Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Потери в катушках индуктивности




В катушках индуктивности помимо основного эффекта взаимодействия тока и магнитного поля наблюдаются паразитные эффекты, вследствие которых сопро­тивление катушки не является чисто реактивным и равным XL. Наличие паразит­ных эффектов ведет к появлению потерь в катушке, оцениваемых сопротивлени­ем потерь Кш которое определяет добротность катушки индуктивности:

(2.42)

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

Потери в проводах вызваны тремя причинами.

Во-первых, провода обмотки обладают омическим сопротивлением

(2.43)

где l — длина провода обмотки;

d — диаметр провода;

ρ - удельное сопротивление.

Это сопротивление [Ом] можно выразить через число витков W и средний диа­метр катушки DCP:

(2.44)

где , см

d — диаметр провода, см.

Во-вторых, сопротивление провода обмотки переменному току возрастает с рос­том частоты, что обусловлено поверхностным эффектом, суть которого состоит в том, что ток протекает не по всему сечению проводника, а по кольцевой части поперечного сечения (рис. 2.29), ширина которой равна [мм]

(2.45)

Где f — частота, МГц,

ρ — удельное сопротивление, мкОм-м.

Вследствие этого провод длиной l имеет сопротивление переменному току, равное

(2.46)

где SЭФ - площадь кольца, которая равна

(2.47)

где

После преобразования получаем:

(2.48)

В-третьих, в проводах обмотки, свитой 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 течет ток, принимает серповидный характер, что ведет к дополнительному возрастанию сопротивления провода (рис. 2.30).

Сопротивление г6, обусловленное эффектом близости, прямо пропорционально диаметру провода, а сопротивление г„, обусловленное поверхностным эффектом, обратно пропорционально диаметру провода (рис. 2.31).

Существует оптимальный диаметр провода dОПТ, при котором сопротивление провода току высокой частоты оказывается минимальным. 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.

Расчет сопротивления rf проводят по эмпирическим формулам. Предварительно рассчитывают вспомогательный коэффициент

(2.49)

Где f — частота, Гц;

d — диаметр провода, см.

Затем по.табл. 2.7 находят коэффициенты F(z) и G{z).

После этого по графику (рис. 2.32) определяют вспомогательный коэффициент К3, зависящий от геометрии катушки.

Таблица 2.7. Определение коэффициентов F(z) и G(2)

Z F(z) G(z)
0,5   0,001
0,6   0,002
0,7   0,004
0,8   0,006
0,9   0,01
  1,01 0,015
1,5 1,03 0,07
  1,08 0,17
2,5 1,18 0,3
  1,3 0,4
  1,7 0,6
    0,8
7,5 2,9 1,2
  3,8 1,6
  7,3 3,4
  9,1 4,3
    8,2
     

По (2.50) рассчитывают сопротивление провода катушки току высокой частоты:

(2.50)

где D — наружный диаметр катушки, см;

d — диаметр провода, см.

Если однослойная катушка намотана проводом оптимального диаметра и пара­метр z > 5, то сопротивление r f можно определить по формуле

(2.51)

где D и d указываются в сантиметрах, / — в мегагерцах.

Потери в диэлектрике обусловлены тем, что между соседними витками катушки существует емкость, имеющая две составляющих — емкость через воздух Сов и емкость через диэлектрик Сод (рис. 2.33).

Потери в диэлектрике учитывают величиной tg 5, зная которую можно рассчитать сопротивление потерь

(2.52)

где СОД указывается в пикофарадах, L — в микрогенри, f — в мегагерцах.

Потери в сердечнике складываются из потерь на вихревые токи δB, потерь на гисте­резис δr,. и начальных потерь δП, и учитываются как тангенс угла потерь в сердечнике:

(2.53)

В справочниках приводят значения tg δC для различных типов сердечников. Со­противление потерь определяют по формуле

(2.54)

Потери в экране обусловлены тем, что ток, протекающий по катушке, индуцирует ток в экране. Потери, вносимые экраном, определяют по формуле

(2.55)

где DЭ, — диаметр экрана, см,

lЭ — длина экрана, см,

f — частота, МГц.

Величину определяют по графику, представленному ранее на рис. 2.27.

Таким образом, суммарное сопротивление потерь в катушке индуктивности, определяющее ее добротность, равно

(2.56)

Практически значение добротности лежит в пределах от 30 до 200. Повышение добротности достигается оптимальным выбором диаметра провода, увеличением размеров катушки индуктивности и применением сердечников с высокой маг­нитной проницаемостью и малыми потерями. С учетом потерь и паразитной емкости катушку индуктивности можно представить в виде эквивалентной схемы (рис. 2.34, а), где RL = rf + rс + гэ. Эта схема может быть приведена к более удобно­му виду (рис. 2.34, 6), где LЭ эквивалентная индуктивность, учитывающая соб­ственную емкость. Величины Lэ и RП а следовательно, добротность Q =ώ*L/RП зависят от температуры. Зависимость Q от температуры определяется темпера­турным коэффициентом добротности ТКД = ΔQ/QΔT.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-10-30; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 4059 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Стремитесь не к успеху, а к ценностям, которые он дает © Альберт Эйнштейн
==> читать все изречения...

2175 - | 2132 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.01 с.