Kako so naviti induktorji?

Induktor je eno od vezij v verigi radijskih inženirskih naprav. Uporablja se pri izdelavi mikrovalovnih pečic, transformatorjev za avtonomne postaje, sprejemne in oddajne opreme ter druge vrste električne opreme.

Načelo delovanja induktorja

Ko se na induktor dovaja električna energija, bo tok postopoma naraščal. Ko energija preneha teči, se bo napetost v tuljavi močno povečala in nato začela postopoma slabeti. Moč toka v tokokrogu se ne more spremeniti v trenutku. Na tem temelji prvi komutacijski zakon.

Obstajajo različne vrste induktorjev z magnetnim jedrom: običajno so to feritne ali železne plošče ali obročasta jedra, ki veljajo za najučinkovitejše prevodnike toka. Tuljave z nemagnetnim jedrom so strukture, ki so znotraj votle, torej brez jedra.

Materiali za izdelavo tuljave

1. Bakreno izolirane žice različnih delov;
2. Plastični valj;
3. Majhna jeklena plošča;
4. Mikrometer;
5. Ravnilo;
6. Karton ali organsko steklo;
7. Poseben stroj za navijanje žic na kolut (če je na voljo, vendar lahko brez njega).

Kako naviti induktor

Pri navijanju induktorja doma ne uporabljajte običajnega bakrena žica, vzemite le izoliranega, sicer bo celoten postopek preprosto izgubil pomen.

1. Odločite se za namen tuljave.
   • Če potrebujete nizkofrekvenčno tuljavo, uporabite jedro v obliki jeklene plošče. Za visokofrekvenčno napravo ne potrebujete jedra.
2. Za navijanje uporabite izolirano bakreno žico, po možnosti z izolacijo iz emajla (v ozkopasovnih filtrih se uporablja nasedla žica - sestavljena je iz več žic, zvitih skupaj).
3. Z mikrometrom določite premer žice, ki jo morate naviti na kolut.
   • Če te naprave nimate, lahko zahtevano velikost ugotovite na naslednji način: na svinčnik navijte več deset zavojev žice in z ravnilom izmerite dolžino navitja. Nato dobljeno število delite s številom zavojev, ki ste jih naredili. Na ta način boste dobili premer, ki ga potrebujete.
4. Naredite osnovo za tuljavo.
   • To je lahko izdelano iz kartona, pleksi stekla ali filma, zvitega v zvitek.
5. Navijte žico na kolut.

To dejanje se lahko izvede ročno ali na posebnem stroju. Žica mora biti navita po principu "obrat za zavoj". Več zavojev naredite, višje bodo induktivne lastnosti tuljave.

Zdaj veste, kako se navijajo induktorji, in to lahko uporabite doma za popravilo ali izdelavo lastnih električnih naprav.

Vsak ljubitelj izdelave elektronskih naprav se je že večkrat srečal s potrebo po navijanju induktorja ali induktorja. V diagramih seveda navajajo število navitij tuljave in s katero žico, toda kaj storiti, če navedenega premera žice ni na voljo, vendar je veliko debelejša ali tanjša??

Povedal vam bom, kako to storiti na svojem primeru.
Hotel sem narediti ta diagram. Podatki o navijanju tuljav so navedeni v diagramu (6 obratov žice 0,4 na 2 mm okvirju), ti podatki o navijanju ustrezajo 47nH-nano Henryju, vse bi bilo v redu, vendar je bila moja žica 0,6 mm. Pomoč sem našel v programu Coil32.

Odprite program

Na dnu vidimo, da lahko program izračuna skoraj vsako tuljavo. Na seznamu morate samo izbrati tistega, ki ga potrebujete, izberite (enoplastna tuljava od zavoja do zavoja)

Pojdite v nastavitve in kliknite Možnosti

V oknu, ki se prikaže, izberite nGn

Vrnimo se k našemu diagramu, na primer, nisem vam povedal, kakšna je induktivnost tuljav in imate samo podatke o navitju, kako lahko zdaj ugotovimo, kakšna je njihova induktivnost??

