Accelerație electrică - principiu de funcționare și exemple de utilizare

Un inductor folosit pentru a suprima interferența, pentru a netezi undele de curent, pentru a stoca energie în câmpul magnetic al unei bobine sau al unui miez, pentru a izola părți ale unui circuit una de cealaltă la frecvență înaltă, se numește șoc sau reactor (din germană drosseln - la limită, pană).

Prin urmare, scopul principal al unui șoc într-un circuit electric este de a menține un curent într-un anumit interval de frecvență sau de a acumula energie pentru o anumită perioadă de timp într-un câmp magnetic.

Din punct de vedere fizic, curentul din bobină nu se poate schimba imediat, este nevoie de un timp finit, — urmează direct această poziție din domnia lui Lenz.

Dacă curentul prin bobină poate fi schimbat instantaneu, atunci va apărea o tensiune infinită pe bobină. Autoinductanța bobinei, atunci când curentul se schimbă, creează o tensiune de la sine - EMF de auto-inducere… În acest fel, șocul încetinește curentul.

Dacă este necesară suprimarea componentei variabile a curentului din circuit (și zgomotul sau vibrația este doar un exemplu de componentă variabilă), atunci este instalată un șoc într-un astfel de circuit - inductor, care are o rezistență inductivă semnificativă pentru curent la frecvența de interferență. Ondulările din rețea vor fi mult reduse dacă pe cale este instalată o sufocă. În mod similar, semnalele de diferite frecvențe care funcționează în circuit pot fi separate sau izolate unele de altele.

În inginerie radio, în inginerie electrică, în tehnologia cu microunde, se folosesc curenți de înaltă frecvență ai unităților de la herți la gigaherți. Frecvențele joase în intervalul de 20 kHz se referă la frecvențele audio, urmate de intervalul de ultrasunete - până la 100 kHz și, în final, intervalul HF și microunde - peste 100 kHz, unități, zeci și sute de MHz.

Deci este clapeta de accelerație bobina de autoinducție, folosit ca rezistență inductivă mare pentru anumiți curenți alternativi.

În cazul în care șocul trebuie să aibă o rezistență inductivă mare la curenții de joasă frecvență, acesta trebuie să aibă o inductanță mare și în acest caz este realizat cu un miez de oțel. Un șoc de înaltă frecvență (reprezentând o rezistență ridicată la curenții de înaltă frecvență) este de obicei realizat fără miez.

Choke de joasă frecvență Arată ca un transformator de fier, cu singura diferență că are o singură bobină pe el. Înfășurarea este înfășurată pe un miez de oțel al unui transformator ale cărui plăci sunt izolate pentru a reduce curenții turbionari.

O astfel de bobină are o inductanță mare (mai mult de 1 N), are o rezistență semnificativă la orice modificare a curentului în circuitul electric în care este instalată: dacă curentul începe să scadă brusc, bobina o susține, dacă curentul începe să scadă. crește brusc, bobina se va limita, nu se va acumula brusc.

Una dintre cele mai largi domenii de aplicare a choke-urilor este circuitele de înaltă frecvență... Bobinele cu mai multe straturi sau cu un singur strat sunt înfășurate pe miezuri de ferită sau oțel sau sunt utilizate fără miezuri feromagnetice - doar un cadru de plastic sau numai sârmă. circuitul funcționează pe valuri de rază medie și lungă, apoi o înfășurare în secțiune este adesea posibilă.

O bobina feromagnetică cu miez este mai mică decât o bobina fără miez de aceeași inductanță. Pentru funcționarea la frecvențe înalte se folosesc miezuri de ferită sau magneto-dielectrice, care au o capacitate internă scăzută. Astfel de șocuri pot funcționa într-un interval de frecvență destul de larg.

După cum știți, parametrul principal al șocului este inductanța, ca orice bobină... Unitatea acestui parametru este Henry, iar denumirea este Gn. Următorul parametru este rezistența electrică (în curent continuu), măsurată în ohmi (ohmi).

Apoi există caracteristici precum tensiunea admisă, curentul de polarizare nominal și, desigur, factorul de calitate, care este un parametru extrem de important, în special pentru circuitele oscilante. Diferite tipuri de șocuri sunt utilizate pe scară largă astăzi pentru a rezolva o mare varietate de probleme de inginerie.

