Elektriline gaasihoob - tööpõhimõte ja kasutusnäited

Induktorit, mida kasutatakse häirete mahasurumiseks, voolulainete silumiseks, energia salvestamiseks pooli või südamiku magnetväljas, vooluringi osade kõrgel sagedusel üksteisest eraldamiseks, nimetatakse drosseliks või reaktoriks (saksa keelest drosseln piir, kiil).

Seetõttu on õhuklapi põhieesmärk elektriahelas hoida enda peal voolu teatud sagedusvahemikus või koguda energiat teatud aja jooksul magnetväljas.

Füüsiliselt ei saa vool mähises kohe muutuda, selleks kulub piiratud aeg, — järgib otseselt seda asendit Lenzi valitsemisest.

Kui mähist läbivat voolu saab hetkega muuta, ilmub mähisele lõpmatu pinge. Mähise iseinduktiivsus tekitab voolu muutumisel iseenesest pinge — Eneseinduktsiooni EMF… Sel viisil aeglustab õhuklapp voolu.

Kui vooluahela muutuvat komponenti on vaja alla suruda (ja müra või vibratsioon on ainult muutuva komponendi näide), paigaldatakse sellisesse vooluringi drossel - induktiivpool, millel on häiresagedusel voolu jaoks märkimisväärne induktiivne takistus. Kui teele on paigaldatud õhuklapp, väheneb võrgu lainetus oluliselt. Samamoodi saab ahelas töötavaid erineva sagedusega signaale üksteisest eraldada või isoleerida.

Raadiotehnikas, elektrotehnikas, mikrolainetehnoloogias kasutatakse ühikute kõrgsageduslikke voolusid hertsist gigahertsini. Madalad sagedused vahemikus 20 kHz viitavad helisagedustele, millele järgneb ultraheli vahemik - kuni 100 kHz ja lõpuks HF ja mikrolainevahemik - üle 100 kHz, ühikud, kümned ja sajad MHz.

Nii et see on gaasihoob iseinduktsioon mähis, mida kasutatakse teatud vahelduvvoolude suure induktiivse takistusena.

Kui drossel peab olema suure induktsioonitakistusega madala sagedusega vooludele, peab see olema suure induktiivsusega ja sel juhul on see valmistatud terassüdamikust. Kõrgsageduslik drossel (mis esindab suurt takistust kõrgsageduslikele vooludele) on tavaliselt valmistatud ilma südamikuta.

Madalsageduslik drossel See näeb välja nagu raudtrafo, ainsa erinevusega, et sellel on ainult üks mähis. Mähis on keritud trafo terassüdamikule, mille plaadid on isoleeritud pöörisvoolude vähendamiseks.

Sellisel mähisel on kõrge induktiivsus (üle 1 N), sellel on märkimisväärne vastupidavus igasugusele voolu muutusele elektriahelas, kuhu see on paigaldatud: kui vool hakkab järsult vähenema, toetab mähis seda, kui vool hakkab suureneb järsult, spiraal piirab, see ei kogune järsult.

Drosselite üks laiemaid kasutusalasid on kõrgsageduslikud ahelad... Mitmekihilised või ühekihilised mähised keritakse ferriit- või terassüdamikele või kasutatakse üldse ilma ferromagnetsüdamiketa - ainult plastkarkass või ainult traat. ahel töötab keskmise ja pika ulatusega lainetel, siis on sageli võimalik sektsioonmähis.

Ferromagnetilise südamikuga drossel on väiksem kui sama induktiivsusega südamikuta drossel. Kõrgetel sagedustel töötamiseks kasutatakse ferriit- või magnetodielektrilisi südamikke, millel on madal sisemine mahtuvus. Sellised drosselid võivad töötada üsna laias sagedusvahemikus.

Teatavasti on drossel peamiseks parameetriks induktiivsus, nagu iga mähise puhul... Selle parameetri ühik on henry ja tähistus Gn. Järgmine parameeter on elektritakistus (alalisvoolus), mõõdetuna oomides (oomides).

Siis on sellised omadused nagu lubatud pinge, nimipingevool ja loomulikult kvaliteeditegur, mis on eriti oluline parameeter, eriti võnkeahelate puhul. Erinevat tüüpi õhuklappe kasutatakse tänapäeval laialdaselt mitmesuguste inseneriprobleemide lahendamiseks.