Da bi to naredili, vstavimo podatke teh nam znanih tuljav v okna, izberemo dolžino navitja, dokler izračuni ne sovpadajo z našimi podatki.

In tako so izračuni pokazali, da je dolžina navitja 3,1 mm pri 6 obratih žice 0,4, na trnu 2 mm. in induktivnost je 47nH.
Zdaj smo nastavili premer naše žice na 0,6 mm.

Toda zdaj je induktivnost majhna, kar pomeni, da začnemo povečevati dolžino navitja, na primer, izkazalo se je, da je 5,5 mm

To je vse, tuljava je pripravljena.

Če pa ste na primer že jedkali plošče, vendar je velikost kontaktov za tuljavo ostala enaka, to je za tuljavo z dolžino navitja 3 mm, vendar ste na koncu dobili 5,5 mm (veliko več in spajkanje 3 takih tuljav eno ob drugi bo problematično)

To pomeni, da moramo zmanjšati našo tuljavo, postaviti premer okvirja v okno ne 2 mm, ampak 4 mm. In naša tuljava z 0,6 mm žico se zmanjša v dolžino s 5,5 mm na 3 mm in število ovojev je 3,5, +/- 1-2 nH ne bo igralo velike vloge, lahko pa zlahka spajkamo naše induktorje.

To je vse, upam, da vam bo moj članek pomagal. V tem programu lahko izračunate različne tuljave, s seznama izberete tisto, ki jo potrebujete, in vse se bo izšlo.

Torej, dragi prijatelji, če ste tukaj, potem se verjetno sprašujete, kako deluje induktor (dušilka). Njihovih vrst je zelo veliko in včasih se med seboj tako razlikujejo ali obratno, tako so podobni navadnemu transformatorju, da to ni takoj očitno. Videti je nekako takole:

In na diagramu je prikazano takole:

Tuljava se uporablja za številne namene:

• zatiranje motenj;
• shranjevanje energije;
• ustvarjanje magnetnih polj.

Tuljava je izdelana v obliki spiralnih navitij enožilnega ali večžilnega prevodnika okoli glavne cilindrične palice.
-
Lastnosti induktorja:

• Upornost tuljave se poveča z naraščajočo frekvenco toka, ki teče skozi njo;
• Hitrost spremembe toka skozi tuljavo je omejena in je določena z induktivnostjo tuljave.

Shema delovanja tuljave;

---
Izdelajmo svoj induktor!
B je magnetno polje, I je jakost toka.

Najprej vzemimo to žico in jo naredimo v spiralo.

Dovajajmo elektriko do koncev naše tuljave! Naredimo prve zaključke o delovanju naše naprave, če se električni tok neprekinjeno dovaja v tuljavo, se bo njegova moč postopoma povečevala. tok, potem se bo njegova moč v tuljavi močno povečala in postopoma zmanjšala na nič.

Obstajata dve vrsti tuljav:

Z nemagnetnim in magnetnim jedrom.
Kakšno tuljavo smo dobili? Tako je, zrak je nemagnetno jedro. Take tuljave so običajno navite na papirnato cev in se uporabljajo, če induktivnost ne presega 5 millihenryjev.
--
In tako izgledajo tuljave z magnetnim ali železnim jedrom:

Jedro bistveno poveča trdnost tuljave...
In to je tipičen predstavnik te vrste transformatorja:

Ima samo dve razliki od tuljav z magnetnim jedrom:

1. Ima železno jedro, ker ima visoko induktivnost.
2. Ima primarno in sekundarno navitje.

----
No, to je vse, dragi prijatelji, upam, da vam je bil všeč moj članek, v katerem sem govoril o tem, kaj je induktor in kako ga narediti sami.

--------
Griguz_Piguz

Da bi ustvarili magnetno polje in zgladili motnje in impulze v njem, se uporabljajo posebni hranilni elementi. Induktorji v tokokrogih AC in DC se uporabljajo za shranjevanje določene količine energije in omejevanje električne energije.

