Катушки электрических аппаратов

дальнейшее чтение

  • Querfurth, Уильям, « обмоткой катушки, описание катушки обмотки процедур, обмоточных машин и сопутствующего оборудования для электронной промышленности » (2D ред.). Чикаго, Г. Стивенс Mfg. Co., 1958.
  • Weymouth, Ф. Мартена, » Drum якорей и коммутаторы (теория и практика): полный трактат по теории и конструкции барабана намотки, и коммутаторов для замкнутой катушки якорей, вместе с полным Резюме некоторых из основных пунктов , участвующих в их разработке и изложению реакции якоря и искрообразование ». Лондон, «Электрик» Печать и издательство Ко, 1893.
  • « Катушки обмотки дела ». Международная ассоциация намоточные.
  • Chandler, RH, » Coil обзор покрытия, 1970-76 «. Braintree, RH Чандлер Ltd, 1977.

Для чего нужны и какие бывают

В зависимости от того, где применяется катушка индуктивности и её функциональных особенностей, она может называться по-разному: дроссели, соленоиды и прочее. Давайте рассмотрим, какие бывают катушки индуктивности и их сферу применения.

Дроссели. Обычно так называются устройства для ограничения тока, область применения:

  • В пускорегулирующей аппаратуре для розжига и питания газоразрядных ламп.
  • Для фильтрации помех. В блоках питания — фильтр электромагнитных помех со сдвоенным дросселем на входе компьютерного БП, изображен на фото ниже. Также используется в акустической аппаратуре и прочем.
  • Для фильтрации определенных частот или полосы частот, например, в акустических системах (для разделения частот по соответствующим динамикам).
  • Основа в импульсных преобразователях — накопитель энергии.

Токоограничивающие реакторы — используются для ограничения токов короткого замыкания на ЛЭП.

Примечание: у дросселей и реакторов должно быть низкое активное сопротивление для уменьшения их нагрева и потерь.

Контурные катушки индуктивности. Используются в паре с конденсатором в колебательном контуре. Резонансная частота подбирается под частоту приема или передачи в радиосвязи. У них должна быть высокая добротность.

Вариометры. Как было сказано — это настраиваемые или переменные катушки индуктивности. Чаще всего используются в тех же колебательных контурах для точной настройки частоты резонанса.

Соленоид — так называется катушка, длина которой значительно больше диаметра. Таким образом внутри соленоида образуется равномерное магнитное поле. Чаще всего соленоиды используются для совершения механической работы — поступательного движения. Такие изделия называют еще электромагнитами.

Рассмотрим, где используются соленоиды.

Это может быть активатор замка в автомобиле, шток которого втягивается после подачи на соленоид напряжения, и звонок, и различные исполнительные электромеханические устройства типа клапанов, грузоподъёмные магниты на металлургических производствах.

В реле, контакторах и пускателях соленоид также выполняет функцию электромагнита для привода силовых контактов. Но в этом случае его чаще называют просто катушка или обмотка реле (пускателя, контактора соответственно), как выглядит, на примере малогабаритного реле вы видите ниже.

Рамочные и кольцевые антенны. Их назначение — передача радиосигнала. Используются в иммобилайзерах автомобилей, металлодетекторах и для беспроводной связи.

Индукционные нагреватели, тогда она называется индуктором, вместо сердечника помещают нагреваемое тело (обычно металл).

Спиральная катушка плоского типа

Существует такой тип электрической катушки, как плоская спиральная. Представлена она в виде первичной обмотки трансформатора. Катушка обычно укладывается на диск из свинца или же цинка, который обладает высокой электропроводностью. Хотя можно использовать и другой материал, который будет обладать этим же качеством

Важно, чтобы материал был способен сохранять это качество при повышенных температурах. Такой диск чаще всего является вторичной обмоткой того же трансформатора

Если температура находится в нормальных пределах, то и значение проводимости будет сохраняться в пределах нормальных для конкретного сырья, которое используется.

