Elektromos fojtószelep - működési elv és használati példák

Az interferenciák elnyomására, az áramhullámok simítására, a tekercs vagy mag mágneses terében az energia tárolására, az áramkör egyes részei nagyfrekvenciás elválasztására szolgáló tekercset fojtónak vagy reaktornak nevezik (a német drosseln-től). határ, ék).

Ezért az elektromos áramkörben lévő fojtószelep fő célja, hogy egy bizonyos frekvenciatartományban áramot tartson magán, vagy energiát halmozzon fel egy bizonyos ideig egy mágneses térben.

Fizikailag a tekercsben lévő áram nem változhat azonnal, ez véges időbe telik, - közvetlenül követi ezt a pozíciót Lenz uralmától.

Ha a tekercsen áthaladó áram azonnal megváltoztatható, akkor végtelen feszültség jelenik meg a tekercsen. A tekercs öninduktivitása, amikor az áramerősség változik, önmagában feszültséget hoz létre - Az önindukció EMF… Ily módon a fojtó lelassítja az áramot.

Ha el kell nyomni az áram változó komponensét az áramkörben (és a zaj vagy a rezgés csak egy példa a változó komponensre), akkor egy ilyen áramkörbe fojtótekercset kell beépíteni - induktor, amelynek jelentős induktív ellenállása van az áram számára az interferencia frekvencián. A hálózat hullámzása nagymértékben csökken, ha fojtótekercset telepítenek az útvonalra. Hasonlóképpen, az áramkörben működő különböző frekvenciájú jelek egymástól elválaszthatók vagy elválaszthatók.

A rádiótechnikában, az elektrotechnikában, a mikrohullámú technikában a hertztől a gigahertzig terjedő egységek nagyfrekvenciás áramait használják. A 20 kHz-en belüli alacsony frekvenciák a hangfrekvenciákra vonatkoznak, ezt követi az ultrahang tartomány – 100 kHz-ig, végül a HF és mikrohullámú tartomány – 100 kHz felett, egység, tíz és száz MHz.

Szóval ez a gázkar önindukciós tekercs, amelyet bizonyos váltakozó áramok nagy induktív ellenállásaként használnak.

Ha a fojtónak nagy induktív ellenállással kell rendelkeznie az alacsony frekvenciájú áramokkal szemben, akkor nagy induktivitással kell rendelkeznie, és ebben az esetben acél maggal készül. A nagyfrekvenciás fojtótekercs (amely nagy ellenállást jelent a nagyfrekvenciás áramokkal szemben) általában mag nélkül készül.

Alacsony frekvenciájú fojtó Úgy néz ki, mint egy vastranszformátor, azzal a különbséggel, hogy csak egy tekercs van rajta. A tekercs egy transzformátor acélmagjára van feltekerve, amelynek lemezei az örvényáramok csökkentése érdekében szigeteltek.

Egy ilyen tekercs nagy induktivitással rendelkezik (több mint 1 N), jelentős ellenállása van az áramkör bármilyen változásával szemben, ahol be van szerelve: ha az áramerősség csökkenni kezd, a tekercs támogatja, ha az áram elkezd élesen növekszik, a tekercs korlátozza, nem halmozódik fel élesen.

A fojtótekercsek egyik legszélesebb alkalmazási területe a nagyfrekvenciás áramkörök... A többrétegű vagy egyrétegű tekercseket ferrit- vagy acélmagra tekercselik, vagy egyáltalán ferromágneses mag nélkül használják - csak műanyag keretet vagy csak vezetéket. az áramkör közepes és hosszú hatótávolságú hullámokon működik, akkor gyakran lehetséges a szekcionált tekercselés.

A ferromágneses fojtótekercs kisebb, mint az azonos induktivitású mag nélküli fojtótekercs. A nagyfrekvenciás működéshez ferrit vagy magneto-dielektromos magokat használnak, amelyek kis belső kapacitással rendelkeznek. Az ilyen fojtótekercsek meglehetősen széles frekvenciatartományban működhetnek.

Tudniillik a fojtó fő paramétere az induktivitás, mint minden tekercsnél... Ennek a paraméternek a mértékegysége a henry, a jelölése pedig a Gn. A következő paraméter az elektromos ellenállás (egyenáramban), ohmban (ohmban) mérve.

Aztán vannak olyan jellemzők, mint a megengedett feszültség, a névleges előfeszítési áram és természetesen a minőségi tényező, ami különösen fontos paraméter, különösen az oszcilláló áramköröknél. A különböző típusú fojtótekercseket manapság széles körben alkalmazzák a legkülönfélébb mérnöki problémák megoldására.

