Pendikit elektrik - prinsip operasi dan contoh penggunaan

Induktor yang digunakan untuk menahan gangguan, untuk melicinkan gelombang arus, untuk menyimpan tenaga dalam medan magnet gegelung atau teras, untuk mengasingkan bahagian litar antara satu sama lain pada frekuensi tinggi, dipanggil pencekik atau reaktor (dari drosseln Jerman — kepada had, baji).

Oleh itu, tujuan utama pencekik dalam litar elektrik adalah untuk menahan arus dalam julat frekuensi tertentu atau untuk mengumpul tenaga untuk tempoh masa tertentu dalam medan magnet.

Secara fizikal, arus dalam gegelung tidak boleh berubah serta-merta, ia mengambil masa yang terhad, — terus mengikut kedudukan ini daripada pemerintahan Lenz.

Jika arus melalui gegelung boleh ditukar serta-merta, maka voltan tak terhingga akan muncul merentasi gegelung. Kearuhan kendiri gegelung, apabila arus berubah, menghasilkan voltan dengan sendirinya — EMF induksi diri… Dengan cara ini, pencekik memperlahankan arus.

Jika perlu untuk menekan komponen pembolehubah arus dalam litar (dan bunyi atau getaran hanyalah contoh komponen pembolehubah), maka pencekik dipasang dalam litar sedemikian — induktor, yang mempunyai rintangan induktif yang ketara untuk arus pada frekuensi gangguan. Riak dalam rangkaian akan dikurangkan dengan banyak jika pencekik dipasang pada laluan. Begitu juga, isyarat frekuensi berbeza yang beroperasi dalam litar boleh diasingkan atau diasingkan antara satu sama lain.

Dalam kejuruteraan radio, dalam kejuruteraan elektrik, dalam teknologi gelombang mikro, arus frekuensi tinggi unit dari hertz ke gigahertz digunakan. Frekuensi rendah dalam 20 kHz merujuk kepada frekuensi audio, diikuti dengan julat ultrasonik — sehingga 100 kHz dan akhirnya julat HF ​​dan gelombang mikro — melebihi 100 kHz, unit, puluhan dan ratusan MHz.

Jadi ia adalah pendikit gegelung aruhan diri, digunakan sebagai rintangan induktif yang besar untuk arus ulang-alik tertentu.

Sekiranya pencekik perlu mempunyai rintangan induktif yang besar kepada arus frekuensi rendah, ia perlu mempunyai kearuhan yang besar dan dalam kes ini ia dibuat dengan teras keluli. Tercekik frekuensi tinggi (mewakili rintangan yang tinggi kepada arus frekuensi tinggi) biasanya dibuat tanpa teras.

Tercekik frekuensi rendah Ia kelihatan seperti pengubah besi, dengan satu-satunya perbezaan ia hanya mempunyai satu gegelung padanya. Penggulungan dililit pada teras keluli pengubah yang platnya ditebat untuk mengurangkan arus pusar.

Gegelung sedemikian mempunyai kearuhan yang tinggi (lebih daripada 1 N), ia mempunyai rintangan yang ketara terhadap sebarang perubahan arus dalam litar elektrik di mana ia dipasang: jika arus mula menurun dengan mendadak, gegelung menyokongnya, jika arus mula menjadi meningkat dengan mendadak, gegelung akan menghadkan, ia tidak akan terkumpul secara mendadak.

Salah satu kawasan penggunaan tercekik yang paling luas ialah litar frekuensi tinggi... Gegelung berbilang lapisan atau satu lapisan dililit pada teras ferit atau keluli atau digunakan tanpa teras feromagnetik sama sekali - hanya bingkai plastik atau wayar sahaja. Jika litar beroperasi pada gelombang jarak sederhana dan panjang, maka belitan keratan selalunya boleh dilakukan.

Tercekik teras feromagnetik adalah lebih kecil daripada tercekik tanpa teras daripada kearuhan yang sama. Untuk operasi pada frekuensi tinggi, teras ferit atau magneto-dielektrik digunakan, yang mempunyai kapasitans dalaman yang rendah. Tercekik sedemikian boleh beroperasi pada julat frekuensi yang agak luas.

Seperti yang anda ketahui, parameter utama pencekik ialah induktansi, seperti mana-mana gegelung... Unit parameter ini ialah henry, dan sebutannya ialah Gn. Parameter seterusnya ialah rintangan elektrik (dalam arus terus), diukur dalam ohm (ohms).

Kemudian terdapat ciri-ciri seperti voltan yang dibenarkan, arus pincang undian dan sudah tentu faktor kualiti, yang merupakan parameter yang sangat penting, terutamanya untuk litar berayun. Pelbagai jenis pencekik digunakan secara meluas hari ini untuk menyelesaikan pelbagai masalah kejuruteraan.

