Elektrikli kısma - çalışma prensibi ve kullanım örnekleri

Girişimi bastırmak, akım dalgalarını yumuşatmak, bir bobinin veya çekirdeğin manyetik alanında enerji depolamak, bir devrenin parçalarını yüksek frekansta birbirinden izole etmek için kullanılan bir indüktöre bobin veya reaktör denir (Almanca drosseln'den - sınır, kama).

Bu nedenle, bir elektrik devresindeki bobinin asıl amacı, belirli bir frekans aralığında akımı kendi üzerinde tutmak veya bir manyetik alanda belirli bir süre enerji biriktirmektir.

Fiziksel olarak bobindeki akım hemen değişemez, sınırlı bir süre alır, — doğrudan bu konumu takip eder Lenz kuralından.

Bobinden geçen akım anında değişebiliyorsa, bobin boyunca sonsuz bir voltaj görünecektir. Bobinin kendi endüktansı, akım değiştiğinde kendi başına bir voltaj oluşturur. kendi kendine indüksiyonun EMF'si… Bu sayede jikle akımı yavaşlatır.

Devredeki akımın değişken bileşenini bastırmak gerekirse (ve gürültü veya titreşim, değişken bileşene yalnızca bir örnektir), o zaman böyle bir devreye bir jikle takılır — bobingirişim frekansındaki akım için önemli bir endüktif dirence sahip olan. Yola bir bobin takılırsa, ağdaki dalgalanmalar büyük ölçüde azaltılacaktır. Benzer şekilde, devrede çalışan farklı frekanslardaki sinyaller birbirinden ayrılabilir veya izole edilebilir.

Radyo mühendisliğinde, elektrik mühendisliğinde, mikrodalga teknolojisinde, hertz'den gigahertz'e kadar birimlerin yüksek frekanslı akımları kullanılır. 20 kHz içindeki düşük frekanslar, ses frekanslarını, ardından 100 kHz'e kadar ultrasonik aralığı ve son olarak 100 kHz'in üzerindeki HF ve mikrodalga aralığını, birimler, onlarca ve yüzlerce MHz'yi ifade eder.

Yani gaz kelebeği kendinden indüksiyon bobini, belirli alternatif akımlar için büyük bir endüktif direnç olarak kullanılır.

Şok bobininin düşük frekanslı akımlara karşı büyük bir endüktif dirence sahip olması gerekiyorsa, büyük bir endüktansa sahip olması gerekir ve bu durumda çelik çekirdekli yapılır. Yüksek frekanslı bir bobin (yüksek frekanslı akımlara karşı yüksek direnci temsil eder) genellikle çekirdeksiz yapılır.

Düşük frekans bobini Demir bir transformatöre benziyor, tek farkı üzerinde sadece bir bobin olması. Sargı, girdap akımlarını azaltmak için plakaları yalıtılan bir transformatörün çelik çekirdeği üzerine sarılır.

Böyle bir bobinin endüktansı yüksektir (1 N'den fazla), kurulu olduğu elektrik devresindeki akımdaki herhangi bir değişikliğe karşı önemli bir dirence sahiptir: akım keskin bir şekilde azalmaya başlarsa bobin onu destekler, akım düşmeye başlarsa bobin onu destekler. keskin bir şekilde artar, bobin sınırlanır, keskin bir şekilde birikmez.

Bobinlerin en geniş uygulama alanlarından biri yüksek frekans devreleridir... Çok katmanlı veya tek katmanlı bobinler, ferrit veya çelik çekirdekler üzerine sarılır veya hiç ferromanyetik çekirdekler olmadan kullanılır - yalnızca plastik bir çerçeve veya yalnızca tel. devre orta ve uzun menzilli dalgalar üzerinde çalışır, bu durumda kesitsel bir sargı genellikle mümkündür.

Bir ferromanyetik çekirdekli bobin, aynı endüktansa sahip çekirdeksiz bir bobinden daha küçüktür. Yüksek frekanslarda çalışmak için, düşük iç kapasitansa sahip ferrit veya manyeto-dielektrik çekirdekler kullanılır. Bu tür bobinler oldukça geniş bir frekans aralığında çalışabilir.

Bildiğiniz gibi jiklenin ana parametresi, herhangi bir bobin gibi endüktanstır... Bu parametrenin birimi henry'dir ve tanımı Gn'dir. Bir sonraki parametre, ohm (ohm) cinsinden ölçülen elektrik direncidir (doğru akımda).

Daha sonra, izin verilen voltaj, nominal ön akım ve tabii ki, özellikle salınımlı devreler için son derece önemli bir parametre olan kalite faktörü gibi özellikler vardır. Günümüzde çok çeşitli mühendislik problemlerini çözmek için farklı tipte bobinler yaygın olarak kullanılmaktadır.