Tipuri de sufocare

Choke fără bobine sunt concepute pentru a suprima zgomotul de înaltă frecvență în circuitele electrice. Sunt de obicei un miez de ferită realizat sub forma unui cilindru gol (sau inel O) prin care trece firul.

Reactivitatea unui astfel de șoc la frecvențe joase (inclusiv frecvența industrială) este mică, iar la frecvențe înalte (0,1 MHz ... 2,5 GHz) este mare. Astfel, dacă în cablu apare interferențe de înaltă frecvență, atunci o astfel de șoc îl suprimă cu o pierdere de inserție de 10 ... 15 dB.Ferite mangan-zinc și nichel-zinc sunt folosite pentru a crea miezurile magnetice ale șoculelor fără spire.

AC se sufocă sunt utilizate pe scară largă ca rezistențe (inductive), elemente ale circuitelor LR și LC, precum și în filtrele de ieșire ale convertoarelor AC. Astfel de choke sunt realizate cu inductanțe de la zecimi de microhenries la sute de henries pentru curenți de la ~ 1 mA până la 10 A. Au o singură bobină situată pe un miez magnetic din material fero- sau ferimagnetic.

Atunci când proiectați o șocă de curent alternativ, este necesar să luați în considerare următorii parametri nominali principali: puterea necesară (cea mai admisă valoare a curentului), frecvența curentului, demnitatea și greutatea.

Factorul de calitate poate fi crescut prin diferite metode. Din punctul de vedere al producerii circuitelor magnetice, este necesar să se țină cont de faptul că meritul poate fi sporit datorită:

• selectarea materialului magnetic cu permeabilitate magnetică ridicată și pierderi reduse;

• creșterea secțiunii transversale a circuitului magnetic;

• introducerea unui interval nemagnetic.

Netezirea sufocurilor — elemente ale convertoarelor concepute pentru a reduce componenta variabilă a tensiunii sau curentului la intrarea sau ieșirea convertizorului. Astfel de șocuri au o singură înfășurare în curentul căreia (spre deosebire de bobinele de curent alternativ) sunt prezente atât componentele AC, cât și DC. Bobina de șoc este conectată în serie cu sarcina.

Choke-ul trebuie să aibă o inductanță mare (rezistență inductivă). La înfășurarea sa se observă o scădere a componentei alternative a tensiunii, în timp ce componenta constantă (datorită rezistenței active mici a înfășurării) este eliberată la sarcină.

Componentele curente creează un flux magnetic direct (care acționează ca un magnetizator) și un flux alternativ în circuitul magnetic de șoc, sinusoidal… Datorită componentei constante a curentului, fluxul magnetic (inducția) în circuitul magnetic se modifică în conformitate cu curba de magnetizare inițială, în timp ce datorită componentei variabile, inversarea magnetizării are loc în cicluri parțiale la valorile curente corespunzătoare.

Pe măsură ce curentul crește, componenta alternativă a fluxului magnetic scade (la o componentă constantă a curentului alternativ), ceea ce duce la o scădere a permeabilității magnetice diferențiale și, în consecință, la o scădere a inductanței bobinei. Din punct de vedere fizic, scăderea inductanței odată cu creșterea curentului de magnetizare se datorează faptului că, pe măsură ce acest curent crește, circuitul magnetic al choke-ului devine din ce în ce mai saturat.

Sufocare din cauza saturației sunt utilizate ca reactanțe inductive reglabile în circuitele de curent alternativ. Astfel de șocuri au cel puțin două înfășurări, dintre care una (de lucru) este inclusă în circuitul de curent alternativ, iar cealaltă (de control) - în circuitul de curent continuu.Principiul de funcționare a bobinelor de saturație este de a utiliza neliniaritatea curbei B. (H) a circuitelor magnetice, când sunt magnetizate de curenții de comandă și de funcționare.

Circuitele magnetice ale unor astfel de șocuri nu au un spațiu nemagnetic. Principalele caracteristici ale bobinelor de saturație (comparativ cu bobinele de netezire) sunt valoarea semnificativ mai mare a componentei variabile a fluxului magnetic în circuitul magnetic și natura sinusoidală a modificării acestuia.

Dezvoltarea echipamentelor electronice impune diferite cerințe pentru șocuri, în special, necesită o reducere a dimensiunii și o reducere a nivelului de interferență electromagnetică în condiții de densitate mare a ansamblului componentelor. Pentru a rezolva această problemă au fost dezvoltate filtre cu cipuri de ferită multistrat bazate pe o placă de suprafață.