Обмотки и краны

Схема типовых конфигураций трансформаторов

Провод или проводник , который представляет собой катушку, называется обмоткой . Отверстие в центре катушки называется ядром области или магнитной осью . Каждая петля из проволоки называется поворотом . В обмотках , в которой витки соприкасаются, провод должен быть изолирован с покрытием из непроводящей изоляции , такие как пластмассы или эмаль , чтобы предотвратить ток от прохождения между провод поворачивается. Намотки часто оборачиваются вокруг формы катушки , изготовленную из пластмассы или другого материала , чтобы удерживать его на месте. Концы проволоки выведены и прикреплены к внешней цепи. Обмотки могут иметь дополнительные электрические соединения вдоль их длины; они называются краны . Обмотка , который имеет один кран в центре его длиной, называется центром отвода .

Катушки могут иметь более чем одну обмотку, электрически изолированы друг от друга. При наличии два или более обмоток вокруг общей магнитной оси, обмотки , как говорят, индуктивно связанными или с магнитной муфтой . Изменяющийся во время тока через одну обмотки будет создавать магнитное поле , изменяющиеся во время , который проходит через другую обмотку, которые будут вызывать изменяющиеся во время напряжения в других обмотках. Это называется трансформатор . Обмоткой , к которому ток подводится, который создает магнитное поле, называется первичной обмотки . Остальные обмотки называются вторичными обмотками .

Текст

(51) 5 Н 01 Г 41/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ОООРЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН:АВТОРСКОМУ СВЙДЛЧсПЫ:ТВУ(56) Авторское свидетельство СССРВ 1106333, кл, Н 01 Г 41/04, 1983.(54)(57) СТАНОК ДЛЯ НАИОТКИ КАТУШЕКЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ, содержащийотдающее устройство, установленноена каретке, имеющей возможностьперемещения вдоль оси оправки, кабельный барабан, расположенный.навалу отдающего устройства, механизмы вертикального перемещения кабель -ного барабана и натяжения кабеля,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения качества электрических катушек путем улучшения раскладки и повышения стабильности натяжения кабеля, а также уменьшениягабаритных размеров, станок содержитплатФорму, расположенную на кареткеи снабженную приводом возвратно-поступательного перемещения в плоскости,перпендикулярной к продольнойоси оправки, при этом отдающее устройство установлено на платформе,а механизм вертикального перемещения кабельного барабана размещенвнутри вала отдающего устройства.ЯЯ 3 ОС 51.1 энне к,».(;Яю «.Тех,1 гчческого оборудования для изготовления сверхпроводящих катушек и может быть использОВЯНО в элеттрической промышленности при производстве протяженн.»х катушек электрическчх аппаратоп.ЦЕЛЬ 11 ИЗ б;Т 1 НЧя янлгЕТя ПО ъышение качества электрических катушек путем улучшения раскладки и повышения стабильности натяжения ка» беля Я также уменьшение габаритных размеров.Ба фиг.1 показан станок Для на мотки катушек электрических аппараГо 1 н,»,.,Н 1:,2 » .0 же зиД сверхур Н 3 1 т,Г «,ТО 1.н 1 Ц Сбо ,У нр ФГ,-1 — кцнемятическая схема отцающ;го устройства с механизмом вертикяльног». перемещения кабельного1 аоабанаСтанок состоит из отдающего уст» ройства, Включающего механизм 1 на» тяжения кабеля и прчвод 2. Отдающее устройство установлено на каретке 3 продольного перемещения, а кабельный барабан : закреплен на валу 5 отдаУ . ,1 ЙсГВЯ нХЯНИЗМ 6 ВЕРГь .;.н-го н 1 ешли ня кабельнсго ба » рабана ,см,с»;.1 НГ.4) размешен Внутри» полОГО Бала 5 ОтД 810 Щ 8 ГО УстРОйства Кабопь 7 наматывается на оправку Й, установленную наталине 9 уст» ройства ПроДОльное перемещение Карки 1 бОгпечивроя по 18″лзю:Хим ,.».8″:ента 1 С с помощью .11 р 1 нво».»1 11 О 1 3ДЯ 11 (С 11. Фиг,4). Отдающее устройство с механизмами вертикальногоперемещения кабельного барабана инатяжения кабеля размещено на платФорме 12, имеющей возможность перемещения по каретке 3 с помощью привода 13 н винтового механизма 14.Механизм 6 вертикального перемещенияс помощью привода 15, системы управ» 10 пения 16 и датчика 17 положения кабеля обеспечивает сход кабеля скабельного барабана в постояннойплоскости, касательной к образуюшейОПРЯВКИ 8,15Станок работает следуюшим обраЗОМ,Процесс намотки катушек произ:- Водится кабелем 7 при последователь 2 б ном ОбхоДе ОтДающаГО устройстВЯ скабельным барабаном ц вокруг оправки 8 (см, Фиг.2). При продольномдвижении каретки 3 кабель укладывается вдоль длинной стороны оправки,23 а при поперечном движении платформы12 с отдающим. устройством кабельуклаДывается на лобОВую часть оправ=ки 8, Стабилизация натяжения кабеляо 1 еспечивяется с помощью механизманатяжения 1, выполненного, например.в Вще порошковой муфты, корпус кс,- торой от привода 2 закручивается Всторону, противоположную направлс:.ИюВращения вяла 5 ОтдающеГО ;стройстВа, обеспечивая таким образом постоянное НЯтяжение кабеля