Oblikovanje

Glavni namen induktorjev GOST 20718-75 je kopičenje električne energije v magnetnem polju za akustiko, transformatorje itd. Uporabljajo se za razvoj in konstrukcijo različnih selektivnih vezij in električnih naprav. Njihova funkcionalnost, velikost in področje uporabe so odvisni od zasnove (material, število obratov), ​​prisotnosti okvirja. Naprave izdelujejo v tovarnah, lahko pa jih naredite sami. Domači elementi so po zanesljivosti nekoliko slabši od profesionalnih, vendar so večkrat cenejši.

Fotografija - diagram

Okvir induktorja je izdelan iz dielektričnega materiala. Okoli njega je navit izoliran vodnik, ki je lahko enožilni ali večžilni. Glede na vrsto navitja so:

1. Spirala (na feritnem obroču);
2. vijak;
3. Vijačno-spiralna ali kombinirana.

Pomembna lastnost induktorja za električni diagrami je, da ga je mogoče naviti v več plasteh ali enotno, tj. z ostanki, če se uporablja debel vodnik, se element lahko navije brez okvirja, če je tanek, pa samo na okvir. Ti induktorski okvirji so različnih prerezov: kvadratni, okrogli, pravokotni. Nastalo navitje lahko vstavite v posebno ohišje katere koli električne naprave ali pa ga uporabite odprto.

Fotografija - oblikovanje domačega elementa

Jedra se uporabljajo za povečanje induktivnosti. Odvisno od namena elementa se material palice razlikuje:

1. S feromagnetnimi in zračnimi jedri se uporabljajo pri visokih tokovnih frekvencah;
2. Jekleni se uporabljajo v okoljih z nizko napetostjo.

Glede na načelo delovanja obstajajo naslednje vrste:

1. Kontura. Uporabljajo se predvsem v radijski tehniki za ustvarjanje nihajnih vezij na ploščah in delujejo skupaj s kondenzatorji. Povezava uporablja serijsko povezavo. to sodobna različica Teslova tuljava z ravno konturo;
2. Variometri. To so visokofrekvenčne nastavljive tuljave, katerih induktivnost je mogoče po potrebi nadzorovati z dodatnimi napravami. Predstavljajo povezavo dveh ločenih tuljav, od katerih je ena gibljiva, druga pa ne;
3. Twin in tuning dušilke. Glavne značilnosti teh tuljav: nizka odpornost na enosmerni tok in visoka odpornost na izmenični tok. Dušilke so sestavljene iz več tuljav, povezanih z navitji. Pogosto se uporabljajo kot filter za različne radijske naprave, nameščene za nadzor motenj v antenah itd.;
4. Komunikacijski transformatorji. Njihovo značilnost oblikovanja je, da sta na eno palico nameščeni dve ali več tuljav. Uporabljajo se v transformatorjih za zagotavljanje specifične povezave med posameznimi komponentami naprave.

Označevanje induktorjev je določeno s številom ovojev in barvo ohišja.

Fotografija – označevanje

Princip delovanja

Shema delovanja aktivnih induktorjev temelji na dejstvu, da se vsak posamezen obrat navitja seka z magnetnimi silnicami. to električni element potrebno za izločanje električna energija iz vira energije in ga pretvorite v shranjevanje v obliki električno polje. V skladu s tem, če se tok tokokroga poveča, se magnetno polje razširi, če pa se zmanjša, se polje vedno skrči. Ti parametri so odvisni tudi od frekvence in napetosti, vendar na splošno ostane učinek nespremenjen. Vklop elementa povzroči fazni premik toka in napetosti.

