Реферат: Катушки индуктивности, дроссели и трансформаторы
μ с – действующая магнитная проницаемость.
Основным методом повышения проницаемости сердечника является придание ему такой формы, при которой магнитные силовые линии практически полностью проходят путь по магнитному материалу с высокой проницаемостью. Это, например, броневой сердечник (Рисунок 4в).
Индуктивность катушки с сердечником с зазором (Рисунок 4г):
L c = 12,6 ·10-3 S c W 2 μ с / lc = 12,6 S c W 2 μ н ·10-3 / lc (1+μ н l 3 /lc ),
где S c – площадь сечения сердечника.
Свойства катушек индуктивности при длительном функционировании
При длительном функционировании катушек индуктивности с сердечниками наиболее существенное влияние на их параметры оказывает сердечник.
Старение материала сердечника обычно описывается логарифмическим законом:
∆μ н ( t ) / μ н = β 0 lg t / t 0 .
Тогда для среднего значения
m [∆μ н ( t ) / μ н ] = m (β 0 ) lg t / t 0
где μ н – начальная магнитная проницаемость материала;
∆μ н (t) – отклонение магнитной проницаемости материала от начальной магнитной проницаемости;
β0 – случайный коэффициент, показывающийскорость изменения магнитной проницаемости материала для каждой реализации;
m (β 0 ) – математическое ожидание коэффициента, показывающего скорость изменения магнитной проницаемости материала;
t – время, в течение которого отсутствуют заметные изменения магнитной проницаемости.
Значения ∆μ н (t), β0, m (β 0 ), t 0 получают из результатов эксперимента. В рассматриваемом примере для тороидальных сердечников m (β 0 ) = 0,14% и t 0 = 50 ч.
Среднеквадратическое отклонение также можно рассматривать как изменяющееся по логарифмическому закону:
D 1/2 (∆μ н ( t ) / μ н )= D 1/2 (β 0 ) lg t / t 0 .
Изменение стабильности при длительной эксплуатации катушек индуктивности в основном определяется изменением магнитной проницаемости сердечника μ с . При небольших зазорах
μ с | = | μ н | (4) |
1+μ н ( l з / l c ) |
где l c – длина магнитной силовой линии;
l з – "длина" зазора;
μ н – номинальная магнитная проницаемость материала.
Следовательно, изменяя зазор, можно получить разные значения μ с <μ н, Относительное изменение индуктивности
∆ L c ( t )/ L c (t)/μ c
где L c и μ c – начальное значение индуктивности проницаемости сердечника;
∆ L c ( t ) и ∆μ c (t) – их отклонения во времени.
Для описания закономерностей отклонений ∆μ c и ∆ L c также следует воспользоваться логарифмической аппроксимацией. Тогда
∆ L c ( t ) / L c = ∆μ c (t) / μ c = β с lg t / t 0
где β с – случайный коэффициент, показывающий скорость изменения магнитной проницаемости сердечника и индуктивности катушки.
Применение ферритовых сердечников позволяет значительно повысить индуктивность, а, следовательно, добротность катушки, при неплохих показателях по стабильности (например, при среднем уходе по индуктивности на 0,5% за три года). При этом необходимо так выбирать материал сердечника, чтобы потери при частоте, на которой работает катушка, были пренебрежительно малы. По полученной μ c следует выбрать зазор, пользуясь (4).
Перспективы развития и использования катушек индуктивности в РЭА
Катушка индуктивности является элементом, сопряжение которого с интегральной схемой вызывает большие трудности. Основная причина состоит в сложности создания катушек малых габаритов с высокими индуктивностью и добротностью.
Все это объясняет наметившуюся тенденцию уменьшения количества катушек индуктивности в аппаратуре на интегральных схемах, не требующих катушек индуктивности, и замены их специальными схемами на транзисторах (гираторы).
Применительно к развитию катушек индуктивности общего назначения совершенствование их параметров в основном связано с новыми материалами, имеющими высокую магнитную проницаемость и стабильность на разных частотах, значительно превышающих по своим свойствам современные ферриты. Ферриты – магнитные материалы, представляющие собой соединение оксида железа (Fe2 O3 ) с оксидами других металлов: FeOFe2 O3 (феррит железа и другие материалы типа M2+ OFe2 O3 ), а также феррогранаты: Y3 Fe5 O12 и другие типа M2+ Fe12 O19 и RFeO3 , где R – редкоземельный элемент или Y, ортоферриты CaTiO3 .
Катушки связи
Связь между отдельными цепями и каскадами может осуществляться с помощью катушек связи. Основными параметрами катушек связи являются индуктивность и коэффициент индуктивности связи. Индуктивность рассчитывают, как и для катушек индуктивности.
Коэффициент индуктивной связи
k=M / | L1 L2 |