Drosselite tüübid

Drosselid ilma poolita on mõeldud kõrgsagedusliku müra summutamiseks elektriahelates. Tavaliselt on need ferriitsüdamikud, mis on valmistatud õõnsa silindri (või O-rõnga) kujul, millest traat läbib.

Sellise õhuklapi reaktsioonivõime madalatel sagedustel (ka tööstuslikul sagedusel) on väike ja kõrgetel sagedustel (0,1 MHz ... 2,5 GHz) suur. Seega, kui kaablis tekivad kõrgsageduslikud häired, siis selline drossel summutab selle sisestuskaoga 10 ... 15 dB.Mangaan-tsink ja nikkel-tsink ferriite kasutatakse drosselite magnetsüdamike loomiseks ilma pööreteta.

Vahelduvvoolu drosselid kasutatakse laialdaselt takistitena (induktiiv)takistitena, LR- ja LC-ahelate elementidena, aga ka vahelduvvoolumuundurite väljundfiltrites. Sellised drosselid on valmistatud induktiivsusega kümnendikest mikrohenridest sadade henriteni voolude jaoks vahemikus ~ 1 mA kuni 10 A. Neil on üks mähis, mis asub ferro- või ferrimagnetilisest materjalist valmistatud magnetsüdamikul.

Vahelduvvoolu õhuklapi projekteerimisel on vaja arvestada järgmiste peamiste nimiparameetritega: vajalik võimsus (voolu kõige lubatavam väärtus), voolu sagedus, väärikus ja kaal.

Kvaliteeditegurit saab tõsta erinevate meetoditega. Magnetahelate tootmise seisukohast on vaja arvestada, et eeliseid saab suurendada järgmistel põhjustel:

• suure magnetilise läbilaskvusega ja väikeste kadudega magnetmaterjali valik;

• magnetahela ristlõikepindala suurendamine;

• mittemagnetilise tühimiku sisseviimine.

Lämbuste silumine — muundurite elemendid, mis on ette nähtud pinge või voolu muutuva komponendi vähendamiseks muunduri sisendis või väljundis. Sellistel drosselidel on üks mähis, mille voolus (erinevalt vahelduvvoolu drosselidest) on nii vahelduv- kui alalisvoolukomponendid. Drosselpool on ühendatud koormusega järjestikku.

Drossel peab olema suure induktiivsusega (induktiivne takistus). Selle mähises täheldatakse pinge vahelduva komponendi langust, samal ajal kui konstantne komponent (mähise väikese aktiivtakistuse tõttu) vabaneb koormuse juures.

Voolukomponendid tekitavad õhuklapi magnetahelas otsese magnetvoo (mis toimib magnetisaatorina) ja vahelduva voo, sinusoidne… Voolu konstantse komponendi tõttu muutub magnetvoog (induktsioon) magnetahelas vastavalt algsele magnetiseerimiskõverale, samas kui muutuva komponendi tõttu toimub magnetiseerimise ümberpööramine osatsüklitena vastavate vooluväärtuste juures.

Voolu suurenedes magnetvoo vahelduvkomponent väheneb (konstantse vahelduvvoolu komponendi korral), mis viib diferentsiaalse magnetilise läbilaskvuse vähenemiseni ja vastavalt drosselinduktiivsuse vähenemiseni. Füüsiliselt on induktiivsuse vähenemine magnetiseerimisvoolu suurenemisel tingitud sellest, et selle voolu suurenedes muutub drosselseadme magnetahel üha küllastumaks.

Lämbumine küllastumisest kasutatakse vahelduvvooluahelates reguleeritavate induktiivsete reaktantsidena. Sellistel drosselidel on vähemalt kaks mähist, millest üks (töötav) on lülitatud vahelduvvooluahelasse ja teine ​​(juhtimine) - alalisvooluahelasse Küllastusdrosselite tööpõhimõte on kasutada kõvera B mittelineaarsust (H) magnetahelatest, kui need on magnetiseeritud juht- ja töövooluga.

Selliste drosselite magnetahelatel ei ole mittemagnetilist pilu. Küllastusdrosselite põhiomadused (võrreldes silumisdrosselidega) on magnetahela magnetvoo muutuva komponendi oluliselt suurem väärtus ja selle muutumise sinusoidsus.

Elektroonikaseadmete arendamine seab õhuklappidele erinevad nõuded, eelkõige nõuab see mõõtmete ja elektromagnetiliste häirete taseme vähendamist komponentide suure koostiheduse tingimustes. Selle probleemi lahendamiseks töötati välja pindmontaažiplaadil põhinevad mitmekihilised ferriitkiibiga filtrid.