A fojtók fajtái

Fojtótekercsek nélkül Úgy tervezték, hogy elnyomja a nagyfrekvenciás zajokat az elektromos áramkörökben. Általában egy ferritmag, amely üreges henger (vagy O-gyűrű) formájában készül, amelyen a huzal áthalad.

Az ilyen fojtó reaktivitása alacsony frekvenciákon (beleértve az ipari frekvenciát is) kicsi, magas frekvenciákon (0,1 MHz ... 2,5 GHz) pedig nagy. Így, ha nagyfrekvenciás interferencia lép fel a kábelben, akkor egy ilyen fojtó elnyomja azt 10 ... 15 dB beillesztési veszteséggel.Mangán-cink és nikkel-cink ferriteket használnak a fojtótekercsek fordulat nélküli mágneses magjainak létrehozására.

AC fojtó széles körben használják ellenállásként (induktív) ellenállásként, LR- és LC-áramkörök elemeiként, valamint AC konverterek kimeneti szűrőiben. Az ilyen fojtótekercsek tized mikrohenrytől több száz henryig terjedő induktivitással készülnek ~ 1 mA és 10 A közötti áramerősség esetén. Egyetlen tekercsük van egy ferromágneses vagy ferrimágneses anyagból készült mágneses magon.

A váltakozó áramú fojtótekercs tervezésekor a következő fő névleges paramétereket kell figyelembe venni: a szükséges teljesítmény (az áram legnagyobb megengedett értéke), az áram frekvenciája, a méltóság és a súly.

A minőségi tényezőt különféle módszerekkel lehet növelni. A mágneses áramkörök gyártása szempontjából figyelembe kell venni, hogy az érdem növelhető a következők miatt:

• nagy mágneses permeabilitással és alacsony veszteséggel rendelkező mágneses anyag kiválasztása;

• a mágneses áramkör keresztmetszeti területének növelése;

• nem mágneses rés bevezetése.

Fulladások elsimítása — az átalakítók azon elemei, amelyek célja a feszültség vagy áram változó összetevőjének csökkentése az átalakító bemenetén vagy kimenetén. Az ilyen fojtótekercseknek egyetlen tekercselése van, amelynek áramában (ellentétben a váltakozó áramú fojtótekercsekkel) mind a váltakozó, mind az egyenáramú összetevők jelen vannak. A fojtótekercs sorba van kötve a terheléssel.

A fojtónak nagy induktivitással kell rendelkeznie (induktív ellenállás). Tekercsénél a feszültség váltakozó komponensének csökkenése figyelhető meg, míg az állandó komponens (a tekercs kis aktív ellenállása miatt) a terhelésnél felszabadul.

Az áramkomponensek közvetlen mágneses fluxust (amely mágnesezőként működik) és váltakozó fluxust hoznak létre a fojtó mágneses áramkörében, szinuszos… Az áram állandó összetevője miatt a mágneses körben a mágneses fluxus (indukció) a kezdeti mágnesezési görbének megfelelően változik, míg a változó komponens miatt a mágnesezettség megfordítása részciklusokban megy végbe a megfelelő áramértékeken.

Az áramerősség növekedésével a mágneses fluxus váltakozó komponense csökken (állandó váltakozó áramú komponens mellett), ami a differenciális mágneses permeabilitás csökkenéséhez és ennek megfelelően a fojtó induktivitásának csökkenéséhez vezet. Fizikailag az induktivitás csökkenése a mágnesező áram növekedésével abból adódik, hogy az áram növekedésével a fojtó mágneses áramköre egyre telítettebbé válik.

Telítettségtől való fulladás állítható induktív reaktanciaként használják váltakozó áramú áramkörökben. Az ilyen fojtótekercseknek legalább két tekercselése van, amelyek közül az egyik (működő) a váltóáramú áramkörben, a másik (vezérlés) - az egyenáramú áramkörben található.A telítési fojtótekercs működési elve a B görbe nemlinearitása (H) a mágneses áramkörökben, ha azokat a vezérlő és üzemi áramok mágnesezik.

Az ilyen fojtótekercsek mágneses áramköreiben nincs nem mágneses rés. A telítési fojtótekercsek fő jellemzői (a simítófojtókhoz képest) a mágneses körben lévő mágneses fluxus változó komponensének lényegesen magasabb értéke és változásának szinuszos jellege.

Az elektronikus berendezések fejlesztése eltérő követelményeket támaszt a fojtótekercsekkel szemben, különösen a méretek csökkentését és az elektromágneses interferencia szintjének csökkentését igényli nagy összeszerelési sűrűség esetén. A probléma megoldására fejlesztették ki felületre szerelhető lapon alapuló többrétegű ferritforgácsszűrők.

