Elektrisk gass - prinsipp for drift og eksempler på bruk

En induktor som brukes til å undertrykke interferens, jevne ut strømbølger, lagre energi i magnetfeltet til en spole eller kjerne, for å isolere deler av en krets fra hverandre ved høy frekvens, kalles en choke eller reaktor (fra tysk drosseln — til grense, kile).

Derfor er hovedformålet med en choke i en elektrisk krets å holde på seg selv en strøm i et visst frekvensområde eller å akkumulere energi i en viss tidsperiode i et magnetfelt.

Fysisk kan ikke strømmen i spolen endres umiddelbart, det tar en begrenset tid, — følger direkte denne posisjonen fra Lenz' styre.

Hvis strømmen gjennom spolen kan endres øyeblikkelig, vil en uendelig spenning vises over spolen. Selvinduktansen til spolen, når strømmen endres, skaper en spenning i seg selv - EMF av selvinduksjon… På denne måten bremser choken strømmen.

Hvis det er nødvendig å undertrykke den variable komponenten av strømmen i kretsen (og støy eller vibrasjon er bare et eksempel på en variabel komponent), er en choke installert i en slik krets - induktor, som har en betydelig induktiv motstand for strømmen ved interferensfrekvensen. Krusninger i nettverket vil bli kraftig redusert hvis en choke er installert på banen. På samme måte kan signaler med forskjellige frekvenser som opererer i kretsen separeres eller isoleres fra hverandre.

I radioteknikk, i elektroteknikk, i mikrobølgeteknologi brukes høyfrekvente strømmer av enheter fra hertz til gigahertz. Lave frekvenser innenfor 20 kHz refererer til lydfrekvenser, etterfulgt av ultralydområdet – opptil 100 kHz og til slutt HF- og mikrobølgeområdet – over 100 kHz, enheter, titalls og hundrevis av MHz.

Så det er gassen selvinduksjonsspole, brukt som en stor induktiv motstand for visse vekselstrømmer.

I tilfelle choken må ha stor induktiv motstand mot lavfrekvente strømmer, må den ha stor induktans og i dette tilfellet er den laget med en stålkjerne. En høyfrekvent choke (som representerer en høy motstand mot høyfrekvente strømmer) er vanligvis laget uten en kjerne.

Lavfrekvent choke Den ser ut som en jerntransformator, med den eneste forskjellen at den bare har en spole på seg. Viklingen er viklet på en stålkjerne i en transformator hvis platene er isolert for å redusere virvelstrømmer.

En slik spole har en høy induktans (mer enn 1 N), den har betydelig motstand mot enhver endring i strømmen i den elektriske kretsen der den er installert: hvis strømmen begynner å avta kraftig, støtter spolen den, hvis strømmen begynner å øke kraftig, spolen vil begrense, den vil ikke samle seg kraftig.

Et av de bredeste bruksområdene for struper er høyfrekvente kretser... Flerlags eller enkeltlags spoler er viklet på ferritt- eller stålkjerner eller brukes uten ferromagnetiske kjerner i det hele tatt - kun en plastramme eller kun ledning. kretsen opererer på bølger med middels og lang rekkevidde, da er en seksjonsvikling ofte mulig.

En ferromagnetisk kjerne choke er mindre enn en kjerneløs choke med samme induktans. For drift ved høye frekvenser brukes ferritt- eller magneto-dielektriske kjerner, som har lav intern kapasitans. Slike choker kan operere over et ganske bredt frekvensområde.

Som du vet, er hovedparameteren til choken induktansen, som enhver spole ... Enheten til denne parameteren er Henry, og betegnelsen er Gn. Den neste parameteren er den elektriske motstanden (i likestrøm), målt i ohm (ohm).

Så er det slike egenskaper som tillatt spenning, nominell forspenningsstrøm og selvfølgelig kvalitetsfaktoren, som er en ekstremt viktig parameter, spesielt for oscillerende kretser. Ulike typer choker er mye brukt i dag for å løse et bredt spekter av tekniske problemer.

