3. Обмотки, осердя, екрани, каркаси котушок індуктивності

Провід укладений визначним способом, називається обмоткою. Технологічний процес укладання проводу називається намоткою. Намотка обмоток проводиться на спеціальних приладах або станках, які забезпечують отримання таких типів обмоток:

• одно або багатошарову, коли всі витки розміщені в один або декілька шарів;

• рядову, коли витки розміщені вздовж осі з кроком, якій дорівнює діаметру проводу;

• довільну рядову;

• крокову, коли витки розміщені довільно на деякій відстані один від одного;

• універсальну, коли витки намотані під кутом до площини її розміщення на каркасі мають різкий перебіг у торців;

• секційну, коли витки укладені групами вздовж осі котушки;

• спіральну, коли витки укладені у виді плоскої спіралі.

Крокова обмотка забезпечує малу власну ємність, що пов'язано зі зменшенням ємності між витками при збільшенні кроку.

Багатошарові обмотки забезпечують великі індуктивності котушок (до 500 мкГ). Але вони мають велику власну ємність (до 70 пФ), низьку добротність (20... ЗО) та малу температурну стабільність.

Зменшення власної ємності багатошарових котушок забезпечується секціюванням обмоток, а також застосуванням обмоток, намотаних "внавал" або універсальних. Секцінювання зменшує власну ємність до 10 пФ.

Малі значення власної ємності багатошарових котушок (5... 10 пФ) забезпечує універсальна обмотка. Котушки з універсальною обмоткою мають індуктивність до (400...500) мкГта добротності до 100.

Спіральні обмотки застосовуються на коротких та надкоротких хвилях. Вони мають малі розміри та малу власну ємність (до 2 пФ), але їх індуктивність також невелика (до 8-10 мкГ). Котушки без корпусів дозволяють отримати більшу добротність, але мають меншу температурну стабільність. Типи обмотувальних проводів котушок індуктивності наведені в шаблонах.

Типи магнітних осердь котушок індуктивності

Магнітне осердя - це деталь з феромагнітного матеріалу призначена для зосередження в ній магнітного потоку. Магнітні осердя застосовують у котушках індуктивності.

Осердя котушки індуктивності характеризуються еквівалентною (відносною) магнітною проникністю та коефіцієнтом використання магнітних властивостей.

Еквівалентна магнітна проникність - це відношення індуктивності котушки з осердям L_c до індуктивності цієї котушки без осердя L.

Коефіцієнт використання магнітних властивостей матеріалу осердя показує

наскільки еквівалентна магнітна проникність осердя менше початкової магнітної проникності матеріалу, із якого він виготовлений.

Найбільш розповсюдженими є циліндричні, броньові та кільцеві осердя. Циліндричні осердя виготовляються з карбонільного заліза та феритів. За конструкцією вони можуть бути стержневі, різьбові, трубчасті. Вони мають низький коефіцієнт використання магнітних властивостей, тому застосовуються в основному як підстроювачі індуктивності.

Броньові осердя (СБ та Б виготовляються з карбонільного заліза та мають більший коефіцієнт використання магнітних властивостей Κ_μ), застосовуються в контурних котушках індуктивності в діапазоні 0.1... 0.5 мГц.

Найбільший коефіцієнт Κ_μ мають кільцеві осердя, які виготовляються з карбонільного заліза, альсіферу, пермалою та фериту.

Крім того іноді застосовуються листові осердя типа Ш, Π, Ε, Γ.

Введення в котушку магнітного осердя змінює її основні параметри:

• збільшує індуктивність L;

• збільшує власну ємність С;

• знижує температурну стабільність;

• змінює добротність Q.

Зростання індуктивності котушки з осердям магнітного потоку, оскільки він зосереджується в осерді.

Зростання власної ємності котушки (в 1.5... 3 рази) пов'язано з появою додаткової ємності між обмоткою та осердям.

Формула температурного коефіцієнта індуктивності котушки з осердям має вигляд:

,

де - температурний коефіцієнт котушки без осердя;

- температурний вплив осердя.

Добротність котушки з осердям знаходиться за формулою:

,

де - опір проводу;

- опір втрат, які вносяться корпусом;

- опір втрат, які вносяться матеріалом осердя.

Немагнітні осердя виготовляються з міді (Cu) або латуні. Такі осердя можна уявити як короткозамкнутий виток, який індуктивно зв’язаний з котушкою. В ньому, під дією магнітного поля котушки виникають вихрові струми, електромагнітне поле яких направлене проти основного поля. Це ослаблює основне поле, що приводить до зменшення індуктивності та добротності котушки. Крім того, немагнітне осердя зменшує добротність котушки завдяки збільшенню опору, який вноситься в котушку.

Для підстроювання індуктивності котушки немагнітні осердя застосовуються в короткохвильовому та ультра хвильовому діапазоні.