Tính toán cuộn cảm. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Radio nghiệp dư cho người mới bắt đầu

 Bình luận bài viết

Bất kỳ dây dẫn mang dòng điện nào cũng tạo ra một từ trường xung quanh chính nó. Tỷ lệ giữa từ thông của trường này với dòng điện tạo ra nó được gọi là độ tự cảm. Độ tự cảm của một đoạn dây dẫn thẳng nhỏ và lên tới 1 ... 2 μH trên một mét chiều dài, tùy thuộc vào đường kính của dây (dây dẫn mỏng có độ tự cảm lớn). Kết quả chính xác hơn được đưa ra bởi công thức

chiều dài của dây ở đâu; d là đường kính của nó. Cả hai kích thước phải được tính bằng mét (dưới ký hiệu của logarit, nó được phép ở bất kỳ, nhưng cùng đơn vị), độ tự cảm sẽ thu được tính bằng microhenry. Để thuận tiện cho việc tính toán, chúng tôi nhắc lại rằng logarit tự nhiên của bất kỳ số nào bằng 2,3 lần logarit thập phân (có thể tìm thấy bằng bảng, quy tắc trượt hoặc máy tính), tức là Inx \u2,3d XNUMXlgx.

Tại sao chúng tôi đưa ra công thức này? Hãy giải thích bằng một ví dụ.

Cho kết luận về một phần tử vô tuyến nào đó có chiều dài 4 cm đường kính 0,4 mm. Hãy tính độ tự cảm của chúng:

2,3lg100 = 4,6 và 0,2-0,04-3,6 = 0,03 (làm tròn).

Vì vậy, độ tự cảm của mỗi chân gần bằng 0,03 uH và độ tự cảm của hai chân là 0,06 uH. Với điện dung chỉ 4,5 pF (và điện dung lắp có thể nhiều hơn), điện cảm này tạo thành một mạch dao động được điều chỉnh ở tần số 300 MHz - hãy nhớ công thức của Thomson:

f = 1 / 2π√LC.

Đó là lý do tại sao trên VHF, không thể tiến hành lắp đặt với dây dẫn dài và để lại các dây dẫn dài của các bộ phận.

Để tăng độ tự cảm, dây dẫn được gấp lại thành một vòng. Từ thông bên trong vòng tăng lên và độ tự cảm trở nên lớn hơn khoảng ba lần:

L = 0,27πD (ln8D / d-2).

Ở đây D là đường kính của vòng, kích thước là như nhau. Độ tự cảm tăng thêm xảy ra khi số vòng tăng lên, trong khi từ thông của các vòng riêng lẻ không chỉ cộng lại mà còn ảnh hưởng đến tất cả các vòng khác. Do đó, độ tự cảm tăng theo bình phương số vòng dây. Nếu có N vòng dây trong cuộn dây thì độ tự cảm thu được trong một vòng dây phải nhân với N².

Đối với cuộn dây hình trụ một lớp có chiều dài lớn hơn nhiều so với đường kính D (Hình 23), độ tự cảm được tính khá chính xác theo công thức

có nguồn gốc nghiêm ngặt cho một điện từ hoặc hình xuyến rất dài. Tất cả các thứ nguyên ở đây đều thuộc hệ SI (mét, Henry), μ0 = 4π 10-7 H/m - hằng số từ; S = πD2/4 - diện tích tiết diện của cuộn dây; μ - độ từ thẩm hiệu dụng của mạch từ. Đối với các mạch từ hở, nó nhỏ hơn nhiều so với độ từ thẩm của vật liệu. Ví dụ, đối với thanh ăng ten từ tính làm bằng ferit cấp 600NN (độ thấm từ 600) và hầu như không đạt 150. Nếu không có mạch từ, μ = 1.

Công thức này cho kết quả rất chính xác đối với cuộn dây hình xuyến, và tương ứng với chu vi của mạch từ hình khuyên, được đo dọc theo đường tâm của nó. Công thức này cũng phù hợp với máy biến áp tần số thấp được quấn trên lõi từ hình chữ W (Hình 24).

Trong trường hợp này, S = ab là diện tích mặt cắt ngang của mạch từ và - đây là độ dài trung bình của đường sức từ, được thể hiện trong hình bằng đường đứt nét. Đối với các mạch từ kín được lắp ráp không có khe hở, như đối với các vòng ferit, và được lấy bằng độ từ thẩm của vật liệu. Một khoảng cách nhỏ làm giảm nhẹ μ. Ảnh hưởng của nó có thể được tính đến bằng cách tăng chiều dài của đường sức từ bởi δμ, trong đó δ là độ rộng khe hở, μ là độ thấm từ của vật liệu lõi.

Như bạn có thể thấy, độ tự cảm thực tế không phụ thuộc vào đường kính của dây. Đối với cuộn dây tần số thấp, đường kính dây được chọn dựa trên mật độ dòng điện cho phép, đối với dây dẫn bằng đồng 2 ... 3 ampe trên mm2 tiết diện dây dẫn. Trong các trường hợp khác, đặc biệt là với cuộn dây RF, mục tiêu là đạt được điện trở dây dẫn tối thiểu để tăng hệ số chất lượng (tỷ lệ điện cảm trên điện trở hoạt động).

Để đạt được điều này, có vẻ như đường kính của dây phải được tăng lên, nhưng sau đó chiều dài của cuộn dây tăng lên, làm giảm độ tự cảm và với sự sắp xếp chặt chẽ, nhiều lớp của các vòng dây, hiệu ứng "thay thế" dòng điện khỏi cuộn dây được quan sát, làm tăng điện trở. Hiệu ứng này tương tự như sự dịch chuyển dòng điện ở tần số cao trong bất kỳ dây dẫn nào, theo đó dòng điện chỉ chạy trong một lớp da mỏng gần bề mặt của dây dẫn. Độ dày lớp da giảm và điện trở của dây tăng tỷ lệ với căn bậc hai của tần số.

Do đó, để có được hệ số chất lượng và độ tự cảm mong muốn, không nhất thiết phải chọn dây dày nhất. Ví dụ: nếu một cuộn dây một lớp (xem Hình 23) được quấn bằng một sợi dây dày hoặc mỏng gấp đôi một sợi dây, nhưng với một bước bằng đường kính của dây, độ tự cảm sẽ không thay đổi còn yếu tố chất lượng sẽ khó giảm. Hệ số chất lượng tăng cùng với sự gia tăng cùng với đường kính của dây ở mọi kích cỡ của cuộn dây, chủ yếu là đường kính của nó.

Để có được hệ số chất lượng và độ tự cảm tối đa, sẽ thuận lợi hơn khi làm cho cuộn dây ngắn, nhưng có đường kính lớn, với tỷ lệ D/ khoảng 2,5. Độ tự cảm của các cuộn dây như vậy được tính toán chính xác hơn bằng công thức thực nghiệm (được chọn theo kinh nghiệm)

, trong đó các kích thước được tính bằng centimet và độ tự cảm được tính bằng microhenries. Thật tò mò rằng công thức tương tự có thể áp dụng cho một cuộn phẳng hình xoắn ốc hoặc hình rổ (Hình 25).

Như D lấy đường kính trung bình:

D = (Dmax + Dmin) / 2

nhưng như - chiều rộng quanh co,

= (Dmax - Dmin) / 2.

Độ tự cảm của cuộn dây không lõi nhiều lớp (Hình 26) được tính theo công thức

trong đó các kích thước được thay thế bằng centimet và độ tự cảm thu được bằng microhenries. Với cuộn dây thông thường dày đặc, hệ số chất lượng không vượt quá 30 ... 50, cuộn dây "lỏng lẻo" (số lượng lớn, phổ thông) cho giá trị cao của hệ số chất lượng. Tốt hơn nữa là cuộn dây "di động", hiện gần như bị lãng quên. Ở tần số lên đến 10 MHz, hệ số chất lượng tăng lên khi sử dụng dây litz - một dây được xoắn từ nhiều tĩnh mạch cách điện mỏng. Dây litz có tổng bề mặt dây lớn hơn, trên thực tế, dòng điện chạy qua do hiệu ứng da, và do đó, có ít điện trở hơn ở tần số cao.

Tông đơ điện từ làm tăng độ tự cảm lên đến 2-3 lần, tùy thuộc vào kích thước của tông đơ. Sự gia tăng độ tự cảm thậm chí còn lớn hơn được cung cấp bởi các mạch từ kín hoặc đóng một phần, ví dụ, các mạch hình nồi. Trong trường hợp này, tốt hơn là sử dụng công thức nghiêm ngặt cho điện từ hoặc hình xuyến (xem ở trên). Hệ số chất lượng của cuộn dây trên mạch từ kín không được xác định nhiều bởi dây dẫn mà là do tổn thất trong vật liệu lõi.

Ở cuối chương, chúng tôi trình bày một số công thức hữu ích để tính điện trở hoạt động của dây dẫn. Dễ dàng tìm thấy điện trở tuyến tính (trên một mét chiều dài) của dây đồng ở dòng điện một chiều và tần số thấp (Ohm / m) theo công thức

FL = 0,0223 / d2,

trong đó d là đường kính dây, mm. Độ dày của da đối với đồng (mm) xấp xỉ 1/15√f (MHz). Xin lưu ý: đã ở tần số 1 MHz, dòng điện xuyên qua dây ở độ sâu chỉ 0,07 mm! Trong trường hợp đường kính dây lớn hơn độ dày lớp da, điện trở tăng so với điện trở DC. Điện trở tuyến tính của dây ở tần số cao được ước tính theo công thức

r = √f / 12 ngày (mm).

Thật không may, những công thức này không thể được sử dụng để xác định điện trở hoạt động của các cuộn dây, bởi vì do hiệu ứng lân cận của các vòng dây, nó thậm chí còn lớn hơn.

Đã đến lúc đưa ra câu trả lời cho những nhiệm vụ đầu tiên được đưa ra trong các phần trước. vấn đề từ lời giới thiệu ("Radio", 2002, Số 9, trang 52): thời lượng của các xung đơn vị (đối với chu kỳ) ở đầu ra của phần tử logic (Hình 2) là bao nhiêu, nếu nó chuyển mạch ở điện áp 2 V và tín hiệu hình sin có biên độ 4 V?

Việc giải quyết vấn đề này bằng đồ họa sẽ dễ dàng và rõ ràng hơn - cần phải vẽ một hình sin có biên độ 4 V càng chính xác càng tốt và vẽ một đường thẳng nằm ngang ở mức ngưỡng chuyển đổi của phần tử, tức là 2 V (Hình. .27).

Phần tử sẽ chuyển đổi tại các thời điểm tương ứng với các giao điểm của hình sin với đường này. Thời lượng của các xung kết quả (được đánh dấu bằng các vạch dày) giờ đây có thể được đo bằng thước kẻ - nó sẽ bằng 1/3 khoảng thời gian.

Trên trục hoành của đồ thị, nên hoãn lại không phải thời gian mà là pha của dao động φ. Toàn bộ chu kỳ sẽ là 360° và thời gian chuyển mạch được tính từ phương trình 4sinφ = 2 hoặc sinφ =1/2 (nó làm cho giá trị điện áp tức thời tương đương với ngưỡng chuyển đổi). Giải phương trình: φ = 30°, 150°, v.v. Độ lệch pha giữa các điểm chuyển mạch là 150 - 30 = 120°, thời lượng xung đối với chu kỳ sẽ là 120/360 = 1/3. Như vậy, bài toán có thể giải theo phương pháp đại số, nhưng rất dễ nhầm lẫn trong nghiệm đa trị của phương trình đối với φ, nên việc vẽ đồ thị hóa ra lại rất hữu ích. Ngay cả khi bạn không cố gắng vẽ biểu đồ một cách chính xác, chúng ta sẽ nhận được ước tính gần đúng từ nó và từ nghiệm của phương trình đại số - một kết quả chính xác.

Bây giờ, vấn đề thứ hai được đề xuất ở cuối phần đầu tiên: Các phép đo của pin cho thấy EMF là 12 V và dòng điện ngắn mạch là 0,4 A. Tôi nên chọn bóng đèn nào để đèn càng sáng càng tốt? Xác định điện trở trong của pin:

r \ u3d E / lK12 \ u0,4d 30 / XNUMX \ uXNUMXd XNUMX Ohms.

Để đèn sáng nhất có thể, công suất tối đa phải được giải phóng trên bóng đèn (không phải điện áp, không phải dòng điện mà là công suất, sau đó được chuyển thành nhiệt: Q \u6d P t). Điều này xảy ra khi điện trở tải bằng với điện trở trong của nguồn: R \u0,2d g. Trong số tất cả các bóng đèn được liệt kê, chỉ có một bóng đèn thỏa mãn điều kiện này - chúng tôi tìm thấy điện trở của nó theo định luật Ohm: 30 V / 6 A \u0,2d XNUMX Om. Cô ấy sẽ là người tỏa sáng nhất. Cũng lưu ý rằng điện áp XNUMX V sẽ được giải phóng trên nó và dòng điện XNUMX A sẽ chạy qua, tức là đèn sẽ sáng ở chế độ được khuyến nghị cho nó.

Tác giả: V.Polyakov, Moscow

Xem các bài viết khác razdela Radio nghiệp dư cho người mới bắt đầu.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang 05.05.2024

Thế giới khoa học và công nghệ hiện đại đang phát triển nhanh chóng, hàng ngày các phương pháp và công nghệ mới xuất hiện mở ra những triển vọng mới cho chúng ta trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Một trong những đổi mới như vậy là sự phát triển của các nhà khoa học Đức về một phương pháp mới để điều khiển tín hiệu quang học, phương pháp này có thể dẫn đến tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực quang tử học. Nghiên cứu gần đây đã cho phép các nhà khoa học Đức tạo ra một tấm sóng có thể điều chỉnh được bên trong ống dẫn sóng silica nung chảy. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng lớp tinh thể lỏng, cho phép người ta thay đổi hiệu quả sự phân cực của ánh sáng truyền qua ống dẫn sóng. Bước đột phá công nghệ này mở ra triển vọng mới cho việc phát triển các thiết bị quang tử nhỏ gọn và hiệu quả có khả năng xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Việc điều khiển phân cực quang điện được cung cấp bởi phương pháp mới có thể cung cấp cơ sở cho một loại thiết bị quang tử tích hợp mới. Điều này mở ra những cơ hội lớn cho ... >>

Bàn phím Primium Seneca 05.05.2024

Bàn phím là một phần không thể thiếu trong công việc máy tính hàng ngày của chúng ta. Tuy nhiên, một trong những vấn đề chính mà người dùng gặp phải là tiếng ồn, đặc biệt là ở các dòng máy cao cấp. Nhưng với bàn phím Seneca mới của Norbauer & Co, điều đó có thể thay đổi. Seneca không chỉ là một bàn phím, nó là kết quả của 5 năm phát triển để tạo ra một thiết bị lý tưởng. Mọi khía cạnh của bàn phím này, từ đặc tính âm thanh đến đặc tính cơ học, đều được xem xét và cân bằng cẩn thận. Một trong những tính năng chính của Seneca là bộ ổn định im lặng, giúp giải quyết vấn đề tiếng ồn thường gặp ở nhiều bàn phím. Ngoài ra, bàn phím còn hỗ trợ nhiều độ rộng phím khác nhau, thuận tiện cho mọi người dùng. Mặc dù Seneca vẫn chưa có sẵn để mua nhưng nó được lên kế hoạch phát hành vào cuối mùa hè. Seneca của Norbauer & Co đại diện cho các tiêu chuẩn mới trong thiết kế bàn phím. Cô ấy ... >>

Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới 04.05.2024

Khám phá không gian và những bí ẩn của nó là nhiệm vụ thu hút sự chú ý của các nhà thiên văn học từ khắp nơi trên thế giới. Trong bầu không khí trong lành của vùng núi cao, cách xa ô nhiễm ánh sáng thành phố, các ngôi sao và hành tinh tiết lộ bí mật của chúng một cách rõ ràng hơn. Một trang mới đang mở ra trong lịch sử thiên văn học với việc khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới - Đài thiên văn Atacama của Đại học Tokyo. Đài quan sát Atacama nằm ở độ cao 5640 mét so với mực nước biển mở ra cơ hội mới cho các nhà thiên văn học trong việc nghiên cứu không gian. Địa điểm này đã trở thành vị trí cao nhất cho kính viễn vọng trên mặt đất, cung cấp cho các nhà nghiên cứu một công cụ độc đáo để nghiên cứu sóng hồng ngoại trong Vũ trụ. Mặc dù vị trí ở độ cao mang lại bầu trời trong xanh hơn và ít bị nhiễu từ khí quyển hơn, việc xây dựng đài quan sát trên núi cao đặt ra những khó khăn và thách thức to lớn. Tuy nhiên, bất chấp những khó khăn, đài quan sát mới mở ra triển vọng nghiên cứu rộng lớn cho các nhà thiên văn học. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ Bộ làm mát CPU siêu mỏng và không ồn 24.12.2012 GE đã phát triển một công nghệ làm mát tiên tiến được gọi là Máy làm mát áp điện kép (DCJ). Nguyên lý hoạt động của DCJ dựa trên sự hình thành các tia khí tốc độ cao sử dụng ống thổi cực nhỏ. Luồng không khí xoáy cải thiện khả năng truyền nhiệt hơn mười lần so với luồng đối lưu tự nhiên. Bộ làm mát sử dụng công nghệ DCJ có thể mỏng tới 4mm. So với các hệ thống làm mát hiện có, độ dày đã giảm hơn một nửa. Một ưu điểm quan trọng khác của DCJ là tiêu thụ điện năng thấp - một bộ làm mát như vậy tiêu thụ ít hơn một nửa năng lượng cần thiết cho một quạt có hiệu suất tương đương. Cuối cùng, thiết kế đơn giản hơn được cho là để tăng độ tin cậy của bộ làm mát và tiết kiệm một khoản tiền lớn cho việc sửa chữa thiết bị di động. Điều đáng nói là DCJ hoạt động gần như âm thầm. Các mẫu giới thiệu của bộ làm mát mới đã có sẵn cho các nhà sản xuất quan tâm. Khi nào các bộ làm mát mỏng, tiết kiệm và im lặng sẽ xuất hiện trong máy tính xách tay và máy tính bảng vẫn chưa được biết đến. Tuy nhiên, được biết sự phát triển của GE đã được cấp phép bởi Fujikura, một công ty chuyên sản xuất hệ thống làm mát.

Tin tức thú vị khác:

▪ Vải làm mát khép kín

▪ Một loại phân cực hồng ngoại mới

▪ Thành phố Mexico thành công

▪ Ultrabook Schenker Vision 16 và Vision 16 Pro 16 inch nhẹ nhất

▪ Vật liệu polyme thay đổi hình dạng dưới tác động của nam châm

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần trang web Ghi chú bài giảng, bảng cheat. Lựa chọn bài viết

▪ bài báo Tính năng sinh tồn trong sa mạc. Những điều cơ bản của cuộc sống an toàn

▪ bài viết Con chim nhỏ nhất ở Anh là gì? đáp án chi tiết

▪ bài viết Người chọn hàng hóa. Mô tả công việc

▪ bài viết Anten bức xạ ngược. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Yếu đầu gối. tiêu điểm bí mật

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua
2000-2024