Курсовая работа: Экранированная катушка индуктивности: рабочая частота – 5 МГц; индуктивность - 20 мкГн

Для обеспечения стабильности катушки индуктивности в указанных условиях эксплуатации, а именно: В 3.1 по ГОСТ 15150-69, всеклиматическое исполнение подразумевает рабочий интервал температур от +45 до -10°С необходимо чтобы температурный коэфициент индуктивности был минимален.

При заданной величине индуктивности, равной 20 мкГн, целесообразно применить однослойную намотку медным обмоточным проводом типа ПЭВ -2 (ГОСТ 16186-74) на каркас цилиндрической формы из полистирола, имеющим небольшой температурным коэффициент расширения для обеспечения малого температурного коэффициента индуктивности.

В данной конструкции необходимо применить сердечник из карбонильного железа P-100, в качестве подстройки, т. к. экранирование повлечёт некоторое изменение индуктивности.

Для обеспечения годовой программы выпуска, равной 1000 штук, необходимо сравнительно невысокая технологичность, но количество операций по сборке катушки индуктивности должно быть оптимальным.

2. ОБЗОР АНАЛОГИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Величина индуктивности промышленных катушек индуктивности колеблется в пределах от сотых долей до сотен микрогенри. Должна обеспечиваться точность в пределах 0,3...0,5%. На практике применяются катушки индуктивности цилиндрические и кольцевые. Для обеспечения высокой добротности в качестве каркаса используется керамика. Конструктивно керамические катушки представляют собой цилиндр на который наносится обмотка. В настоящее время применяются катушки индуктивности с каркасами из вакуумной керамики. Для уменьшения ТКИ и диэлектрических потерь каркасы имеют ребристую поверхность. Материалом для каркасов служит керамика и пресс- материал ДСВ-2Р-2М. Используются каркасы диаметром от 10...30 мм.

Катушки на керамических каркасах изготавливают тремя способами:

1) на каркас наматывают с натяжением медный провод;

2) на горячий каркас наматывают с натяжением медную ленту;

3) на каркас наносят воженное серебро в виде витков обмотки и покрывают их гальвано способом слоем меди.

Практически величина добротности находится в пределах 100...1000, лучшая добротность однослойных цилиндрических катушек достигается при . Величина добротности зависит от частоты, геометрических размеров и конструкции, числа витков и типа провода. Так, на частотах до 3...4 МГц преимущественно следует использовать провод типа литцендрат (ЛЭШО, ЛЭЛО, ЛЭВ, ЛЭТ), так как это позволяет получить более высокую добротность. При более высоких частотах применяют одножильный провод (ПЭВ, ПЭМ, ПЭЛО, ПЭЛ)

Добротность катушек на кольцевых каркасах относительно меньше, чем у таких же катушек на цилиндрических каркасах.

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКИЙ РАСЧЕТ КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ

Создание оптимальной катушки индуктивности является довольно сложной задачей из-за противоречивого характера предъявляемых к ним требованиям и состоит в следующем:

1) выбор материала и обоснование конструкции;

2) расчета числа витков;

3) определение конструктивных размеров и уточнение электрических параметров конструкции.

3.1 Выбор материала и обоснование конструкции

Материал, из которого изготовлена обмотка катушки индуктивности, должен обладать низким удельным сопротивлением и сравнительно не большим коэффициентом линейного расширения. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяет медь имея:

;.

Намотку следует осуществлять проводом типа ПЭВ, так как он применяется на высоких частотах. Примем к расчету следующий провод:

ПЭВ-2 ГОСТ 16186 – 74.

Данный тип провода выбран из следующих соображений; при увеличении частоты глубина проникновения токов уменьшается, этот процесс, для средней частоты рабочего диапазона равный 5 МГц, можно описать как

,

отсюда следует, что нет смысла для данного рабочего диапазона использовать провод большего диаметра.

В качестве материала каркаса используем полистирол диаметром 10мм.

Конструкция катушки индуктивности определяется назначением и условиями эксплуатации. Так для данной катушки индуктивности (данные которой приведены в техническом задании) нужно указать ряд конструктивных решений:

1) выполнить обмотку на каркасе с сердечником – это даст возможность подстройки величины индуктивности, в зависимости от того магнитный или немагнитный сердечник величина добротности увеличится либо уменьшится;

2) выполнить экранирование катушки индуктивности – это конструктивное решение снизит влияние внешних полей, уменьшит добротность.