Sellised seadmed on valmistatud õhukese kile tehnoloogia abil. Aluspinnale ladestatakse õhukesed ferriidikihid (näiteks Taiwani firma Chilisin Electronics kasutab Ni-Zn ferriiti), mille vahele moodustub poole pöördega pooli struktuur.

Pärast kihtide, mille arv võib ulatuda mitmesajani, ladestamist toimub paagutamine, mille käigus moodustub ferriitmagnetsüdamikuga mahumähis. Tänu sellele konstruktsioonile on hajuvad väljad viidud miinimumini ja vastavalt sellele on elementide vastastikune mõju üksteisele praktiliselt välistatud, kuna jõujooned on peamiselt magnetahela sees suletud.

Ferriitlaastudega mitmekihilised filtrid: a — tootmistehnoloogia; b — 1 mm astmega skaalaga seotud välimus

Mitmekihilisi ferriitkiipfiltreid kasutatakse kõrgsageduslike häirete filtreerimiseks olmeelektroonika, toiteallikate jne toite- ja signaaliahelates. Peamised kiipfiltrite tootjad on Chilisin Electronics, TDK Corporation (Jaapan), Murata Manufacturing Co., Ltd (Jaapan), Vishay Intertechnology (USA) jne.

Magnetsüdamikuga drosselid, mis on valmistatud karbonüülraual põhinevast magnetodielektrikust kasutatakse raadioseadmetes, mis töötavad vahemikus 0,5…100,0 MHz.

Drosselites saab kasutada magnetsüdamikke, mis on valmistatud kõigist teadaolevatest pehmetest magnetilistest materjalidest: elektriterastest, ferriitidest, magnetodielektrikutest, aga ka täppis-, amorfsetest ja nanokristallilistest sulamitest.

Erinevalt trafode, magnetvõimendite ja sarnaste seadmete drosselidest on magnetahela eesmärk magnetvoo kontsentreerimine, minimeerides samal ajal magnetkadusid. Sel juhul välistab magnetahela põhifunktsioon praktiliselt selle valmistamise magneto-dielektrilisest materjalist, millel on madal suhteline magnetiline läbilaskvus.

Lai valik erinevat klassi ferriite, mis on loodud töötama magnetodielektrikutega sarnastes sagedusvahemikes, kitsendab magnetodielektrikute kasutusala tootmises elektromagnetiliste seadmete magnetahelad. 

Rakendus lämbumiseks

Seega jagunevad elektrilised drosselid eesmärgi järgi:

Sekundaarsetes lülitusallikates töötavad vahelduvvoolu drosselid. Mähis salvestab primaarjõuallika energia oma magnetvälja, seejärel kannab selle üle koormusele. Inverteerivad muundurid, võimendid - nad kasutavad drosselid, mõnikord mitme mähisega, nagu trafod. See toimib sarnaselt luminofoorlambi magnetliiteseadis, kasutatakse süütamiseks ja nimivoolu säilitamiseks.

Mootori käivitamise õhuklapp — käivitus- ja pidurdusvoolu piirajad. See on tõhusam kui soojuse hajutamine takistite vahel. Kuni 30 kW võimsusega elektriajamite puhul näeb selline gaasihoob välja sarnaselt kolmefaasiline trafo (kolmefaasilistes ahelates kasutatakse kolmefaasilisi drosselid).

Küllastavad drosselidseda kasutatakse pingestabilisaatorites ja ferroresonantsmuundurites (trafo muudetakse osaliselt drosseliks), samuti magnetvõimendites, kus südamikku magnetiseeritakse, et muuta ahela induktiivtakistust.

Lämbuste siluminesisse rakendatud filtrid alaldatud voolu pulsatsiooni eemaldamiseks. Siluvad võimsusdrosselid olid lampvõimendite hiilgeajal väga populaarsed väga suurte kondensaatorite puudumise tõttu. Alaldi järgse laine tasandamiseks tuli kasutada just õigeid drosselid.

Toiteahelates olles vaakumkaarlambid lisatud gaasipedaali võimendid — need olid spetsiaalsed võimendid, milles drosselid toimisid lampide anoodikoormusena.

Drosselil Dp vabanev suurenenud vahelduvpinge juhitakse läbi blokeerimiskondensaatori C järgmise lambi võrku. On vaja võimendada suhteliselt kitsast sagedusvahemikku ja sellel sagedusalal ei ole vaja suurt võimenduse ühtlust.