Induttori

Gli induttori consentono di immagazzinare energia elettrica in un campo magnetico. Le applicazioni tipiche sono i filtri di livellamento e vari circuiti selettivi.

Le caratteristiche elettriche delle bobine induttive sono determinate dal loro design, dalle proprietà del materiale del nucleo magnetico e dalla sua configurazione, dal numero di spire della bobina.

Di seguito sono riportati i principali fattori da considerare nella scelta di un induttore:

a) il valore richiesto di induttanza (H, mH, mkГ-n. nHn),

b) corrente massima della bobina. L'alta corrente è molto pericolosa a causa dell'eccessivo riscaldamento che danneggia l'isolamento degli avvolgimenti. Inoltre, se la corrente è troppo grande, può verificarsi la saturazione del circuito magnetico con il flusso magnetico, che porterà a una significativa riduzione dell'induttanza,

(c) la precisione dell'induttanza,

d) coefficiente di temperatura dell'induttanza,

e) stabilità determinata dalla dipendenza dell'induttanza da fattori esterni,

f) resistenza attiva del filo di avvolgimento,

g) Fattore Q della bobina. Di solito è definito alla frequenza operativa come il rapporto tra resistenza induttiva e attiva,

h) campo di frequenza della bobina.

Attualmente vengono prodotti induttori RF per valori di frequenza fissa con induttanze da 1 μH a 10 mH. Per sintonizzare i circuiti risonanti, è auspicabile disporre di bobine con induttanza regolabile.

Gli induttori a strato singolo con un circuito magnetico aperto vengono utilizzati nei circuiti di accordatura degli strumenti.

Gli avvolgimenti del circuito magnetico aperto multistrato sono utilizzati nei filtri e nei trasformatori ad alta frequenza. Gli induttori multistrato corazzati con un nucleo di ferrite vengono utilizzati nei filtri e nei trasformatori passa-basso e medio e avvolgimenti simili, ma con un'anima in acciaio, vengono utilizzati nelle bobine di arresto e nei filtri passa-basso.

Formule dell'induttore

Le principali relazioni di approssimazione utilizzate nella progettazione degli induttori sono le seguenti.

1. I parametri degli induttori a strato singolo, in cui il rapporto tra lunghezza e diametro è maggiore di 5, sono definiti come

dove L — induttanza, μH, M — numero di giri, d — diametro della bobina, cm, l — lunghezza dell'avvolgimento, vedi

2. I parametri degli induttori multistrato, dove il rapporto tra diametro e lunghezza è maggiore di 1, sono definiti come

dove L — induttanza, μH, n — il numero di giri, dm — il diametro medio della bobina, cm, e — lo spessore della bobina, vedi

Le bobine a strato singolo e multistrato con un circuito magnetico in ferrite aperto avranno un'induttanza di 1,5 - 3 volte superiore, a seconda delle proprietà e della configurazione del nucleo. Nucleo in ottone posizionato al posto del nucleo in ferrite. ridurrà l'induttanza fino al 60-90% rispetto al suo valore coreless.

È possibile utilizzare un nucleo di ferrite per ridurre il numero di spire mantenendo la stessa induttanza.

Quando si producono bobine con un'induttanza da 100 μH a 100 mH per basse e medie frequenze, si consiglia di utilizzare nuclei di armatura in ferrite della serie KM. In questo caso il circuito magnetico è costituito da due coppe montate affiancate, alle quali sono fissate una bobina monosezione, due staffe di fissaggio e un'asta di regolazione.

L'induttanza richiesta e il numero di giri possono essere calcolati dalle formule

dove N è il numero di giri, L — induttanza, nH, Al — coefficiente di induttanza, nH/vit.

Dovresti sempre ricordare che prima di calcolare l'induttanza, devi determinare il numero di spire che possono adattarsi a una data bobina.

Minore è il diametro del filo, maggiore è il numero di spire, ma maggiore è la resistenza del filo e, ovviamente, il suo riscaldamento dovuto alla potenza rilasciata pari a Az2R... Il valore effettivo della corrente della bobina non dovrebbe superare i 100 mA per un filo con un diametro di 0,2 mm. 750 mA — per 0,5 mm e 4 A — per 1 mm.

Piccole note e consigli

L'induttanza degli avvolgimenti con anima in acciaio diminuisce molto rapidamente all'aumentare della corrente CC nell'avvolgimento. Ciò dovrebbe essere considerato soprattutto quando si progettano i filtri di livellamento dell'alimentazione.

La corrente massima dell'induttore dipende dalla temperatura ambiente e consente alle mogli di diminuire man mano che aumenta. Pertanto, per garantire un funzionamento affidabile del dispositivo, è necessario fornire un'ampia riserva di corrente.

I nuclei toroidali in ferrite sono efficaci per realizzare filtri e trasformatori sopra i 30 MHz. In questo caso, gli avvolgimenti sono costituiti da poche spire.

Quando viene utilizzato qualsiasi tipo di filo, parte delle linee del campo magnetico sono chiuse non lungo il circuito magnetico, ma attraverso lo spazio circostante. Questo effetto è particolarmente pronunciato nel caso di circuiti magnetici aperti. Si noti che questi campi magnetici vaganti sono fonti di interferenza, quindi i nuclei devono essere posizionati nell'apparecchiatura in modo tale da ridurre il più possibile questa interferenza.

Gli induttori hanno una certa capacità parassita che forma un circuito oscillante in combinazione con l'induttanza della bobina. La frequenza di risonanza di un tale circuito per diversi tipi di induttori può variare da 20 kHz a 100 MHz.