Jenis tercekik

Tercekik tanpa gegelung direka untuk menyekat hingar frekuensi tinggi dalam litar elektrik. Ia biasanya teras ferit yang dibuat dalam bentuk silinder berongga (atau cincin-O) yang melaluinya wayar.

Kereaktifan pencekik sedemikian pada frekuensi rendah (termasuk frekuensi industri) adalah kecil, dan pada frekuensi tinggi (0.1 MHz ... 2.5 GHz) ia adalah besar. Oleh itu, jika gangguan frekuensi tinggi berlaku dalam kabel, maka pencekik seperti itu menekannya dengan kehilangan sisipan sebanyak 10 ... 15 dB.Ferit mangan-zink dan nikel-zink digunakan untuk mencipta teras magnet tercekik tanpa pusingan.

AC tercekik digunakan secara meluas sebagai perintang (induktif) perintang, elemen litar LR- dan LC, serta dalam penapis keluaran penukar AC. Tercekik sedemikian dibuat dengan aruhan daripada persepuluh mikrohenri kepada ratusan henri untuk arus dari ~ 1 mA hingga 10 A. Mereka mempunyai gegelung tunggal yang terletak pada teras magnet yang diperbuat daripada bahan fero- atau ferimagnetik.

Apabila mereka bentuk pencekik AC, perlu mengambil kira parameter nominal utama berikut: kuasa yang diperlukan (nilai arus yang paling dibenarkan), kekerapan arus, maruah dan berat.

Faktor kualiti boleh ditingkatkan dengan pelbagai kaedah. Dari sudut pandangan pengeluaran litar magnetik, adalah perlu untuk mengambil kira bahawa merit boleh ditingkatkan kerana:

• pemilihan bahan magnet dengan kebolehtelapan magnet yang tinggi dan kehilangan yang rendah;

• meningkatkan luas keratan rentas litar magnetik;

• memperkenalkan jurang bukan magnet.

Melicinkan tercekik — elemen penukar yang direka untuk mengurangkan komponen pembolehubah voltan atau arus pada input atau output penukar. Tercekik sedemikian mempunyai satu lilitan dalam arus yang mana (tidak seperti tercekik AC) kedua-dua komponen AC dan DC hadir. Gegelung tercekik disambung secara bersiri dengan beban.

Tercekik mesti mempunyai kearuhan yang besar (rintangan induktif). Pada penggulungannya, kejatuhan komponen voltan berselang-seli diperhatikan, manakala komponen malar (disebabkan oleh rintangan aktif kecil penggulungan) dilepaskan pada beban.

Komponen semasa mencipta fluks magnet langsung (yang bertindak sebagai magnetizer) dan fluks berselang-seli dalam litar magnet tercekik, sinusoidal… Disebabkan oleh komponen arus yang berterusan, fluks magnetik (aruhan) dalam litar magnet berubah mengikut lengkung kemagnetan awal, manakala disebabkan oleh komponen pembolehubah, pembalikan kemagnetan berlaku dalam kitaran separa pada nilai arus yang sepadan.

Apabila arus meningkat, komponen berselang-seli fluks magnet berkurangan (pada komponen arus ulang-alik malar), yang membawa kepada penurunan dalam kebolehtelapan magnet berbeza dan, dengan itu, kepada penurunan kearuhan pencekik. Secara fizikal, penurunan induktansi dengan peningkatan arus magnetisasi adalah disebabkan oleh fakta bahawa apabila arus ini meningkat, litar magnet tercekik menjadi lebih tepu.

Lemas akibat tepu digunakan sebagai tindak balas induktif boleh laras dalam litar AC. Tercekik sedemikian mempunyai sekurang-kurangnya dua belitan, satu daripadanya (berfungsi) termasuk dalam litar arus ulang-alik, dan satu lagi (kawalan) - dalam litar DC. Prinsip operasi cekik tepu adalah menggunakan ketaklinearan lengkung B (H) litar magnet, apabila ia dimagnetkan oleh kawalan dan arus kendalian.

Litar magnet tercekik sedemikian tidak mempunyai jurang bukan magnet. Ciri-ciri utama pencekik tepu (berbanding dengan pencekik melicinkan) ialah nilai komponen pembolehubah fluks magnet dalam litar magnet yang lebih tinggi secara ketara dan sifat sinusoidal perubahannya.

Pembangunan peralatan elektronik mengenakan keperluan yang berbeza pada tercekik, khususnya, ia memerlukan pengurangan saiz dan pengurangan tahap gangguan elektromagnet dalam keadaan ketumpatan pemasangan komponen yang tinggi. Untuk menyelesaikan masalah ini dibangunkan penapis cip ferit berbilang lapisan berdasarkan papan lekap permukaan.