Fotografija - princip delovanja

Poleg tega imajo induktivne (okvirne in brez okvirja) tuljave lastnost samoindukcije, njen izračun je narejen na podlagi podatkov nominalne mreže. V večslojnih in enoslojnih navitjih se ustvari napetost, ki je nasprotna napetosti električni tok. To se imenuje EMF; določanje elektromotorne magnetne sile je odvisno od vrednosti induktivnosti. Lahko se izračuna z uporabo Ohmovega zakona. Omeniti velja, da se ne glede na omrežno napetost upor v induktorju ne spremeni.

Fotografija - povezava posameznih sponk elementov

Povezavo med induktivnostjo in konceptom (spremembo) emf lahko najdemo s formulo ε c = – dФ/dt = – L*dI/dt, kjer je ε vrednost samoindukcijske emf. In če je hitrost spremembe električne energije enaka dI/dt = 1 A/c, potem je L = ε c.

Video: izračun induktorja

Izračun

Formula – formula nihajnega kroga

Kjer je L sam element, ki akumulira magnetno energijo.

Istočasno se obdobje prostih nihanj tega vezja izračuna z:

Formula – perioda prostih nihanj

Kjer je C kondenzator, reaktivni element vezja, ki shranjuje električno energijo v določenem vezju. Količina induktivne reaktanse v takem vezju se izračuna z X L = U/I. Tukaj je X kapacitivnost. Pri izračunu upora so glavni parametri tega elementa vstavljeni v primer.

Induktivnost solenoida je določena s formulo:

Formula - induktivnost elektromagnetne tuljave

Poleg tega je raven induktivnosti v določeni meri odvisna od temperature na plošči. Vzporedna povezava več delov, spremembe gostote in velikosti navitij in drugi parametri vplivajo na osnovne lastnosti tega elementa.

Foto – temperaturna odvisnost

Če želite izvedeti parametre induktorja, lahko uporabite različne metode: merite z multimetrom, preizkusite z osciloskopom, preverite ločeno z ampermetrom ali voltmetrom. Te možnosti so zelo priročne, ker kot reaktivne elemente uporabljajo kondenzatorje, katerih električne izgube so zelo majhne in se morda ne bodo upoštevale pri izračunih. Včasih se za poenostavitev naloge uporablja poseben program za izračun in merjenje potrebnih parametrov. To vam omogoča, da bistveno poenostavite izbiro potrebnih elementov za vezja.

Induktorje (SMD 150 μH in druge) in žice za njihovo navijanje lahko kupite v kateri koli trgovini z električno opremo, njihova cena se giblje od 2 dolarjev do več deset.

Kaj mislite z besedo "kolut"? No ... to je verjetno kakšna "figa", na kateri so niti, ribiška vrvica, vrv, karkoli! Induktorska tuljava je popolnoma enaka stvar, le da je namesto niti, ribiške vrvice ali česar koli drugega tam navita navadna bakrena žica v izolaciji.

Izolacija je lahko izdelana iz prozornega laka, PVC izolacije ali celo tkanine. Trik je v tem, da kljub temu, da so žice v induktorju zelo blizu ena drugi, še vedno izolirani drug od drugega. Če navijate induktorske tuljave z lastnimi rokami, v nobenem primeru ne pomislite na uporabo navadne gole bakrene žice!

Induktivnost

Vsak induktor ima induktivnost. Induktivnost tuljave se meri v Henry(Gn), označeno s črko L in se meri z LC-metrom.

Kaj je induktivnost? Če električni tok teče skozi žico, bo okoli sebe ustvaril magnetno polje:

Kje

B – magnetno polje, Wb

JAZ -

Vzemimo to žico in jo navijmo v spiralo ter na njene konce dajmo napetost

In dobimo to sliko z magnetnimi silnicami:

Grobo rečeno, več kot magnetnih sil prečka območje tega solenoida, v našem primeru območje valja, večji bo magnetni pretok (F). Ker skozi tuljavo teče električni tok, to pomeni, da skozi njo teče tok s tokovno jakostjo (JAZ), in koeficient med magnetnim pretokom in jakostjo toka se imenuje induktivnost in se izračuna po formuli:

Z znanstvenega vidika je induktivnost sposobnost pridobivanja energije iz vira električnega toka in njenega shranjevanja v obliki magnetnega polja. Če se tok v tuljavi poveča, se magnetno polje okoli tuljave razširi, če pa se tok zmanjša, se magnetno polje skrči.