şok türleri

Bobinsiz bobinler elektrik devrelerindeki yüksek frekanslı gürültüyü bastırmak için tasarlanmıştır. Genellikle içinden telin geçtiği içi boş bir silindir (veya O-ring) şeklinde yapılmış bir ferrit çekirdektirler.

Böyle bir boğucunun düşük frekanslarda (endüstriyel frekans dahil) reaktivitesi küçüktür ve yüksek frekanslarda (0,1 MHz ... 2,5 GHz) büyüktür. Bu nedenle, kabloda yüksek frekanslı parazit meydana gelirse, böyle bir bobin onu 10 ... 15 dB'lik bir ekleme kaybıyla bastırır.Manganez-çinko ve nikel-çinko ferritler, bobinlerin dönüşsüz manyetik çekirdeklerini oluşturmak için kullanılır.

AC bobinleri dirençler (endüktif) dirençler, LR ve LC devrelerinin elemanları ve ayrıca AC dönüştürücülerin çıkış filtrelerinde yaygın olarak kullanılır. Bu tür bobinler, ~ 1 mA ila 10 A arasındaki akımlar için onda bir mikrohenry ila yüzlerce henry endüktanslarla yapılır. Ferro- veya ferrimanyetik malzemeden yapılmış bir manyetik çekirdek üzerine yerleştirilmiş tek bir bobine sahiptirler.

Bir AC bobini tasarlarken, aşağıdaki ana nominal parametreleri dikkate almak gerekir: gerekli güç (akımın en izin verilen değeri), akımın frekansı, saygınlık ve ağırlık.

Kalite faktörü çeşitli yöntemlerle arttırılabilir. Manyetik devrelerin üretimi açısından, aşağıdakiler nedeniyle değerin artırılabileceğini hesaba katmak gerekir:

• yüksek manyetik geçirgenliğe ve düşük kayıplara sahip manyetik malzeme seçimi;

• manyetik devrenin kesit alanını arttırmak;

• manyetik olmayan bir boşluğun tanıtılması.

Yumuşatıcı bobinler - dönüştürücünün girişindeki veya çıkışındaki gerilim veya akımın değişken bileşenini azaltmak için tasarlanmış dönüştürücü elemanları. Bu tür bobinler, akımında (AC bobinlerinden farklı olarak) hem AC hem de DC bileşenlerinin mevcut olduğu tek bir sargıya sahiptir. Şok bobini yüke seri olarak bağlanmıştır.

Jikle büyük bir endüktansa sahip olmalıdır (endüktif direnç). Sargısında, voltajın alternatif bileşeninde bir düşüş gözlenirken, sabit bileşen (sarımın küçük aktif direncinden dolayı) yükte serbest bırakılır.

Mevcut bileşenler, doğrudan bir manyetik akı (mıknatıslayıcı görevi gören) ve bobin manyetik devresinde alternatif bir akı oluşturur, sinüzoidal… Akımın sabit bileşeni nedeniyle, manyetik devredeki manyetik akı (indüksiyon) ilk mıknatıslanma eğrisine göre değişirken, değişken bileşen nedeniyle mıknatıslanmanın tersine çevrilmesi, karşılık gelen akım değerlerinde kısmi döngülerde gerçekleşir.

Akım arttıkça, manyetik akının alternatif bileşeni azalır (sabit bir alternatif akım bileşeninde), bu da diferansiyel manyetik geçirgenlikte bir azalmaya ve buna bağlı olarak bobinin endüktansında bir azalmaya yol açar. Fiziksel olarak, artan mıknatıslama akımıyla endüktansın azalması, bu akımın artmasıyla bobinin manyetik devresinin giderek daha fazla doygun hale gelmesinden kaynaklanmaktadır.

Doygunluktan boğulma AC devrelerinde ayarlanabilir endüktif reaktanslar olarak kullanılır. Bu tür bobinler, biri (çalışan) alternatif akım devresine ve diğeri (kontrol) - DC devresine dahil olan en az iki sargıya sahiptir.Doyma bobinlerinin çalışma prensibi, B eğrisinin doğrusal olmama özelliğini kullanmaktır. (H), kontrol ve çalışma akımları tarafından mıknatıslandıklarında manyetik devrelerin.

Bu tür bobinlerin manyetik devrelerinde manyetik olmayan boşluk yoktur. Doyma bobinlerinin ana özellikleri (yumuşatma bobinlerine kıyasla), manyetik devredeki manyetik akının değişken bileşeninin önemli ölçüde daha yüksek değeri ve değişiminin sinüzoidal doğasıdır.

Elektronik ekipmanın geliştirilmesi bobinlere farklı gereksinimler getirir, özellikle, yüksek bileşen montaj yoğunluğu koşullarında boyutun küçültülmesini ve elektromanyetik girişim seviyesinin düşürülmesini gerektirir. Bu sorunu çözmek için geliştirilen yüzeye montaj kartına dayalı çok katmanlı ferrit çip filtreleri.