Смотреть

Где применяются катушки индуктивности?

Share

Где применяется катушка с проводом (индуктивность)?

Одним из самых распространенных элементов электрических схем является индуктивность. Это в общем случае катушка с проводом с вставленным в нее ферромагнитным сердечником или без него. Рассмотрим применения свойств катушки индуктивности в различных областях техники.

Индуктивность применяется в различных приборах в радиотехнике, электротехнике, технике связи, электронике, автоматике и многих других областях.

Это трансформаторы, различные электрические фильтры, электромагнитные реле, преобразователи электрической энергии и т.д.

Если конденсатор – это накопитель электрической энергии (заряда), то индуктивность – это накопитель электромагнитной энергии.

Самое простое применение катушки с проводом – это электромагнит.

При прохождении электрического тока по проводу, вокруг него образуется постоянное магнитное поле. Чем больше витков в катушке и чем больше электрический ток, проходящий через нее, тем больше магнитный поток пронизывающий витки катушки. Для увеличения силы притяжения электромагнита в катушку вводят ферромагнитный (стальной) сердечник. Свойство катушки с проводом образовывать магнитное поле, используется в мощных электромагнитах, во всевозможных электромеханических реле, электрических двигателях и генераторах и т.д.

Катушка индуктивности — фильтр 

Катушка индуктивности имеет минимальное сопротивление для прохождения постоянного электрического тока, но для переменного тока имеет большое сопротивление.

Это свойство индуктивности используется для разделения цепей переменного и постоянного токов. В технике электросвязи и радиосвязи используется множество различных фильтров нижних и верхних частот, схем дистанционного питания и т.д.
Катушка с ферромагнитным стальным сердечником используется в фильтрах блоков питания сетевых выпрямителей для сглаживания пульсаций переменного тока.

 Катушка с проводом источник Э.Д.С.

При воздействии на катушку переменного магнитного поля в ней образуется переменный электрический ток. Это свойство катушки индуктивности используется в электрических генераторах постоянного и переменного тока. В них идет преобразование механической энергии в электрическую энергию.

Дизель-генераторные электростанции используют энергию сгорания дизельного топлива; 
Тепловые электростанции – ТЭЦ используют энергию газа, угля, и др.; Гидроэлектростанции – ГЭС используют энергию падающей воды; Атомные электростанции — АЭС используют энергию деления атомного ядра. Во всех циклах преобразования энергии конечным элементом является электрический генератор одно или трех — фазного переменного тока.

Катушка индуктивности — трансформатор.

При протекании переменного тока через катушку вокруг нее образуется переменное магнитное поле, которое в свою очередь воздействует на соседнюю катушку (обмотку) и создает в ней переменный электрический ток. Трансформаторы тока – напряжения используются для преобразования переменного электрического напряжения и тока одной величины в напряжение и ток другой величины. Трансформаторы служат также для согласования сопротивления нагрузки с внутренним сопротивлением источника (генератора) электрической энергии. Трансформаторы используются во всех областях электротехники, радиотехники, электросвязи, автоматики и т.д.

 Катушка индуктивности — элемент колебательного контура.

