Главная >  Очерк развития радиотехнологии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 [ 57 ] 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204

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.

,ЗСЛ0й

1С. юа\


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



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 [ 57 ] 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204