Astfel de dispozitive sunt fabricate folosind tehnologia filmului subțire. Pe substrat sunt depuse straturi subțiri de ferită (de exemplu, compania taiwaneză Chilisin Electronics folosește ferită Ni-Zn), între care se formează o structură de bobină de jumătate de tură.

După depunerea de straturi, al căror număr poate ajunge la câteva sute, are loc sinterizarea, în timpul căreia se formează o bobină de volum cu un miez magnetic de ferită. Datorită acestui design, câmpurile parazite sunt reduse la minimum și, în consecință, influența reciprocă a elementelor unul asupra celuilalt este practic exclusă, deoarece liniile de forță sunt în principal închise în interiorul circuitului magnetic.

Filtre multistrat cu așchii de ferită: a — tehnologie de producție; b — aspect legat de o scară cu treapta de 1 mm

Filtrele cu cipuri de ferită multistrat sunt utilizate pentru a filtra interferențele de înaltă frecvență în circuitele de putere și semnal ale electronicelor de consum, surselor de alimentare etc. Principalii producători de filtre cu cip sunt Chilisin Electronics, TDK Corporation (Japonia), Murata Manufacturing Co., Ltd (Japonia), Vishay Intertechnology (SUA), etc.

Choke cu miez magnetic realizat din magnetodielectric pe bază de fier carbonil sunt utilizate în echipamentele radio care funcționează în intervalul 0,5 … 100,0 MHz.

În șocuri se pot folosi miezuri magnetice din toate materialele magnetice moi cunoscute: oțeluri electrice, ferite, magneto-dielectrice, precum și aliaje de precizie, amorfe și nanocristaline.

Spre deosebire de bobinele de la transformatoare, amplificatoare magnetice și dispozitive similare, circuitul magnetic servește la concentrarea fluxului magnetic minimizând în același timp pierderile magnetice. În acest caz, funcția principală îndeplinită de circuitul magnetic exclude practic fabricarea acestuia dintr-un material magneto-dielectric care are o permeabilitate magnetică relativă scăzută.

O gamă largă de ferite de diferite grade concepute pentru a funcționa în intervale de frecvență similare cu magneto-dielectricii restrânge domeniul de aplicare a magneto-dielectricilor pentru producție circuitele magnetice ale dispozitivelor electromagnetice. 

Aplicație pentru sufocare

Deci, în funcție de scop, șocurile electrice sunt împărțite în:

Inductoare de curent alternativ care funcționează în sursele de comutare secundare. Bobina stochează energia sursei primare de energie în câmpul său magnetic, apoi o transferă la sarcină. Convertoare inversoare, amplificatoare - folosesc șocuri, uneori cu înfășurări multiple, cum ar fi transformatoarele. Funcționează într-un mod similar balast magnetic al unei lămpi fluorescente, folosit pentru a aprinde și menține curentul nominal.

Sufocă de pornire a motorului — limitatoare de curent de pornire și frânare. Acest lucru este mai eficient decât disiparea puterii sub formă de căldură prin rezistențe. Pentru acționările electrice cu o putere de până la 30 kW, o astfel de accelerație arată similar transformator trifazat (în circuitele trifazate sunt folosite bobinele trifazate).

Sufocaturi saturanteeste utilizat în stabilizatoare de tensiune și convertoare ferorezonante (transformatorul este parțial transformat într-o bobine), precum și în amplificatoare magnetice, unde miezul este magnetizat pentru a modifica rezistența inductivă a circuitului.

Netezirea sufocuriloraplicat in filtre pentru a elimina ondulația de curent rectificată. Clapele de putere de netezire au fost foarte populare în perioada de glorie a amplificatoarelor cu tub din cauza lipsei condensatoarelor foarte mari. Pentru a netezi valul după redresor, șocurile trebuiau folosite corect.

În timp ce se află în circuitele de alimentare lămpi cu arc de vid atașat amplificatoare ale accelerației — acestea erau amplificatoare speciale în care șocul serveau ca sarcini anodice pentru lămpi.

Tensiunea de c.a. crescută eliberată la bobina Dp este alimentată în grila lămpii următoare prin condensatorul de blocare C. este necesară amplificarea unui interval de frecvență relativ îngust și nu este necesară o uniformitate mare a câștigului în această bandă.