Главная
>
Очерк развития радиотехнологии Формула (I7.V) и кривые рис. 6.V и 7.V применимы для расчёта аетивного сопротивления г однослойных и многослойных, а также спиральных и цилиндрических катушек.
Рис. 7.V. Кривые для определения коэффициента к, входящего в формулу для определения активного сопротивления катушки току высокой частоты Активное сопротивление катушек увеличивается также из-за потерь в магнитопроводе катушки, если он выполнен из стали или мягнитодиэлектрика; потерь, обусловленных вихревыми токами, вызываемыми в соседних с катушками металлических те- лах; дизлектричеоких потерь в каркасе и других потерь. Подсчёт активного сопротивления катушек по ф-ле (17.V) не учитывает этих потерь; поэтому действительная величина активного сопротивления катушки может быть больше вычисленного. Для уменьшения потерь в катушке можно применять намотку многожильным проводом. Такой провод, как отмечено в § 2 настоящей главы, обеспечивает уменьшение влияния поверхностного эффекта. Применение многожильного провода также уменьшает потери от вихревых токов; причина - увеличение сопротивления вихревым током, происходящее за счёт замены сплошной поверхности провода отдельными изолированными жилками. На частотах, больших I Мгц, многожильный провод применять нельзя, так как ёмкостное сопротивление между жилками получается столь малым, что жилки оказываются как бы замкнутыми между собой и работают как провод сплошного сечения. Потери могут стать большими, чем в случае провода сплошного сечения; причина - дополнительные потери в изоляции между жилками за счёт тока смещения в ней. На частотах, меньших 1 Мгц, при плохом качестве выполнения многожильного провода, в правильно сконструированной катушке из многожильного провода потери могут быть большими, чем в более дешёвой матушке таких же размеров, намотанной из обычного провода. Поэтому в большинстве случаев катушки выполняют из провода сплошного сечения или провода полого внутри. В заключение отметим, что качество катушки индуктивности принято оценивать добротностью катушки Q, за которую принимают отношение её индуктивного сопротивления на данной частоте к активному сопротивлению Qz.=-- (18. V) Затуханием катушки d называется величина, обратная Qj. § 4.V. Основы проектирования катушек индуктивности, обладающих малыми потерями Спроектировать правильно катушку индуктивности - значит произвести расчёты, которые обеспечивают получение требуемой величины индуктивности и активного сопротивления катушки при удовлетворении заданных требований, например, в отношении габаритов, неизменности величины индуктивности при изменении температуры среды, окружающей катушку, и ряда других. Спроектировать катушку тем труднее, чем меньше должны быть потери и чем точнее должны быть соблюдены заданные габариты катушки и другие дополнительные требования. - При проектировании катушки иногда идут по такому пути: выбирается форма катушки и подбирается на основании формул, приведённых в предыдущем параграфе, число слоев, витков и т. д., обеспечив1ающих получение заданной величины индуктивности, затем подсчитывается активное сопротивление катушки. Если полученное значение активного сопротивления не удовлетворяет поставленным требованиям, то делают повторные расчёты L при изменённых данных катушки и из нескольких вариантов расчёта выбирают наиболее близкий к заданию. Для такого кустарного проектирования достаточно материала, приведённого в предыдущих параграфах. Но если поставлено требование получить катушку заданной индуктивности с минимальным активным сопротивлением, то способ подбора конструкции катушки по многим вариантам расчёта оказывается весьма несовершенным. Покажем это на примере выбора оп- пз-в-б тимального диаметра провода катушки. Пусть задана величина требуемой индуктивности, а также известны рабочая частота и следующие данные: длина намотки /, наружный диаметр катушки D , число витков w, толщина намотки t и материал провода. Требуется выбрать диаметр провода таким, чтобы потери в катушке на заданной частоте были минимальными, т. е. добротность катушки была наибольшей. Стремясь при выборе диаметра провода к увеличению Q и, следовательно, к уменьшению г, может показаться правильным стремление к увеличению диаметра провода d, что обеспечивает уменьшение сопротивления провода катушки току высокой частоты и, следовательно, уменьшение потерь за счёт явления поверхностного эффекта. Расчёт величины Рпо первой из ф-л (14V), в которой Го обратно пропорционально квадрату d, а F при большом Z примерно пропорционально d, подтверждает, что с увеличением d величина Р уменьшается, изменяясь обратно пропорционально d. Но надо ещё учесть, что вместе с увеличением d мощность потерь за счёт вихревых токов, возбуждаемых в витках катушки магнитным полем её, растёт примерно пропорционально d. Сказанное подтверждается рассчитанными по ф-лам (14.V) кривыми Pjjg=F(d) \iPjj = F(d), а также кривой Pj =F (d), которые показаны на рис. 8.V. Из рассмотрения его видно, что увеличение d сначала приводит к уменьшению Р, затем к росту РJ, Только при некотором определённом значении dg , которое является оптимальным диаметром провода, потери Рис. 8 V. Кривые, показывающие за висимость от ди.шетра провода потерь в катушке
|