Samoindukcija

Induktor ima tudi zelo zanimiva lastnina. Ko na tuljavo dovedemo konstantno napetost, se v tuljavi za kratek čas pojavi nasprotna napetost.

Ta nasprotna napetost se imenuje Samoinducirana emf. To je odvisno od vrednosti induktivnosti tuljave. Zato v trenutku, ko je na tuljavo priključena napetost, tok postopoma spremeni svojo vrednost od 0 do določene vrednosti v delčku sekunde, ker napetost v trenutku, ko je električni tok priključen, spremeni svojo vrednost tudi od nič do stalne vrednosti. Po Ohmovem zakonu:

Kje

jaz– jakost toka v tuljavi, A

U– napetost v tuljavi, V

R– upor tuljave, Ohm

Kot lahko vidimo iz formule, se napetost spremeni od nič do napetosti, dovedene v tuljavo, zato se bo tudi tok spremenil od nič do neke vrednosti. Tudi upor tuljave za DC je konstanten.

In drugi pojav v induktorju je, da če odpremo tokokrog med induktorjem in tokovnim virom, se bo naš samoindukcijski emf dodal napetosti, ki smo jo že uporabili na tuljavi.

To pomeni, da takoj, ko prekinemo tokokrog, je napetost na tuljavi v tistem trenutku lahko večkrat večja, kot je bila pred pretrganjem tokokroga, in jakost toka v tokokrogu bo tiho padla, saj samoindukcija emf bo vzdrževal padajočo napetost.

Naredimo prve zaključke o delovanju induktorja, ko se vanj dovaja enosmerni tok. Ko se v tuljavo dovaja električni tok, se bo jakost toka postopoma povečevala, in ko bo električni tok odstranjen iz tuljave, se bo jakost toka gladko zmanjšala na nič. Skratka, jakost toka v tuljavi se ne more spremeniti v trenutku.

Vrste induktorjev

Induktorji so razdeljeni predvsem v dva razreda: z magnetnim in nemagnetnim jedrom. Spodaj na fotografiji je tuljava z nemagnetnim jedrom.

Toda kje je njeno jedro? Zrak je nemagnetno jedro :-). Takšne tuljave lahko navijemo tudi na kakšno valjasto papirnato cev. Induktivne tuljave z nemagnetnim jedrom se uporabljajo, če induktivnost ne presega 5 milihenrijev.

In tukaj so induktorji z jedrom:

Uporabljajo se predvsem jedra iz feritnih in železnih plošč. Jedra znatno povečajo induktivnost tuljav. Jedra v obliki obroča (toroidna) vam omogočajo, da dobite večjo induktivnost kot samo cilindrična jedra.

Za srednje induktivne tuljave se uporabljajo feritna jedra:

Tuljave z visoko induktivnostjo so izdelane kot transformator z železnim jedrom, vendar z enim navitjem, za razliko od transformatorja.

dušilke

Obstaja tudi posebna vrsta induktorja. To so t.i. Induktor je induktor, katerega naloga je ustvariti visoko odpornost na izmenični tok v tokokrogu, da se zaduši visokofrekvenčni tok.

Enosmerni tok prehaja skozi induktor brez težav. Zakaj se to zgodi, si lahko preberete v tem članku. Običajno so dušilke priključene v napajalna vezja ojačevalnih naprav. Dušilke so zasnovane za zaščito napajalnikov pred visokofrekvenčnimi signali (RF signali). Pri nizkih frekvencah (LF) se uporabljajo v napajalnih tokokrogih in imajo običajno kovinska ali feritna jedra. Spodaj na fotografiji so močnostne dušilke:

Obstaja še ena posebna vrsta dušilk - to. Sestavljen je iz dveh nasprotno navitih induktorjev. Zaradi nasprotnega navitja in medsebojne indukcije je učinkovitejši. Dvojne dušilke se pogosto uporabljajo kot vhodni filtri za napajalnike, pa tudi v avdio tehnologiji.