Typer choker

Choker uten spoler er designet for å undertrykke høyfrekvent støy i elektriske kretser. De er vanligvis en ferrittkjerne laget i form av en hul sylinder (eller O-ring) som ledningen passerer gjennom.

Reaktiviteten til en slik choke ved lave frekvenser (inkludert industriell frekvens) er liten, og ved høye frekvenser (0,1 MHz ... 2,5 GHz) er den stor. Således, hvis høyfrekvent interferens oppstår i kabelen, undertrykker en slik choke den med et innsettingstap på 10 ... 15 dB.Mangan-sink og nikkel-sink ferriter brukes til å lage magnetiske kjerner av chokes uten svinger.

AC choker er mye brukt som motstander (induktive) motstander, elementer av LR- og LC-kretser, samt i utgangsfiltrene til AC-omformere. Slike choker er laget med induktanser fra tideler av mikrohenries til hundrevis av henries for strømmer fra ~ 1 mA til 10 A. De har en enkelt spole plassert på en magnetisk kjerne laget av ferro- eller ferrimagnetisk materiale.

Ved utforming av en AC-choke er det nødvendig å ta hensyn til følgende nominelle hovedparametre: nødvendig effekt (den mest tillatte verdien av strømmen), frekvensen til strømmen, verdigheten og vekten.

Kvalitetsfaktoren kan økes med ulike metoder. Fra synspunktet om produksjon av magnetiske kretser, er det nødvendig å ta hensyn til at verdien kan økes på grunn av:

• valg av magnetisk materiale med høy magnetisk permeabilitet og lave tap;

• øke tverrsnittsarealet til den magnetiske kretsen;

• introdusere et ikke-magnetisk gap.

Utjevning av chokes — elementer av omformere konstruert for å redusere den variable komponenten av spenningen eller strømmen ved inngangen eller utgangen til omformeren. Slike choker har en enkelt vikling i strømmen som (i motsetning til AC choker) både AC- og DC-komponenter er tilstede. Chokespolen er koblet i serie med lasten.

Choken må ha stor induktans (induktiv motstand). Ved viklingen observeres et fall i den vekslende komponenten av spenningen, mens den konstante komponenten (på grunn av den lille aktive motstanden til viklingen) frigjøres ved belastningen.

Strømkomponentene skaper en direkte magnetisk fluks (som fungerer som en magnetisator) og en vekslende fluks i den magnetiske strupekretsen, sinusformet… På grunn av strømmens konstante komponent endres den magnetiske fluksen (induksjonen) i den magnetiske kretsen i samsvar med den initiale magnetiseringskurven, mens magnetiseringsreverseringen på grunn av den variable komponenten skjer i delsykluser ved de tilsvarende strømverdiene.

Når strømmen øker, avtar den vekslende komponenten av den magnetiske fluksen (ved en konstant vekselstrømkomponent), noe som fører til en reduksjon i den differensielle magnetiske permeabiliteten og følgelig til en reduksjon i induktansen til choken. Fysisk sett skyldes reduksjonen i induktans med økende magnetiseringsstrøm det faktum at når denne strømmen øker, blir chokens magnetiske krets mer og mer mettet.

Kvelning fra metning brukes som justerbare induktive reaktanser i AC-kretser. Slike choker har minst to viklinger, hvorav den ene (fungerer) er inkludert i vekselstrømkretsen, og den andre (kontroll) - i DC-kretsen. Prinsippet for drift av metningsdrosler er å bruke ulineariteten til kurven B (H) til de magnetiske kretsene, når de magnetiseres av kontroll- og driftsstrømmene.

De magnetiske kretsene til slike choker har ingen ikke-magnetisk gap. Hovedkarakteristikkene til metningsdrosler (sammenlignet med utjevningsspoler) er den betydelig høyere verdien av den variable komponenten av den magnetiske fluksen i den magnetiske kretsen og den sinusformede naturen til endringen.

Utviklingen av elektronisk utstyr stiller forskjellige krav til choker, spesielt krever det en reduksjon i størrelse og en reduksjon i nivået av elektromagnetisk interferens under forhold med høy komponentmonteringstetthet. For å løse dette problemet ble utviklet flerlags ferrittbrikkefiltre basert på et overflatemontert bord.

