi: gaisa spraugu kapacitāte starp stieples pagriezieniem un spoles rāmi un rāmja cietā dielektriķa kapacitāte, īpaši vītņotu kanālu klātbūtnē. .
Ekrāns palielina pašas spoles jaudu, jo papildus iekšējā kapacitāte, koncentrējoties starp skavām, tiek ieviesta ekrāna radītā ārējā kapacitāte. Šī kapacitāte palielinās, ja samazinās atstarpe starp ekrānu un spoli, un tā būs atkarīga arī no tā, vai ekrāns ir savienots ar kādu no tinuma spailēm. Aprēķinot apgriezienu skaitu, jāņem vērā ekrāna radītās induktivitātes izmaiņas.
Attiecības v / d koeficienta fe0 t atkarības līkne (vienslāņa spoļu raksturīgās kapacitātes aprēķināšanai. Attiecību starp spoles kopējo raksturīgo kapacitāti C0 un kapacitāti caur dielektriķi C0d nosaka spoles veids. tinumu.
Pie pieņemtajiem izmēriem pašas spoles kapacitāti nosaka pikofarados.
Lai nodrošinātu, ka pašu spoļu kapacitātes, kā arī kapacitāte starp spolēm nerada kļūdas, vēlams veikt mērījumus zemā frekvencē un starp spolēm uzstādīt elektrostatisko ekrānu.
Induktivitātes mērīšana, izmantojot rezonanses un aizvietošanas metodi. Ja neņem vērā pašas spoles kapacitāti C, tad mērījums dod efektīvo vērtību Lx eq. Lx ir mazāks par 1%, ārējai kapacitātei Se jābūt 100 reizes lielākai par Sk.
Induktivitātes mērīšana, izmantojot rezonanses un aizvietošanas metodi. Ja neņem vērā pašas spoles kapacitāti Sk, tad mērījums dod izmērītās induktivitātes efektīvo vērtību LXSIK, kas būs lielāka par patieso induktivitāti Lx. Šajā gadījumā, jo mazāka ir kapacitātes Se vērtība salīdzinājumā ar kapacitāti Ck, jo vairāk Lx eq atšķiras no Lx. Lai 1X eq atšķirtos no Lx mazāk nekā par 1/6, ārējai kapacitātei Se jābūt 100 reizes lielākai par Sk.