Если объединить свойства конденсатора и индуктивности, то можно создать электромагнитный контур для получения синусоидальных колебаний переменного тока. В этом контуре заряд, накопленный в конденсаторе, передается в катушку и преобразуется в магнитное поле. Магнитное поле в свою очередь, наводит ЭДС самоиндукции в катушке, которая и заряжает конденсатор. Процесс этот повторяется многократно, постепенно затухая из-за потерь в контуре. Колебательные контуры бывают двух видов — параллельный и последовательный. Колебательные контуры используются для получения незатухающих колебаний синусоидальной формы низкой – НЧ, высокой ВЧ и сверхвысокой СВЧ частот. Электросвязь, радиотехника, автоматика, космическая связь – перечень применения колебательного контура в технике безграничен.

Вот далеко не полный перечень свойств катушки с проводом в различных устройствах и приборах.Share

Определение и принцип действия

Катушка индуктивности — это катушка смотанного в спираль или другую форму изолированного проводника. Основные особенности и свойства: высокая индуктивность при низкой ёмкости и активном сопротивлении.

Она накапливает энергию в магнитном поле. На рисунке ниже вы видите её условное графическое обозначение на схеме (УГО) в разных видах и функциональных назначениях.

Она может быть с сердечником и без него. При этом с сердечником индуктивность будет в разы больше, чем если его нет. От материала, из которого изготовлен сердечник, также зависит величина индуктивности. Сердечник может быть сплошным или разомкнутым (с зазором).

Напомним один из законов коммутации:

Ток в индуктивности не может измениться мгновенно.

Это значит, что катушка индуктивности — это своего рода инерционный элемент в электрической цепи (реактивное сопротивление).

Давайте поговорим, как работает это устройство? Чем больше индуктивность, тем больше изменение тока будет отставать от изменения напряжения, а в цепях переменного тока — фаза тока отставать от фазы напряжения.

В этом и заключается принцип работы катушек индуктивности – накопление энергии и задерживание фронта нарастания тока в цепи.

Из этого же вытекает и следующий факт: при разрыве в цепи с высокой индуктивностью напряжение на ключе повышается и образуется дуга, если ключ полупроводниковый — происходит его пробой. Для борьбы с этим используются снабберные цепи, чаще всего из резистора и конденсатора, установленного параллельно ключу.

Электромагнит

Но самым интересным оказалось открытие английского инженера Стёрджента. Он продемонстрировал следующее: ученый взял и надел катушку на железный сердечник. Дело все в том, что, пропуская электрический ток по виткам этих катушек, магнитное поле многократно увеличивалось – и все железные предметы, которые находились вокруг, стали притягиваться к этому устройству (рис. 8). Это устройство получило название «электромагнит».

Рис. 8. Электромагнит

Когда сообразили сделать железный крючок и присоединить его к этому устройству, получили возможность перетаскивать различные грузы. Итак, что такое электромагнит?

Определение

Электромагнит – это катушка с большим количеством витков обмотки, надетая на железный сердечник, которая обретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока.

Электромагнит на схеме обозначается как катушка, а сверху располагается горизонтальная линия (рис. 9). Эта линия обозначает железный сердечник.

Рис. 9. Обозначение электромагнита

Когда мы изучали электрические явления, то говорили, что у электрического тока есть разные свойства, в том числе магнитные. И один из экспериментов, которые мы обсуждали, был связан с тем, что мы берем проволоку, присоединенную к источнику тока, наматываем на железный гвоздь и наблюдаем, как к этому гвоздю начинают притягиваться различные железные предметы (рис. 10). Вот это и есть простейший электромагнит. И теперь мы понимаем, что простейший электромагнит нам обеспечивают протекание тока в катушке, большое количество витков и обязательно – металлический сердечник.

Рис. 10. Простейший электромагнит

Маркировка

Для обозначения номинала катушки индуктивности используют буквенную или цветовую маркировку. Есть два вида буквенной маркировки.

  1. Обозначение в микрогенри.
  2. Обозначение набором букв и цифр. Буква r – используется вместо десятичной запятой, буква в конце обозначения обозначает допуск: D = ±0.3 нГн; J = ±5%; К = ±10%; М = ±20%.

Цветовую маркировку можно распознать аналогично таковой на резисторах. Воспользуйтесь таблицей, чтобы расшифровать цветные полосы или кольца на элементе. Первое кольце иногда делают шире остальных.