Slike enheter er produsert ved hjelp av tynnfilmteknologi. Tynne lag med ferritt avsettes på underlaget (for eksempel bruker det taiwanske selskapet Chilisin Electronics Ni-Zn ferritt), mellom hvilke det dannes en halvomdreining spolestruktur.

Etter avsetning av lag, hvis antall kan nå flere hundre, skjer sintring, hvor det dannes en volumspole med en ferrittmagnetisk kjerne. Takket være denne utformingen reduseres strøfeltene til et minimum, og følgelig er gjensidig påvirkning av elementene på hverandre praktisk talt utelukket, siden kraftlinjene hovedsakelig er lukket inne i den magnetiske kretsen.

Flerlagsfiltre med ferrittflis: a — produksjonsteknologi; b — utseende relatert til en skala med et trinn på 1 mm

Flerlags ferrittbrikkefiltre brukes til å filtrere høyfrekvent interferens i strøm- og signalkretsene til forbrukerelektronikk, strømforsyninger, etc. Hovedprodusentene av brikkefiltre er Chilisin Electronics, TDK Corporation (Japan), Murata Manufacturing Co., Ltd (Japan), Vishay Intertechnology (USA), etc.

Magnetiske kjerne chokes laget av karbonyljern basert magneto dielektrisk brukes i radioutstyr som opererer i området 0,5 … 100,0 MHz.

I choker kan magnetiske kjerner laget av alle kjente myke magnetiske materialer brukes: elektriske stål, ferritt, magneto-dielektrikk, samt presisjons, amorfe og nanokrystallinske legeringer.

I motsetning til choker i transformatorer, magnetiske forsterkere og lignende enheter, tjener den magnetiske kretsen til å konsentrere den magnetiske fluksen samtidig som den minimerer magnetiske tap. I dette tilfellet utelukker hovedfunksjonen utført av den magnetiske kretsen praktisk talt dens fremstilling fra et magneto-dielektrisk materiale som har lav relativ magnetisk permeabilitet.

Et bredt spekter av ferritter av forskjellige kvaliteter designet for å operere i frekvensområder som ligner på magneto-dielektriske komponenter, begrenser bruksområdet for magneto-dielektriske stoffer for produksjon magnetiske kretser av elektromagnetiske enheter. 

App for kvelning

Så etter formål er elektriske choker delt inn i:

AC choker som opererer i sekundære koblingsforsyninger. Spolen lagrer energien til den primære kraftkilden i magnetfeltet, og overfører den deretter til lasten. Inverterende omformere, forsterkere - de bruker choker, noen ganger med flere viklinger, som transformatorer. Det fungerer på lignende måte magnetisk ballast til et lysrør, brukes til å tenne og opprettholde merkestrømmen.

Motorstartchoker — start- og bremsestrømbegrensere. Dette er mer effektivt enn å spre kraft som varme over motstander. For elektriske stasjoner med en effekt på opptil 30 kW ser en slik gass ut trefase transformator (tre-fase choker brukes i tre-fase kretser).

Mettende chokesden brukes i spenningsstabilisatorer og ferroresonantomformere (transformatoren er delvis omdannet til en choke), samt i magnetiske forsterkere, hvor kjernen magnetiseres for å endre den induktive motstanden til kretsen.

Utjevning av chokesbrukt i filtre for å fjerne den likerettede strømrippelen. Utjevning av strømstruper var veldig populært under rørforsterkernes storhetstid på grunn av mangelen på veldig store kondensatorer. For å jevne ut bølgen etter likeretteren, måtte chokene brukes akkurat.

Mens i strømkretser vakuumbuelamper vedlagte gassforsterkere — dette var spesielle forsterkere der chokene fungerte som anodebelastninger for lampene.

Den økte vekselspenningen som frigjøres ved drosselen Dp mates til nettet til neste lampe gjennom blokkeringskondensatoren C. det er nødvendig å forsterke et relativt smalt frekvensområde og det kreves ingen stor jevnhet i forsterkningen i dette båndet.