C/ ir pašas spoles kapacitāte; SMin - cilpas kondensatora minimālā jauda; cm - montāžas jauda.
Jāņem vērā, ka spoļu ar spoli un īpaši bruņu serdeņiem iekšējā kapacitāte, kad tās ir pilnībā piepildītas, var sasniegt vērtību 30 - 70 pf, pateicoties elektriskā lauka koncentrācijai serdeņa iekšpusē.
Šī formula neņem vērā paša induktora kapacitāti, tāpēc, lai nodrošinātu lielāku precizitāti, ieteicams veikt mērījumus frekvencēs, kurās kondensatora C3 kapacitāte ir liela.
Šo ekvivalento kapacitāti sauc par spoles iekšējo kapacitāti.
Kvalitātes koeficienta skaitītāja ekvivalenta ķēde. Mērot kvalitātes koeficientu, pašas spoles kapacitātes klātbūtne noved pie tā, ka spriegums mērīšanas ķēdē tiek ievadīts nevis stingri virknē ar ķēdes induktivitāti un kapacitāti, bet gan atbilstoši līdzvērtīgai ķēdes gab. Sk / C reizes, kur Sk ir pašas spoles kapacitāte; C ir kvalitātes koeficienta mērītāja kondensatora kapacitāte.
Induktivitātes mērīšanas precizitāte ir atkarīga no pašas spoles kapacitātes un palielinās, palielinoties kapacitātei, kas ievadīta mērīšanas ķēdē. Viendabīgu spoļu salīdzināšanas precizitāti nosaka nolasīšanas precizitāte.
Radiofrekvencēs vēl lielāka loma ir pašas spoles kapacitātei, kas ļoti sarežģīti sadalās visā spoles garumā un spēcīgi ietekmē induktivitātes vērtību. Šīs kapacitātes lomu vēl vairāk pasliktina daļējas kapacitātes attiecībā pret apkārtējiem objektiem vai ekrānu, ja spole ir ievietota pēdējā.
Radiofrekvencēs vēl lielāku lomu spēlē spoles iekšējā kapacitāte, kas ļoti sarežģīti tiek sadalīta visā spoles garumā un spēcīgi ietekmē induktivitātes vērtību. Šīs kapacitātes lomu vēl vairāk pasliktina daļējas kapacitātes attiecībā pret apkārtējiem objektiem vai ekrānu, ja spole ir ievietota pēdējā.
Kā norādīts 1. punktā, pašas spoles kapacitāte C0 sastāv no elementārām kapacitātēm, kas pastāv starp atsevišķiem pagriezieniem, kā arī starp pagriezieniem un citiem spoles konstrukcijas elementiem. Pašas jaudas vērtība ir atkarīga no spoles konstrukcijas un tā izmēriem.
Izskats balansēšanas ierīces KB diapazonam, izgatavotas. a - a saites veidā. 6 - spoles formā. Tabulā 3.5 parāda pašas spoles kapacitātes aptuvenās vērtības. Pēc tam pievienojiet pusspoli B (tās otrais gals ir atvērts mērīšanas laikā) un otrreiz izmēra kapacitāti. Fakts ir tāds, ka līnijas, kas savieno balunu ar antenu, pretestība pēc būtības ir induktīva.
Skaitītāja ķēde (37, augstfrekvences. Šīs ierīces ir paredzētas arī pašas induktoru kapacitātes mērīšanai.
Ievades shēmas shēmas ar ķēdes induktīvo savienojumu ar antenu.
ССхСвх cm Сo - ķēdes jauda; Co spoles iekšējā kapacitāte gariem un vidējiem viļņiem ir attiecīgi 10 - 8 pf un īsiem viļņiem 5 pf; SL uzstādīšanas jauda, ​​5 - i - 8 pf.

3. Induktoru induktivitātes un paškapacitātes aprēķins

Induktoru klasifikācija un galvenie tehniskie parametri

Gan magnētisko, gan elektrisko lauku rada viens vai otrs ķēdes elements. Statisko lauku gadījumā magnētiskie un elektriskie lauki var pastāvēt neatkarīgi viens no otra. Mainīgais elektriskais lauks vienmēr ir nesaraujami saistīts ar grūtnieces magnētisko lauku. Tomēr, neskatoties uz šo savienojumu, ir iespējams identificēt daļas, kuru mērķis ir izveidot vai galvenokārt izmantot kādu no šiem laukiem. Attiecībā uz elektrisko lauku šādas daļas ir kondensatori, un attiecībā uz magnētisko lauku šādas daļas sauc par induktoriem.

Jebkurš vadītājs, kas nes strāvu, rada magnētisko lauku apkārtējā telpā. Lai koncentrētu lauku noteiktā lokālā tilpumā, strāvu nesošais vadītājs tiek satīts cilindriskā spirālē, ko elektrotehnikā sauc par solenoīdu.

Radioelektronikā termina "solenoīds" vietā ir nosaukums " induktors" (lat.i nductio - norādījumi). Izmantojot dažādu apgriezienu skaitu, mainot to formu vai ievietojot serdi ar palielinātu vērtību spoles iekšpusē  , ar tādu pašu strāvas daudzumu, kas plūst caur spoli, ir iespējams izveidot dažādas intensitātes magnētisko lauku.

Induktoru klasifikācija

Induktorus var klasificēt pēc vairākiem raksturlielumiem.

Pēc dizaina tie ir sadalīti:

vienslāņa un daudzslāņu,

uz rāmjiem un bez rāmja,

ar un bez serdeņiem,

uz ekranētu un neaizsargātu,

augstfrekvences (ar induktīvo pretestību frekvenču diapazonā no 100 kHz pirms tam 400 MHz) un zemfrekvences utt.

Pēc mērķa induktorus iedala:

kontūra,

sakaru spoles,

augstas un zemas frekvences droseles utt.

Induktoru galvenie raksturlielumi un parametri

Galvenie spoļu raksturlielumi ir induktivitāte, paškapacitāte, aktīvā pretestība un kvalitātes faktors, induktivitātes temperatūras stabilitāte. Apskatīsim šos parametrus.

Spoles induktivitāte L - galvenais parametrs, kas nosaka spoles pretestību elektriskā ķēdē. Aprēķinot dažāda dizaina spoļu induktivitāti, tiek izmantotas uzziņu literatūrā sniegtās pusempīriskās formulas un palīggrafiki. Atšķirībā no kondensatoriem un rezistoriem, spoļu induktivitātes nominālās vērtības ( izņēmums ir vienoti HF un LF droseles ) GOST nav standartizēti, bet tiek noteikti, pamatojoties uz uzņēmuma standartiem vai konkrēta aprīkojuma tehniskajām specifikācijām. REA izmanto spoles ar induktivitāti no mikrohenrija daļām (augstfrekvences ķēde) līdz desmitiem henriju (taisngrieža filtra droseles). Cilpas spoles, kuru pamatā ir induktivitātes vērtības, tiek ražotas ar precizitāti 0,2...0,5%, un citiem induktoriem precizitāte ir pieņemama 10...15%.

Paša jauda spoles C L izraisa elektriskā lauka pastāvēšana starp tās atsevišķiem pagriezieniem, kā arī starp atsevišķiem pagriezieniem un ierīces korpusu (un ekrānu, ja tāds ir). Parasti tiek uzskatīts (1. rāmis), ka pašas spoles kapacitāte sastāv no iekšējās pārslēgšanās kapacitāte C VN =  C VN i Un montāžas tvertne C M =  C M i , t.i. C L = C VN + C M .

Palielinoties tinuma diametram un samazinot tā soli, jauda C VN palielinās. Ievērojams jaudas pieaugums C VN rodas, izmantojot spoļu rāmjus, kas izgatavoti no materiāliem ar palielinātu  .

Montāžas jauda C M ir atkarīgs no spoles atrašanās vietas attiecībā pret ierīces šasiju, citām daļām un no ekrāna izmēra un formas, ja spole ir ekranēta. Sakarā ar sarežģīto elektrisko lauku konfigurāciju, precīzs kapacitātes aprēķins C L ir praktiski neiespējami, un tā vērtību parasti nosaka eksperimentāli. Elektroniskajās ierīcēs izmantotajiem induktoriem ir vērtība C L parasti svārstās no vienībām līdz desmitiem un (ar daudzslāņu tinumu) pikofaradiem.

Izturība pret zaudējumiem. Induktora kvalitātes faktors . Zemās frekvencēs induktora aktīvo pretestību var uzskatīt par vienādu ar tā tinuma stieples pretestību. DC. Ar pāreju uz augstākām frekvencēm tas sāk parādīties virsmas efekts un spoles aktīvā pretestība palielinās. Turklāt, velmējot stiepli spirālē, t.i. kad tas ir uztīts uz spoles, vadītāja magnētiskais lauks tiek izkropļots, jo starp atsevišķiem pagriezieniem parādās magnētisks savienojums, un tas izrādās asimetrisks attiecībā pret stieples šķērsgriezumu. Tas savukārt noved pie nevienmērīga strāvas sadalījuma pa vadītāja šķērsgriezuma perimetru: pagrieziena iekšpusē strāvas blīvums būs lielāks. Strāvas nobīde augsta frekvence uz spoles tinuma asi sauc tuvuma efekts . Tās ietekme arī palielina spoles aktīvo pretestību.

Tādējādi mēs varam pieņemt, ka tinuma stieples aktīvā pretestība uz maiņstrāvu R ~ = R PE +R B , Kur R PE - pretestības komponents atkarībā no virsmas efekta, R B .- komponents, kas parāda papildu tinuma stieples pretestības pieaugumu tuvuma efekta dēļ.

Pie fiksētas maiņstrāvas frekvences vērtības vērtība R PE būs mazāks, jo lielāks ir stieples diametrs d .

Gluži pretēji, tuvuma efekts parādās pamanāmāk, palielinoties stieples diametram d , t.i. pieaugot diametram, vērtība R B palielinās. Ieslēgts 2.3.2.att parādītas šo atkarību līknes un tinuma stieples pretestības atkarība R ~ = R PE +R B =f ( d ) no tā diametra. Katrai maiņstrāvas frekvencei ir optimāls stieples diametrs d IZVĒLĒTIES , pie kura spoles aktīvā pretestība R ~ = R MIN , t.i. tas ir minimāls.

Vadu pretestība R ~ frekvencēs līdz 1 MHz var samazināt par 30... 40% , ja apaļas stieples vietā izmantojat Litz vads - savīts vads, kas sastāv no atsevišķiem maza šķērsgriezuma vadītājiem, kas savīti viens ar otru, izolēti viens no otra. Tas izskaidrojams ar to, ka Litz stieples virsma ir daudz lielāka nekā monolīta stieples virsma ar vienādu šķērsgriezuma laukumu.

Izmērs R ~ kā spoles parametru dažādu spoļu savstarpējai salīdzināšanai tās parasti neizmanto. To izmanto tikai induktoru termiskajiem aprēķiniem jaudīgu radioraidītāju izejas posmos.

Lai salīdzinātu atsevišķas spoles savā starpā, ērtāk ir izmantot parametru, kas definē aktīvos zudumus kā relatīvu vērtību, kas noteikta, salīdzinot enerģiju. W R , kas tiek pavadīts pretestībā R ~ harmonisko svārstību periodā ar maksimālu enerģiju W L , spole glabājas magnētiskajā laukā. Attieksme

W L , /W R =  L/2  R ~

un raksturo spoles kvalitāti. Tomēr, lai vienkāršotu aprēķinus, spoles parametrs parasti tiek uzskatīts par 2  reizes vairāk W L , /W R :

Q=  L/R ~ (2.3.1)

Šo daudzumu sauc kvalitātes faktors induktori.

Jo augstāks kvalitātes koeficients, jo mazāki zudumi spolē un augstāka tā kvalitāte. Nozīme J nosaka tinuma veida izvēle, rāmja materiāls, spoles konstrukcija un citu spoli apkārtējo daļu ietekme tās uzstādīšanas laikā iekārtā.

Atkarībā no uzskaitīto faktoru ietekmes REA izmantoto spoļu kvalitātes faktors parasti atrodas diapazonā 50...600 , un serdeņu klātbūtnē tas var būt augstāks.

Temperatūras induktivitātes koeficients. Mainot apkārtējās vides temperatūru, mainās tinuma stieples garums un diametrs, spoles rāmja izmēri, rāmja materiāla un izolācijas dielektriskā konstante utt. Tas noved pie spoles induktivitātes un tā kvalitātes faktora izmaiņām. Spoles induktivitātes atkarības no temperatūras mērs ir temperatūras induktivitātes koeficients (TKI), nosaka līdzīgi citiem temperatūras koeficientiem. Spolēm ar daudzslāņu tinumu TKI = (50...500)10 - 6 UZ, spolēm ar viena slāņa tinumu TCI ir ievērojami zemāks.

Lai palielinātu spoļu temperatūras stabilitāti, tiek piesūcināti to rāmji un izolācija, tiek izmantoti keramikas karkasi ar tinumiem, kas izgatavoti, sadedzinot sudrabu, un spoles ir noslēgtas. varam pieņemt, ka spoļu kvalitātes koeficients samazinās vidēji par 1 % katram 3°s temperatūras pieaugumu attiecībā pret to kvalitātes koeficientu plkst 20°С. mitruma iedarbība var izraisīt būtiskas izmaiņas (līdz 30 % ) pašu spoļu jaudas un kvalitātes koeficients. Parasti šīs izmaiņas ir atgriezeniskas, un pēc žāvēšanas vērtība q Un c l ņem gandrīz tādas pašas vērtības.