Poskusi s tuljavo

Od katerih dejavnikov je odvisna induktivnost tuljave? Naredimo nekaj poskusov. Navil sem tuljavo z nemagnetnim jedrom. Njegova induktivnost je tako majhna, da mi LC meter kaže nič.

Ima feritno jedro

Začnem vstavljati tuljavo v jedro do samega roba

LC-meter kaže 21 mikrohenrijev.

Tuljavo vstavim v sredino ferita

35 mikrohenrijev. Že bolje.

Še naprej vstavljam tuljavo na desni rob ferita

20 mikrohenrijev. Zaključujemo Največja induktivnost na cilindričnem feritu se pojavi v njegovi sredini. Zato, če navijate na valj, poskusite naviti v sredino ferita. Ta lastnost se uporablja za gladko spreminjanje induktivnosti v spremenljivih induktorjih:

Kje

1 – to je okvir tuljave

2 – to so zavoji tuljave

3 – jedro, ki ima na vrhu utor za majhen izvijač. Z vijačenjem ali odvijanjem jedra s tem spreminjamo induktivnost tuljave.

Induktivnost je postala skoraj 50 mikrohenrijev!

Poskusimo poravnati zavoje skozi ferit

13 mikrohenrijev. Sklepamo: Za največjo induktivnost mora biti tuljava navita "ovitek do zavoja".

Zmanjšajmo obrate tuljave za polovico. Bilo je 24 orbit, zdaj jih je 12.

Zelo nizka induktivnost. Zmanjšal sem število ovojev za 2-krat, induktivnost se je zmanjšala za 10-krat. Zaključek: manjše kot je število ovojev, manjša je induktivnost in obratno. Induktivnost se med obrati ne spreminja linearno.

Poskusimo s feritnim obročem.

Merimo induktivnost

15 mikrohenrijev

Premaknimo tuljavo zasuke drug od drugega

Izmerimo še enkrat

Hmm, tudi 15 mikrohenrijev. Sklepamo: Razdalja od zavoja do zavoja pri toroidnem induktorju ne igra nobene vloge.

Naredimo več zavojev. Bili so 3 obrati, zdaj jih je 9.

Merimo

Vau! Povečal število obratov za 3-krat, induktivnost pa za 12-krat! Zaključek: Induktivnost se med obrati ne spreminja linearno.

Če verjamete formulam za izračun induktivnosti, induktivnost je odvisna od "obratov na kvadrat". Te formule ne bom objavil tukaj, ker ne vidim potrebe. Rekel bom le, da je induktivnost odvisna tudi od parametrov, kot so jedro (iz katerega materiala je izdelano), površina preseka jedra in dolžina tuljave.

Oznaka na diagramih

Zaporedna in vzporedna vezava tuljav

pri serijsko povezavo induktivnosti, bo njihova skupna induktivnost enaka vsoti induktivnosti.

In kdaj vzporedna povezava dobimo tole:

Pri povezovanju induktivnosti je treba narediti naslednje: Pravilo je, da morajo biti na tabli prostorsko razporejeni. To je posledica dejstva, da ko so blizu drug drugega magnetna polja bodo vplivali drug na drugega, zato bodo odčitki induktivnosti nepravilni. Ne postavljajte dveh ali več toroidnih tuljav na eno železno os. To lahko povzroči nepravilne odčitke skupne induktivnosti.

Povzetek

Induktor ima zelo pomembno vlogo v elektroniki, zlasti v opremi za oddajnike in oddajnike. Na induktorskih tuljavah so zgrajene tudi različne vrste elektronske radijske opreme, v elektrotehniki pa se uporablja tudi kot omejevalnik prenapetosti toka.

Fantje iz Soldering Iron so posneli zelo dober video o induktorju. Svetujem vam, da pogledate obvezno: