Acceleratore elettrico - principio di funzionamento ed esempi di utilizzo

Un induttore utilizzato per sopprimere le interferenze, per attenuare le onde di corrente, per immagazzinare energia nel campo magnetico di una bobina o di un nucleo, per isolare parti di un circuito l'una dall'altra ad alta frequenza, è chiamato induttanza o reattore (dal tedesco drosseln - a limite, cuneo).

Pertanto, lo scopo principale di un'induttanza in un circuito elettrico è trattenere su se stessa una corrente in un certo intervallo di frequenza o accumulare energia per un certo periodo di tempo in un campo magnetico.

Fisicamente, la corrente nella bobina non può cambiare immediatamente, ci vuole un tempo finito, - segue direttamente questa posizione dalla regola di Lenz.

Se la corrente attraverso la bobina può essere cambiata istantaneamente, apparirà una tensione infinita attraverso la bobina. L'autoinduttanza della bobina, quando la corrente cambia, crea una tensione da sola - EMF di autoinduzione… In questo modo la strozzatura rallenta la corrente.

Se è necessario sopprimere la componente variabile della corrente nel circuito (e il rumore o la vibrazione sono solo un esempio di componente variabile), allora in tale circuito viene installata una bobina di arresto - induttore, che ha una resistenza induttiva significativa per la corrente alla frequenza di interferenza. Le increspature nella rete saranno notevolmente ridotte se sul percorso è installato un induttanza. Allo stesso modo, i segnali di frequenze diverse che operano nel circuito possono essere separati o isolati l'uno dall'altro.

Nell'ingegneria radio, nell'ingegneria elettrica, nella tecnologia a microonde, vengono utilizzate correnti ad alta frequenza di unità da hertz a gigahertz. Le basse frequenze entro 20 kHz si riferiscono alle frequenze audio, seguite dalla gamma ultrasonica - fino a 100 kHz e infine dalla gamma HF e microonde - sopra 100 kHz, unità, decine e centinaia di MHz.

Quindi è l'acceleratore bobina di autoinduzione, utilizzato come grande resistenza induttiva per determinate correnti alternate.

Nel caso in cui l'induttanza debba avere una grande resistenza induttiva alle correnti a bassa frequenza, deve avere una grande induttanza e in questo caso è realizzata con un'anima in acciaio. Un'induttanza ad alta frequenza (che rappresenta un'elevata resistenza alle correnti ad alta frequenza) viene solitamente realizzata senza nucleo.

Induttanza a bassa frequenza Sembra un trasformatore di ferro, con l'unica differenza che ha solo una bobina. L'avvolgimento è avvolto su un'anima in acciaio di un trasformatore le cui piastre sono isolate per ridurre le correnti parassite.

Tale bobina ha un'induttanza elevata (più di 1 N), ha una resistenza significativa a qualsiasi variazione di corrente nel circuito elettrico in cui è installata: se la corrente inizia a diminuire bruscamente, la bobina la sostiene, se la corrente inizia a aumentare bruscamente, la bobina limiterà, non si accumulerà bruscamente.

Una delle aree di applicazione più ampie delle bobine di arresto è circuiti ad alta frequenza... Le bobine multistrato o monostrato sono avvolte su nuclei di ferrite o acciaio o vengono utilizzate senza nuclei ferromagnetici: solo un telaio di plastica o solo filo. il circuito opera su onde di medio e lungo raggio, quindi spesso è possibile un avvolgimento sezionato.

Un'induttanza con nucleo ferromagnetico è più piccola di un'induttanza senza nucleo della stessa induttanza. Per il funzionamento ad alte frequenze vengono utilizzati nuclei in ferrite o magneto-dielettrici, che hanno una bassa capacità interna. Tali induttanze possono funzionare su una gamma di frequenze abbastanza ampia.

Come sapete, il parametro principale dello starter è l'induttanza, come qualsiasi bobina... L'unità di questo parametro è henry e la designazione è Gn. Il parametro successivo è la resistenza elettrica (in corrente continua), misurata in ohm (ohm).

Poi ci sono caratteristiche come la tensione ammissibile, la corrente di polarizzazione nominale e naturalmente il fattore qualità, che è un parametro estremamente importante, soprattutto per i circuiti oscillanti. Diversi tipi di strozzatori sono ampiamente utilizzati oggi per risolvere un'ampia varietà di problemi ingegneristici.

Tipi di strozzatori

Bobine senza bobine sono progettati per sopprimere il rumore ad alta frequenza nei circuiti elettrici. Di solito sono un nucleo di ferrite realizzato sotto forma di un cilindro cavo (o O-ring) attraverso il quale passa il filo.

La reattività di una tale strozzatura alle basse frequenze (compresa la frequenza industriale) è piccola e alle alte frequenze (0,1 MHz ... 2,5 GHz) è grande. Pertanto, se nel cavo si verificano interferenze ad alta frequenza, tale induttanza la sopprime con una perdita di inserzione di 10 ... 15 dB.Le ferriti manganese-zinco e nichel-zinco vengono utilizzate per creare i nuclei magnetici delle strozzature senza spire.

Induttanze CA sono ampiamente utilizzati come resistori resistori (induttivi), elementi di circuiti LR e LC, nonché nei filtri di uscita dei convertitori CA. Tali induttanze sono realizzate con induttanze da decimi di microhenry a centinaia di henry per correnti da ~ 1 mA a 10 A. Presentano un'unica bobina posta su un nucleo magnetico di materiale ferro o ferrimagnetico.

Quando si progetta un'induttanza CA, è necessario tenere conto dei seguenti parametri nominali principali: la potenza richiesta (il valore massimo consentito della corrente), la frequenza della corrente, la dignità e il peso.

Il fattore qualità può essere aumentato con vari metodi. Dal punto di vista della produzione di circuiti magnetici, è necessario tener conto che il merito può essere aumentato a causa di:

• selezione di materiale magnetico con elevata permeabilità magnetica e basse perdite;

• aumentare l'area della sezione trasversale del circuito magnetico;

• introducendo un traferro non magnetico.

Strozzature leviganti — elementi di convertitori progettati per ridurre la componente variabile della tensione o della corrente all'ingresso o all'uscita del convertitore. Tali induttanze hanno un unico avvolgimento nella cui corrente (a differenza delle induttanze AC) sono presenti sia componenti AC che DC. La bobina di arresto è collegata in serie al carico.

Lo starter deve avere una grande induttanza (resistenza induttiva). Al suo avvolgimento si osserva una caduta della componente alternata della tensione, mentre la componente costante (dovuta alla piccola resistenza attiva dell'avvolgimento) viene rilasciata al carico.

I componenti di corrente creano un flusso magnetico diretto (che funge da magnetizzatore) e un flusso alternato nel circuito magnetico dell'induttanza, sinusoidale… A causa della componente costante della corrente, il flusso magnetico (induzione) nel circuito magnetico cambia in accordo con la curva di magnetizzazione iniziale, mentre a causa della componente variabile, l'inversione di magnetizzazione avviene in cicli parziali ai corrispondenti valori di corrente.

All'aumentare della corrente, la componente alternata del flusso magnetico diminuisce (a una componente di corrente alternata costante), il che porta a una diminuzione della permeabilità magnetica differenziale e, di conseguenza, a una diminuzione dell'induttanza dell'induttanza. Fisicamente, la diminuzione dell'induttanza all'aumentare della corrente di magnetizzazione è dovuta al fatto che all'aumentare di questa corrente, il circuito magnetico dell'induttanza diventa sempre più saturo.

Soffocamento dalla saturazione sono usati come reattanze induttive regolabili nei circuiti CA. Tali induttanze hanno almeno due avvolgimenti, uno dei quali (funzionante) è incluso nel circuito di corrente alternata e l'altro (controllo) - nel circuito CC Il principio di funzionamento delle induttanze di saturazione consiste nell'utilizzare la non linearità della curva B (H) dei circuiti magnetici, quando sono magnetizzati dalle correnti di comando e di manovra.

I circuiti magnetici di tali induttanze non hanno traferro non magnetico. Le principali caratteristiche delle strozzature di saturazione (rispetto alle strozzature di livellamento) sono il valore significativamente più elevato della componente variabile del flusso magnetico nel circuito magnetico e la natura sinusoidale della sua variazione.

Lo sviluppo delle apparecchiature elettroniche impone requisiti diversi alle bobine d'arresto, in particolare richiede una riduzione delle dimensioni e una riduzione del livello di interferenza elettromagnetica in condizioni di elevata densità di assemblaggio dei componenti. Per risolvere questo problema sono stati sviluppati Filtri in chip di ferrite multistrato basati su una scheda a montaggio superficiale.

Tali dispositivi sono prodotti utilizzando la tecnologia a film sottile. Sul substrato vengono depositati sottili strati di ferrite (ad esempio, l'azienda taiwanese Chilisin Electronics utilizza la ferrite Ni-Zn), tra i quali si forma una struttura a bobina a mezzo giro.

Dopo la deposizione degli strati, il cui numero può raggiungere diverse centinaia, avviene la sinterizzazione, durante la quale si forma una bobina di volume con un nucleo magnetico di ferrite. Grazie a questo disegno, i campi vaganti sono ridotti al minimo e, di conseguenza, l'influenza reciproca degli elementi l'uno sull'altro è praticamente esclusa, poiché le linee di forza sono principalmente chiuse all'interno del circuito magnetico.

Filtri multistrato con chip di ferrite: a — tecnologia di produzione; b — aspetto correlato a una scala con un passo di 1 mm

I filtri con chip di ferrite multistrato vengono utilizzati per filtrare le interferenze ad alta frequenza nei circuiti di potenza e di segnale di elettronica di consumo, alimentatori, ecc. I principali produttori di filtri per chip sono Chilisin Electronics, TDK Corporation (Giappone), Murata Manufacturing Co., Ltd (Giappone), Vishay Intertechnology (USA), ecc.

Bobine con nucleo magnetico realizzate in magnetodielettrico a base di ferro carbonilico sono utilizzati in apparecchiature radio operanti nella gamma 0,5 … 100,0 MHz.

Nelle bobine d'arresto possono essere utilizzati nuclei magnetici realizzati con tutti i materiali magnetici dolci noti: acciai elettrici, ferriti, magneto-dielettrici, nonché leghe di precisione, amorfe e nanocristalline.

A differenza delle bobine nei trasformatori, amplificatori magnetici e dispositivi simili, il circuito magnetico serve a concentrare il flusso magnetico riducendo al minimo le perdite magnetiche. In questo caso, la funzione principale svolta dal circuito magnetico esclude praticamente la sua realizzazione in un materiale magneto-dielettrico che abbia una permeabilità magnetica relativa bassa.

Un'ampia gamma di ferriti di diversi gradi progettati per operare in intervalli di frequenza simili ai magneto-dielettrici restringe il campo di applicazione dei magneto-dielettrici per la produzione circuiti magnetici di dispositivi elettromagnetici. 

App per il soffocamento

Quindi, per scopo, le bobine elettriche sono suddivise in:

Induttanze CA operanti in alimentatori di commutazione secondari. La bobina immagazzina l'energia della fonte di alimentazione primaria nel suo campo magnetico, quindi la trasferisce al carico. Convertitori invertenti, amplificatori: usano bobine di arresto, a volte con più avvolgimenti, come i trasformatori. Funziona in modo simile alimentatore magnetico di una lampada fluorescente, utilizzato per accendere e mantenere la corrente nominale.

Induttanze di avviamento del motore — limitatori di corrente di avviamento e frenatura. Questo è più efficiente della dissipazione della potenza sotto forma di calore attraverso i resistori. Per gli azionamenti elettrici con una potenza fino a 30 kW, tale acceleratore sembra simile trasformatore trifase (le bobine di arresto trifase sono utilizzate nei circuiti trifase).

Strozzatori saturantiviene utilizzato negli stabilizzatori di tensione e nei convertitori ferrorisonanti (il trasformatore viene parzialmente convertito in un'induttanza), nonché negli amplificatori magnetici, dove il nucleo viene magnetizzato per modificare la resistenza induttiva del circuito.

Strozzature levigantiapplicato in filtri per rimuovere l'ondulazione di corrente rettificata. Le bobine di arresto di potenza erano molto popolari durante il periodo di massimo splendore degli amplificatori a valvole a causa della mancanza di condensatori molto grandi. Per smussare l'onda dopo il raddrizzatore, gli strozzatori dovevano essere usati nel modo giusto.

Mentre nei circuiti di alimentazione lampade ad arco sottovuoto allegato booster dell'acceleratore - si trattava di amplificatori speciali in cui le bobine fungevano da carichi anodici per le lampade.

L'aumentata tensione alternata rilasciata all'induttanza Dp viene alimentata alla griglia della lampada successiva attraverso il condensatore di blocco C. è necessario amplificare un intervallo di frequenza relativamente ristretto e non è richiesta una grande uniformità di guadagno in questa banda.