Az ilyen eszközöket vékonyréteg-technológiával gyártják. Az aljzatra vékony ferritrétegek rakódnak le (például a tajvani Chilisin Electronics cég Ni-Zn ferritet használ), amelyek között félfordulatú tekercsszerkezet alakul ki.

A több százat is elérő rétegek lerakódása után szinterezés megy végbe, melynek során ferrit mágneses maggal rendelkező térfogattekercs képződik. Ennek a kialakításnak köszönhetően a szórt mezők minimálisra csökkennek, és ennek megfelelően az elemek egymásra gyakorolt ​​kölcsönös hatása gyakorlatilag kizárt, mivel az erővonalak főként a mágneses áramkörön belül záródnak.

Többrétegű szűrők ferrit chipekkel: a — gyártási technológia; b — 1 mm-es léptékű skálához kapcsolódó megjelenés

A többrétegű ferrit chip szűrők a nagyfrekvenciás interferenciák szűrésére szolgálnak a fogyasztói elektronika, tápegységek stb. táp- és jeláramköreiben. A chipszűrők fő gyártói a Chilisin Electronics, a TDK Corporation (Japán), a Murata Manufacturing Co., Ltd (Japán), a Vishay Intertechnology (USA) stb.

Karbonil-vas alapú mágneses dielektrikumból készült mágneses fojtótekercsek a 0,5 … 100,0 MHz tartományban működő rádióberendezésekben használatosak.

A fojtókban minden ismert lágymágneses anyagból készült mágneses magok használhatók: elektromos acélok, ferritek, magneto-dielektrikumok, valamint precíziós, amorf és nanokristályos ötvözetek.

A transzformátorokban, mágneses erősítőkben és hasonló eszközökben lévő fojtóktól eltérően a mágneses áramkör a mágneses fluxus koncentrálására szolgál, miközben minimalizálja a mágneses veszteségeket. Ebben az esetben a mágneses áramkör által végzett fő funkció gyakorlatilag kizárja annak előállítását olyan magneto-dielektromos anyagból, amelynek alacsony relatív mágneses permeabilitása van.

A mágneses dielektrikumokhoz hasonló frekvenciatartományban történő működésre tervezett, különböző minőségű ferritek széles választéka szűkíti a magneto-dielektrikumok gyártási alkalmazási körét. elektromágneses eszközök mágneses áramkörei. 

App fulladás

Tehát cél szerint az elektromos fojtókat a következőkre osztják:

Másodlagos kapcsolási tápokban működő AC fojtótekercsek. A tekercs az elsődleges áramforrás energiáját a mágneses mezőjében tárolja, majd átadja a terhelésnek. Invertáló konverterek, erősítők - fojtótekercset használnak, néha több tekercseléssel, mint a transzformátorok. Hasonló módon működik fénycső mágneses előtétje, gyújtására és a névleges áram fenntartására szolgál.

Motorindító fojtó — indítási és fékezőáram-határolók. Ez hatékonyabb, mint a teljesítmény hőként történő elvezetése az ellenállásokon. A legfeljebb 30 kW teljesítményű elektromos hajtások esetében az ilyen fojtószelep hasonlónak tűnik háromfázisú transzformátor (háromfázisú fojtótekercseket használnak a háromfázisú áramkörökben).

Telítő fojtókfeszültségstabilizátorokban és ferrorezonáns átalakítókban (a transzformátor részben fojtóvá alakítják), valamint mágneses erősítőkben használják, ahol az áramkör induktív ellenállásának megváltoztatása érdekében a magot mágnesezik.

Fulladások elsimításaben jelentkezett szűrők hogy távolítsa el az egyenirányított áramhullámot. A csillapító fojtótekercsek nagyon népszerűek voltak a csöves erősítők virágkorában a nagyon nagy kondenzátorok hiánya miatt. Az egyenirányító utáni hullám elsimításához a fojtókat pontosan kellett használni.

Míg az áramkörben vákuumíves lámpák csatolt fojtószelep-erősítők - ezek speciális erősítők voltak, amelyekben a fojtótekercsek a lámpák anódterhelését szolgálták.

A Dp fojtótekercsnél felszabaduló megnövekedett váltakozó feszültséget a C blokkkondenzátoron keresztül a következő lámpa rácsára tápláljuk. Viszonylag szűk frekvenciatartományt kell felerősíteni, és ebben a sávban nincs szükség nagy egyenletes erősítésre.