Методические указания по лабораторным работам “Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы”, “Электроэлементы ЭВА”, страница 2

3) От каких конструктивных параметров зависит собственная емкость катушки индуктивности?

4) Как влияют сердечники на электрические параметры катушек индуктивности?

5) Как влияют экраны на электрические параметры катушек индуктивности?

Для подготовки к данной лабораторной работе рекомендуется использовать следующую литературу: [2, с. 170-238; I, с. 202-312; 3, с. 135-195].

Необходимо помнить, что катушка индуктивности - основной элемент колебательных контуров, фильтров к линий задержки. В дан­ной работе изучают следующие параметры катушек: индуктивность (L), добротность   (Q), собственную емкость ().

Индуктивность определяется как отношение потокосцепления  к току . Необходимо определить индуктивность отрезка проводника круглого сечения - простейшей конструкции токопровода:

         ,                                                         (1.1)

где   - длина;

        - диаметр проводника.

      При сворачивании проводника длиной   в кольцо диаметром  индуктивность уменьшается. Однако индуктивность кольца явля­ется наибольшей по сравнению с индуктивностью витка другой кон­фигурации, поскольку круглый виток охватывает наибольшую площадь, обеспечивал наибольшее потокосцепление.

Индуктивность круглого плоского витка диаметром  из прово­да круглого сечения диаметром  следует определять по формуле:

    .                                 (1.2)                                                     

При сворачивании проводника длиной  в несколько витков N одинакового диаметра образуется катушка, индуктивность которой мо­жет быть определена как сумма индуктивностей витков и взаимоиндук-тивностей между ними:

      ,                      (1.3)

где    - индуктивность витка;

         - взаимоиндуктивность между  и - витками;

               ,                                                          (1.4)

где   - диаметр каркаса (витка), см;

             - коэффициент формы;

        - длина намотки, см.

Индуктивность однослойных катушек не превышает 200-250 мкГн, причем целесообразность перехода на многослойную намотку определяется диаметром катушки: чем больше диаметр катушки, тем при большем требуемом значении индуктивности следует переходить на многослойную намотку.

При изготовлении катушки, рассчитанной согласно формуле (1.4), разброс индуктивности  следует определять по формуле:

    ,                                                        (1.5)

из которой следует, что наибольшее влияние на разброс индуктив­ности оказывает неточность изготовления диаметра каркаса (витка). Поэтому допуск на его размер должен бить достаточно жестким.

Собственная емкость катушки обычно рассматривается как не­которая емкость , подключенная к выводам катушки. Величина собственной емкости определяется типом намотки и размерами катуш­ки. При этом надо иметь в виду, что наименьшей собственной емко­стью (1-2 пФ) обладают однослойные катушки, намотанные с шагом. Величина  у однослойной катушки индуктивности определяется диаметром намотки , отношением шага намотки  к диаметру провода , длиной намотки , изоляцией провода, материалом каркаса и его формой. Для расчета величины собственной емкости однослойной катушки, намотанной без каркаса или на гладком цилиндрическом кар­касе из материала с невысокой диэлектрической проницаемостью , можно использовать выражение:

 ,                                                    (1.6)

где    даны в см.

         Зная диэлектрическую проницаемость материала каркаса, собственную емкость  однослойной катушки можно определить по формуле

           ,                                                                  (1.7)

где  - коэффициент, зависящий от типа намотки.

Собственную емкость однослойной катушки, величина которой достигает единиц пикофарад, можно разделить на две составляющие: "через воздух"    и  "через диэлектрик" .

Обычно на разброс величины собственной емкости не обращают внимания, однако, когда к катушкам предъявляют требования высокой устойчивости, необходимо, по возможности, исключить разброс всех основных параметров катушки, в том числе и ее собственной емко­сти, та  последняя увеличивает действующую индуктивность и снижает стабильность катушки.