Bu tür cihazlar ince film teknolojisi kullanılarak üretilir. Alt tabaka üzerinde ince ferrit katmanları biriktirilir (örneğin, Tayvanlı Chilisin Electronics şirketi Ni-Zn ferrit kullanır), aralarında yarım dönüşlü bir bobin yapısı oluşturulur.

Sayısı birkaç yüze ulaşabilen katmanların biriktirilmesinden sonra, ferrit manyetik çekirdeğe sahip bir hacim bobininin oluşturulduğu sinterleme gerçekleşir. Bu tasarım sayesinde, kaçak alanlar minimuma indirilir ve buna bağlı olarak, kuvvet hatları esas olarak manyetik devre içinde kapalı olduğundan, elemanların birbirleri üzerindeki karşılıklı etkisi pratik olarak hariç tutulur.

Ferrit çipli çok katmanlı filtreler: a — üretim teknolojisi; b — 1 mm'lik adımlı bir ölçeğe ilişkin görünüm

Çok katmanlı ferrit çip filtreleri, tüketici elektroniği, güç kaynakları vb. güç ve sinyal devrelerindeki yüksek frekanslı paraziti filtrelemek için kullanılır. Çip filtrelerinin ana üreticileri Chilisin Electronics, TDK Corporation (Japonya), Murata Manufacturing Co., Ltd (Japonya), Vishay Intertechnology (ABD) vb.dir.

Karbonil demir bazlı manyeto dielektrikten yapılmış manyetik çekirdekli bobinler 0,5 … 100,0 MHz aralığında çalışan radyo ekipmanlarında kullanılır.

Bobinlerde, bilinen tüm yumuşak manyetik malzemelerden yapılmış manyetik çekirdekler kullanılabilir: elektrikli çelikler, ferritler, manyeto-dielektrikler ve ayrıca hassas, amorf ve nanokristal alaşımlar.

Transformatörler, manyetik amplifikatörler ve benzeri cihazlardaki bobinlerin aksine, manyetik devre, manyetik kayıpları en aza indirirken manyetik akıyı yoğunlaştırmaya yarar. Bu durumda, manyetik devre tarafından gerçekleştirilen ana işlev, düşük bir göreli manyetik geçirgenliğe sahip bir manyeto-dielektrik malzemeden imal edilmesini pratik olarak hariç tutar.

Manyeto-dielektriklere benzer frekans aralıklarında çalışmak üzere tasarlanmış farklı sınıflardaki çok çeşitli ferritler, imalat için manyeto-dielektriklerin uygulama aralığını daraltır. elektromanyetik cihazların manyetik devreleri. 

boğulma için uygulama

Bu nedenle, amaca göre, elektrik bobinleri aşağıdakilere ayrılır:

İkincil anahtarlama kaynaklarında çalışan AC bobinleri. Bobin, birincil güç kaynağının enerjisini manyetik alanında depolar ve ardından yüke aktarır. Ters dönüştürücüler, amplifikatörler - bazen transformatörler gibi birden fazla sargılı bobinler kullanırlar. Benzer şekilde çalışır bir flüoresan lambanın manyetik balastı, anma akımını ateşlemek ve korumak için kullanılır.

Motor çalıştırma bobinleri — çalıştırma ve frenleme akımı sınırlayıcıları. Bu, gücü dirençler boyunca ısı olarak dağıtmaktan daha verimlidir. 30 kW'a kadar güce sahip elektrikli sürücüler için böyle bir gaz kelebeği benzer görünüyor üç fazlı trafo (üç fazlı bobinler üç fazlı devrelerde kullanılır).

doyurucu şoklarvoltaj stabilizatörlerinde ve ferrorezonans dönüştürücülerde (transformatör kısmen bir boğucuya dönüştürülür) ve ayrıca devrenin endüktif direncini değiştirmek için çekirdeğin mıknatıslandığı manyetik amplifikatörlerde kullanılır.

Yumuşatıcı bobinleruygulanan filtreler düzeltilmiş akım dalgalanmasını kaldırmak için. Pürüzsüzleştirici güç bobinleri, çok büyük kapasitörlerin olmaması nedeniyle tüp amplifikatörlerin altın çağında çok popülerdi. Doğrultucudan sonraki dalgayı yumuşatmak için bobinlerin doğru kullanılması gerekiyordu.

Güç devrelerindeyken vakum ark lambaları ekli gaz arttırıcılar — bunlar, bobinlerin lambalar için anot yükü görevi gördüğü özel amplifikatörlerdi.

Jiklede (Dp) salınan artırılmış ac voltajı, engelleme kapasitörü (C) aracılığıyla bir sonraki lambanın şebekesine beslenir. Nispeten dar bir frekans aralığını yükseltmek gerekir ve bu bantta büyük bir kazanç tekdüzeliği gerekmez.