Cewka indukcyjna: urządzenie, zasada działania, cel

Cewki indukcyjne są szeroko stosowane w elektrotechnice jako magazynowanie energii, obwody oscylacyjne, ograniczanie prądu. Dlatego można je znaleźć wszędzie, od przenośnej elektroniki po podstacje w postaci gigantycznych reaktorów. W tym artykule powiemy Ci, czym jest cewka indukcyjna, a także jak działa i wiele więcej.

Definicja i zasada działania

Cewka indukcyjna to cewka z izolowanym przewodnikiem zwiniętym lub w inny sposób zwiniętym. Główne cechy i właściwości: wysoka indukcyjność przy małej pojemności i rezystancji czynnej.

Magazynuje energię w polu magnetycznym. Na poniższym rysunku widać jego konwencjonalne oznaczenie graficzne na schemacie (UGO) w różnych typach i celach funkcjonalnych.

Może być z rdzeniem lub bez. Jednocześnie z rdzeniem indukcyjność będzie wielokrotnie większa, niż gdyby jej tam nie było. Wielkość indukcyjności zależy również od materiału, z którego wykonany jest rdzeń. Rdzeń może być lity lub otwarty (z przerwą).

Przypomnijmy jedno z praw komutacji:

Prąd w cewce nie może zmienić się natychmiast.

Oznacza to, że cewka jest rodzajem elementu bezwładności w obwodzie elektrycznym (reaktancja).

Porozmawiajmy, jak działa to urządzenie? Im większa indukcyjność, tym bardziej zmiana prądu będzie opóźniona w stosunku do zmiany napięcia, aw obwodach prądu przemiennego faza prądu będzie opóźniona w stosunku do fazy napięcia.

Jest to zasada działania cewek indukcyjnych - akumulacja energii i opóźnienie frontu wzrostu prądu w obwodzie.

Oznacza to również następujący fakt: w przypadku rozwarcia obwodu w obwodzie o wysokiej indukcyjności, napięcie na kluczu wzrasta i tworzy się łukjeśli kluczem jest półprzewodnik, to się psuje. Aby temu zaradzić, stosuje się łańcuchy amortyzujące, najczęściej od rezystor oraz kondensatorzainstalowany równolegle do klucza.

Rodzaje i rodzaje cewek

Konstrukcja cewki może się różnić w zależności od zastosowania i częstotliwości obwodu.

Według częstotliwości można go warunkowo podzielić na:

• Niska częstotliwość. Przykładem jest dławik świetlówki, transformator (każde uzwojenie jest cewką indukcyjną), dławik, filtry EMI. Rdzenie najczęściej wykonywane są ze stali elektrotechnicznej, do obwodów prądu przemiennego z blach (rdzeń laminowany).
• Wysoka częstotliwość. Na przykład zapętlone cewki odbiorników radiowych, cewki komunikacyjne wzmacniaczy sygnału, dławiki magazynujące i wygładzające zasilaczy impulsowych. Ich rdzeń jest zwykle wykonany z ferrytu.

Konstrukcja różni się w zależności od charakterystyki cewki, na przykład uzwojenie może być jednowarstwowe i wielowarstwowe, nawijane zwojowo lub ze skokiem. Skok między zwojami może być stały lub progresywny (zmienny na długości cewki). Sposób nawijania i konstrukcja wpływa na ostateczne wymiary produktu.

Osobno warto porozmawiać o tym, jak ułożona jest cewka o zmiennej indukcyjności, nazywane są również wariometrami. W praktyce można znaleźć różne rozwiązania:

• Rdzeń może się poruszać względem uzwojenia.
• Dwa uzwojenia znajdują się na jednym rdzeniu i są połączone szeregowo, podczas ruchu zmieniają się wzajemna indukcja i sprzężenie indukcyjne.
• Same zwoje do strojenia pętli mogą się rozsuwać lub zwężać przy zbliżaniu się do siebie (im gęstsze uzwojenie, tym większa indukcyjność).

Itp. W tym przypadku część ruchoma nazywa się wirnikiem, a część nieruchoma nazywa się stojanem.

Sposób nawijania też jest inny, np. filtry z tłumikiem przeciwuzwojenia zakłócenia sieciowei uzwojone z jednej strony (uzwojenie dopasowane) tłumią szum różnicowy.

Do czego służą i do czego służą

W zależności od miejsca zastosowania cewki indukcyjnej i jej cech funkcjonalnych można ją inaczej nazwać: dławiki, solenoidy itp. Przyjrzyjmy się, czym są cewki indukcyjne i ich zakres.

dławiki. Zwykle tak zwane urządzenia ograniczające prąd, zakres zastosowania:

• W statecznikach do zapłonu i zasilania lamp wyładowczych.
• Do filtrowania szumów. W zasilaczach - filtr zakłóceń elektromagnetycznych z podwójnym dławikiem na wejściu zasilacza komputerowego, pokazany na zdjęciu poniżej. Stosowany również w sprzęcie akustycznym i nie tylko.
• Do filtrowania określonych częstotliwości lub pasm częstotliwości, na przykład w głośnikach (w celu podziału częstotliwości na odpowiednie głośniki).
• Podstawą w przetwornikach impulsowych jest zasobnik energii.

Dławiki ograniczające prąd - stosowane do ograniczania prądów zwarciowych na liniach elektroenergetycznych.

Notatka: dławiki i reaktory muszą mieć niską rezystancję, aby zmniejszyć nagrzewanie i straty.

cewki indukcyjne. Są używane w połączeniu z kondensatorem w obwodzie oscylacyjnym. Częstotliwość rezonansowa jest dopasowywana do częstotliwości odbioru lub transmisji w komunikacji radiowej. Muszą mieć wysoki współczynnik Q.

Wariometry. Jak wspomniano, są to przestrajalne lub zmienne cewki indukcyjne. Najczęściej są używane w tych samych obwodach oscylacyjnych do precyzyjnego dostrojenia częstotliwości rezonansowej.

Solenoid - to nazwa cewki, której długość jest znacznie większa niż średnica. Powoduje to powstanie jednolitego pola magnetycznego wewnątrz elektromagnesu. Najczęściej elektrozawory służą do wykonywania prac mechanicznych - ruchu postępowego. Takie produkty nazywane są również elektromagnesami.

Zastanów się, gdzie są używane solenoidy.

Może to być aktywator zamka w samochodzie, którego pręt jest cofany po przyłożeniu napięcia do elektromagnesu, oraz dzwonek i różne uruchamiające urządzenia elektromechaniczne, takie jak zawory, magnesy podnoszące na hutach produkcje.

W przekaźniku styczniki oraz przystawki elektromagnes działa również jako elektromagnes napędzający styki zasilania. Ale w tym przypadku częściej nazywa się to po prostu cewką lub cewką przekaźnika (odpowiednio rozrusznik, stycznik), jak wygląda na przykładzie małego przekaźnika, który widzisz poniżej.

Anteny pętlowe i pierścieniowe. Ich celem jest przesyłanie sygnałów radiowych. Stosowany w immobilizerach samochodowych, wykrywaczach metali i komunikacji bezprzewodowej.

Grzejniki indukcyjne, wtedy nazywa się to cewką indukcyjną, zamiast rdzenia umieszcza się ogrzewany korpus (zwykle metal).

główne parametry

Główne cechy cewki indukcyjnej to:

1. Indukcyjność.
2. Wytrzymałość prądowa (w celu doboru odpowiedniego elementu podczas naprawy i projektowania należy to wziąć pod uwagę).
3. Rezystancja strat (w przewodach, w rdzeniu, w dielektryku).
4. Współczynnik Q to stosunek reaktancji do czynnej rezystancji.
5. Pojemność pasożytnicza (w uproszczeniu pojemność między zwojami).
6. Współczynnik temperaturowy indukcyjności - zmiana indukcyjności, gdy element jest ogrzewany lub chłodzony.
7. Współczynnik temperaturowy współczynnika jakości.

Cechowanie

Aby wyznaczyć wartość cewki indukcyjnej, użyj kodowania literowego lub kolorowego. Istnieją dwa rodzaje liternictwa.

1. Oznaczenie mikrogatunkowe.
2. Oznaczenie za pomocą zestawu liter i cyfr. Litera r jest używana zamiast kropki dziesiętnej, litera na końcu oznaczenia oznacza tolerancję: D = ± 0,3 nH; J = ± 5%; K = ± 10%; M = ± 20%.

Kodowanie kolorami można rozpoznać w taki sam sposób, jak na rezystorach. Użyj tabeli, aby rozszyfrować kolorowe paski lub pierścienie na elemencie. Pierwszy pierścień jest czasami szerszy niż pozostałe.

Na tym kończymy rozważanie, czym jest cewka indukcyjna, z czego składa się i dlaczego jest potrzebna. Na koniec zalecamy obejrzenie przydatnego filmu na temat artykułu:

Powiązane materiały:

• Jak zrobić kocioł indukcyjny własnymi rękami
• Co to jest samoindukcja
• Kalkulator cewki indukcyjnej

Autor: Aleksiej Bartosz