Peranti sedemikian dihasilkan menggunakan teknologi filem nipis. Lapisan nipis ferit didepositkan pada substrat (contohnya, syarikat Taiwan Chilisin Electronics menggunakan ferit Ni-Zn), di antaranya struktur gegelung separuh pusingan terbentuk.

Selepas pemendapan lapisan, bilangan yang boleh mencapai beberapa ratus, pensinteran berlaku, di mana gegelung volum dengan teras magnet ferit terbentuk. Terima kasih kepada reka bentuk ini, medan sesat dikurangkan kepada minimum dan, oleh itu, pengaruh bersama unsur-unsur antara satu sama lain secara praktikal dikecualikan, kerana garis-garis daya ditutup terutamanya di dalam litar magnetik.

Penapis berbilang lapisan dengan cip ferit: a — teknologi pengeluaran; b — rupa yang berkaitan dengan skala dengan langkah 1 mm

Penapis cip ferit berbilang lapisan digunakan untuk menapis gangguan frekuensi tinggi dalam litar kuasa dan isyarat elektronik pengguna, bekalan kuasa, dsb. Pengeluar utama penapis cip ialah Chilisin Electronics, TDK Corporation (Jepun), Murata Manufacturing Co., Ltd (Jepun), Vishay Intertechnology (USA), dsb.

Tercekik teras magnet yang diperbuat daripada dielektrik magneto berasaskan besi karbonil digunakan dalam peralatan radio yang beroperasi dalam julat 0.5 … 100.0 MHz.

Dalam pencekik, teras magnet yang diperbuat daripada semua bahan magnet lembut yang diketahui boleh digunakan: keluli elektrik, ferit, magneto-dielektrik, serta aloi ketepatan, amorfus dan nanohabluran.

Tidak seperti tercekik dalam transformer, penguat magnet, dan peranti yang serupa, litar magnet berfungsi untuk menumpukan fluks magnet sambil meminimumkan kehilangan magnet. Dalam kes ini, fungsi utama yang dilakukan oleh litar magnetik secara praktikal tidak termasuk pembuatannya daripada bahan magneto-dielektrik yang mempunyai kebolehtelapan magnet relatif rendah.

Pelbagai ferit daripada gred berbeza direka bentuk untuk beroperasi dalam julat frekuensi yang serupa dengan magneto-dielektrik menyempitkan julat aplikasi magneto-dielektrik untuk pembuatan litar magnet peranti elektromagnet. 

Aplikasi untuk lemas

Oleh itu, dengan tujuan, pencekik elektrik dibahagikan kepada:

Tercekik AC beroperasi dalam bekalan pensuisan sekunder. Gegelung menyimpan tenaga sumber kuasa utama dalam medan magnetnya, kemudian memindahkannya ke beban. Penukar terbalik, penguat - mereka menggunakan pencekik, kadangkala dengan berbilang belitan, seperti pengubah. Ia berfungsi dengan cara yang sama balast magnet lampu pendarfluor, digunakan untuk menyalakan dan mengekalkan arus undian.

Enjin mula tercekik — pengehad arus permulaan dan brek. Ini lebih cekap daripada melesapkan kuasa sebagai haba merentasi perintang. Untuk pemacu elektrik dengan kuasa sehingga 30 kW, pendikit seperti itu kelihatan serupa pengubah tiga fasa (cekik tiga fasa digunakan dalam litar tiga fasa).

Mengenyangkan tercekikia digunakan dalam penstabil voltan dan penukar ferroresonan (pengubah sebahagiannya ditukar menjadi pencekik), serta dalam penguat magnet, di mana teras dimagnetkan untuk menukar rintangan induktif litar.

Melicinkan tercekikdigunakan dalam penapis untuk mengeluarkan riak arus diperbetulkan. Tercekik kuasa licin sangat popular semasa zaman kegemilangan penguat tiub kerana kekurangan kapasitor yang sangat besar. Untuk melancarkan gelombang selepas penerus, pencekik perlu digunakan dengan betul.

Semasa dalam litar kuasa lampu arka vakum dilampirkan penggalak pendikit — ini adalah penguat khas di mana pencekik berfungsi sebagai beban anod untuk lampu.

Voltan ac meningkat yang dilepaskan pada Dp tercekik disalurkan ke grid lampu seterusnya melalui kapasitor penyekat C. adalah perlu untuk menguatkan julat frekuensi yang agak sempit dan tiada keseragaman keuntungan yang besar diperlukan dalam jalur ini.