Катушки Индуктивности

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Ноября 2015 в 19:23, реферат

Описание работы

Индуктивность - физическая величина, характеризующая магнитные свойства электрической цепи. Ток в проводящем контуре создает в окружающем пространстве магнитное поле

Файлы: 1 файл

Катушки Индуктивности.docx

— 35.32 Кб (Скачать файл)

Если предположить, что в сердечнике нет потерь, то добротность катушки с сердечником Qс увеличится в v мс раз:

 

Qс ? Qб/с v

мс

 
     

где Qб/с - добротность катушки без сердечника той же индуктивности;

мс - 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):

Lc= 12,6 ·10-3ScW2мс / lc= 12,6 ScW2мн·10-3 / lc(1+мн l3/lc),

где Sc - 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:

?мн (t) / мн = в?0 lg t/t0.

Тогда для среднего значения

m[?мн (t) / мн ] = m(в0 )lg t/t0

где мн - начальная магнитная проницаемость материала;

?мн (t) - отклонение магнитной проницаемости материала от начальной магнитной проницаемости;

в?0 - случайный коэффициент, показывающий скорость изменения магнитной проницаемости материала для каждой реализации;

m(в0 ) - математическое ожидание коэффициента, показывающего скорость изменения магнитной проницаемости материала;

t - время, в течение которого отсутствуют заметные изменения магнитной проницаемости.

Значения ?мн (t), в?0, m(в0), t0 получают из результатов эксперимента. В рассматриваемом примере для тороидальных сердечников m(в0) = 0,14% и t0 = 50 ч.

Среднеквадратическое отклонение также можно рассматривать как изменяющееся по логарифмическому закону:

D 1/2(?мн (t) / мн )= D1/2(в0 )lg t/t0.

Изменение стабильности при длительной эксплуатации катушек индуктивности в основном определяется изменением магнитной проницаемости сердечника мс . При небольших зазорах

 

мс

=

мн

(4)

 
   

1+мн(lз / lc)

   
         

где lc - длина магнитной силовой линии;

lз - "длина" зазора;

мн - номинальная магнитная проницаемость материала.

Следовательно, изменяя зазор, можно получить разные значения мс < мн, Относительное изменение индуктивности

? Lc(t)/Lc (t)/мc

где Lc и мc - начальное значение индуктивности проницаемости сердечника;

?Lc(t) и ?мc (t)- их отклонения во времени.

Для описания закономерностей отклонений ?мc и ?Lc также следует воспользоваться логарифмической аппроксимацией. Тогда

?Lc(t) / Lc = ?мc (t) / мc = в?с lg t/t0

где вс - 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 мc 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 (Fe2O3) с оксидами других металлов: FeOFe2O3(феррит железа и другие материалы типа M2+O Fe2O3), а также феррогранаты: Y3Fe5O12 и другие типа M2+Fe12O19 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

 
     

где L1 и L2 - индуктивности связанных катушек, Гн;

М - взаимная индуктивность между ними;

Катушки связи применяются для разделения по постоянному току сеточных и анодных цепей, цепи базы и коллектора и других.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Катушки индуктивности для гибридных интегральных схем

Основным требованием, предъявляемым к катушкам индуктивности для гибридных интегральных схем, является планарность их конструкции.

В гибридных микросхемах могут использоваться миниатюрные катушки индуктивности с сердечниками из ферритов. Их добротность порядка 50, они по габаритам должны быть совместимы с корпусами гибридных микросхем до 10 мм и меньше.

Индуктивность тороидальной катушки с магнитным сердечником прямоугольного сечения

L= 4,6 ·мсan2 ·10-4lg[(Dср+b)/(Dcp-b)],

где n - число витков;

a и b - высота и ширина сечения сердечника, мм;

Dср - средний диаметр сердечника, мм.

Тонкопленочные катушки индуктивности имеют ограниченный частотный диапазон (10-100 МГц).

Поэтому тонкопленочные катушки обычно имеют на площади 1 см2 число витков не более 10 и выполняются в виде круглой или квадратной спирали (рисунок 7а,б). Индуктивность таких катушек определяют по формулам:

L= 24,75 Dcp N 5/3 lgDср·10-3/t

L= 55,5 N 5/3 lg8a·10-3/t

где Dср = (Dн +Dв)/2 - средний диаметр спирали, см;

a= (Aн +Aв)/2 - средняя длина стороны квадрата, см;

t = (Dн +Dв)/2 и t= (Aн +Aв)/2 - радиальная ширина намотки, см.

Тонкопленочные катушки обладают низкой добротностью (Q = 20 ? 30) и поэтому используются только в тех случаях, когда другие варианты технически невозможны.

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Рычина Т.А. Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы., Мн: Радио, 2011г.

2. Ефимов А.В, Микроэлектроника, Мн: ВШ, 2012г.

3. Свитенко В.И. Электрорадиоэлементы, Мн: Радио, 2011г.

 

 

 


Информация о работе Катушки Индуктивности