На это мы и заканчиваем рассматривать, что собой представляет катушка индуктивности, из чего она состоит и зачем нужна. Напоследок рекомендуем посмотреть полезное видео по теме статьи:

Материалы по теме:

  • Как сделать индукционный котел своими руками
  • Что такое самоиндукция
  • Калькулятор для расчета катушки индуктивности

Виды и типы катушек

В зависимости от сферы применения и частоты цепи может отличаться конструкция катушки.

По частоте можно условно разделить на:

  • Низкочастотные. Пример — дроссель люминесцентной лампы, трансформатор (каждая обмотка представляет собой катушку индуктивности), реактор, фильтры электромагнитных помех. Сердечники чаще всего выполняются из электротехнической стали, для цепей переменного тока из листов (шихтованный сердечник).
  • Высокочастотные. Например, контурные катушки радиоприемников, катушки связи усилителей сигнала, накопительные и сглаживающие дроссели импульсных блоков питания. Их сердечник изготавливают обычно из феррита.

Конструкция отличается в зависимости от характеристик катушки, например, намотка может быть однослойной и многослойной, намотанной виток к витку или с шагом. Шаг между витками может быть постоянным или прогрессивным (изменяющимся по длине катушки). Способ намотки и конструкция влияют на конечные размеры изделия.

Отдельно стоит рассказать о том, как устроена катушка с переменной индуктивностью, их еще называют вариометры. На практике можно встретить разные решения:

  • Сердечник может двигаться относительно обмотки.
  • Две обмотки расположены на одном сердечнике и соединены последовательно, при их перемещении изменяется взаимоиндукция и индуктивная связь.
  • Сами витки для настройки контура могут раздвигаться или сужаться приближаясь друг к другу (чем плотнее намотка — тем больше индуктивность).

И так далее. При этом подвижная часть называется ротором, а неподвижная — статором.

По способу намотки бывают также различными, например, фильтры со встречной намоткой подавляют помехи из сети, а намотанные в одну сторону (согласованная намотка) подавляют дифференциальные помехи.

Виды катушек

На сегодняшний день известно много разнообразных типов таких приборов.

К примеру, прибор с обмоткой на каркасе, фланцами с выступами. Данные выступы имеют небольшие камеры, которые по форме выполнены в виде буквы Т. В таких пазах располагаются лепестки, используемые для подпайки концов, они имеют форму буквы Г. Среди недостатков такой катушки сильно выделяется сложность ее конструкции, а также сложность в технологическом процессе. Кроме того, для стабильной работы электрического поля катушки необходимо выполнить пайку выводов к лепесткам. Выполняется эта процедура во время намотки. Минусом стало то, что из-за этого снижается производительность всего подключенного намоточного оборудования.

Еще один известный вид прибора – это каркас с фланцами, на которых располагаются выступы, а также держатели для контактов. Выступы в данном случае выполняются с углублением. В таких углублениях и располагается держатель для контакта с U-образным пазом. У данного типа устройства минусом стало то, что во время намотки катушки с большой скоростью велик шанс выпадения как контактов, так и их держателей.

Обработка катушек. Эксплуатация прибора

Немногие знают, что электрические катушки нуждаются в пропитке. Осуществляется пропитка разными лаками, а необходима она для того, чтобы улучшить стойкость к влаге, увеличить теплопроводность. Также можно улучшить электрическую и механическую прочность. Есть такие классы электрических катушек, как А, В или Е. Классификация осуществляется по устойчивости к нагреву. Глянцевые и водостойкие покрытия должны выдерживать температуру до 250 градусов по Цельсию.

Когда в данный прибор подается электрический ток, то скоба втягивается вместе с сердечником. Скоба перемещается в положение, когда она начинает давить на шток, который перемещается вместе с мембраной из резины. Перемещение штока влечет за собой уменьшение внутреннего объема герметичной полости до его минимального значения. Возможно и увеличение данной плоскости. Произойти это может из-за воздействия пружины, а также собственной массы штока, который начнет возвращаться в исходное положение, когда подача тока прекратится и скоба вернется в изначальное состояние.

Ссылка на основную публикацию