Презентация на тему Методика расчёта многослойных катушек

24.
Раздел 4
Катушки индуктивности

Лекция 2
МЕТОДИКА РАСЧЁТА МНОГОСЛОЙНЫХ КАТУШЕК

Слайд 1. Всего 24.
Конец слайда

провод возвращается в положение, отличающееся от исходного на угол

β. Это угол выбирается таким, чтобы каждый последующий виток находился рядом с предыдущим.

Методика расчёта многослойных катушек

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 2. Всего 24.

Конец слайда

которым осуществляется укладка провода, находят из
dИЗ - диаметр

провода в изоляции
l - осевая длина катушки;
D - диаметр витка.

Наименьшее значение ϕ будет у витков, имеющих наименьший диаметр (диаметр каркаса D0).

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 3. Всего 24.

Конец слайда

намоткой принимают от 2 до 10 мм. Количество циклов

намотки связано с расчётным числом витков W соотношением

Собственная ёмкость катушек с универсальной обмоткой составляет от 3 до 8 пФ. Дополнительное уменьшение ёмкости достигается секционированием обмотки.

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 4. Всего 24.

Конец слайда

учтём эквивалентной индуктивностью катушки
Если рабочая

частота много ниже собственной резонансной частоты ωL, то L = LЭ.

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 5. Всего 24.

Конец слайда

действуют температура, влага и т.д. Больше всего влияет температура.

Это влияние оценивают температурным коэффициентом индуктивности

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 6. Всего 24.

Конец слайда

температуры обусловлена изменением длины и диаметра провода обмотки, изменением

длины и диаметра каркаса, в результате чего изменяются шаг и диаметр витков. При изменении температуры изменяется диэлектрическая проницаемость материала каркаса. Что ведёт к изменению собственной ёмкости катушки. Для повышения температурной стабильности применяют каркасы из материала с малым значением коэффициента линейного расширения. Обычно это керамика. Повышению температурной стабильности катушек способствует прочное сцепление обмотки с каркасом. С этой целью обмотку выполняют методом вжигания серебра в керамический каркас. В этом случае изменение размеров токопроводящего слоя определяется только линейным расширением каркаса. Такие катушки имеют TKL ≈ (5…10)⋅10-6. Стабильность многослойных катушек хуже [TKL ≈ (50…100)⋅10-6], т.к. в них невозможно избежать изменения линейных размеров провода обмотки.

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 7. Всего 24.

Конец слайда

складываются из потерь в проводах, диэлектрике, сердечнике и экране.

Суммарные потери оцениваются сопротивлением потерь RП, которое определяет добротность катушки

Потери в проводах:
1. провода обмотки обладают резистивным (омическим) сопротивлением,
2. поверхностный эффект,
3. эффект близости.

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 8. Всего 24.

Конец слайда

- диаметр провода,
ρ - удельное сопротивление материала

провода.

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 9. Всего 24.

Конец слайда

витков катушки W и средний диаметр катушки DСР:
,

см;

d - диаметр провода.

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 10. Всего 24.

Конец слайда

по всему сечению провода, а по кольцевой части поперечного

сечения.

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 11. Всего 24.

Конец слайда

24.
Конец слайда

в спираль, проявляется эффект близости, суть которого состоит в

вытеснении тока под воздействием вихревых токов и магнитного поля к периферии провода, прилегающей к каркасу, в результате чего сечение, по которому течёт ток, принимает серповидный характер, что ведёт к дополнительному возрастанию сопротивления провода (на RБ).

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 13. Всего 24.

Конец слайда

а сопротивление RП, обусловленное поверхностным эффектом, обратно пропорционально диаметру

провода.

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 14. Всего 24.

Конец слайда

при котором сопротивление провода току высокой частоты Rf =

RП + RБ оказывается оптимальным. Для однослойных катушек dОПТ = 0,2…0,6 мм. Для многослойных dОПТ = 0,08…0,2 мм. Существенно уменьшить потери в проводах можно, применяя провод «литцендрат», состоящий из большого числа жилок, скрученных в жгут. При небольшом диаметре тонких жилок ослабляется поверхностный эффект, а скручивание жилок в жгут ослабляет эффект близости.

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 15. Всего 24.

Конец слайда

24.
Конец слайда

что между соседними витками катушки существует ёмкость, имеющая две

составляющие – ёмкость через воздух С0В и ёмкость через диэлектрик С0Д.

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 17. Всего 24.

Конец слайда

24.
Конец слайда

потерь на вихревые токи δВ, потерь на гистерезис δГ

и начальных потерь δП и учитываются как тангенс угла потерь в сердечнике:

В справочниках приводят значения tgδC для различных типов сердечников.

Сопротивление потерь

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 19. Всего 24.

Конец слайда

что ток, протекающий по катушке, индуцирует ток в экране.

Потери, вносимые экраном

DЭ - диаметр экрана, см;
lЭ - длина экрана, см;
f - частота, МГц.

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 20. Всего 24.

Конец слайда

определяющее её добротность, равно
Автор Останин Б.П.
Катушки индуктивности 2.

Слайд 21. Всего 24.

Конец слайда

пределах от 30 до 200. Повышение добротности достигается выбором

оптимального диаметра провода, увеличением размеров катушки индуктивности и применением сердечников с высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями.

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 22. Всего 24.

Конец слайда

виде эквивалентной схемы

Эквивалентная схема может

быть приведена к более простому виду

Автор Останин Б.П.

Катушки индуктивности 2. Слайд 23. Всего 24.

Конец слайда