Пасивні компоненти електронної техніки, страница 11

Регулювання параметрів магнітопроводу здійснюють за допомогою рухомого сердечника 3, котрий виготовляють з феромагнітного матеріалу. При його переміщенні змінюються параметри магнітопроводу та індуктивність котушки. В ряді випадків для підстройки  котушок індуктивності в середину їх вводять тільки один підстроєчний сердечник з феромагнетику або діамагнетику. Діамагнетики (латунь, мідь) використовують тільки на високих частотах (десятки-сотні МГц). На протилежність феромагнетикам, при їх введенні індуктивність котушки зменшується.

В котушках індуктивності, працюючих на низьких частотах (до 1 кГц), в якості магнітопроводів використовують пермалої. При цьому магнітопровід, як правило, тороїдальний, складений з тонких кілець (h = 0,002 ÷ 0,1 мм) або намотаний зі стрічки тих же товщин. На більш високих частотах (декілька МГц) широко використовують ферити, причому їх марка залежить від діапазону робочих частот. На частотах, вищих декількох МГц, використовують котушки індуктивності, що мають лише підстроєчні сердечники, або взагалі не маючі їх.

Точний розрахунок значень індуктивностей представляє собою важку полеву задачу.

При орієнтовних розрахунках можна використовувати наближені формули. Для одношарової циліндричної котушки, намотаної виток до витка або з кроком, індуктивність (мкГн) може бути визначена за формулою:

,

де d,  - діаметр та довжина котушки, мм; W – кількість витків.

Для багатошарової котушки (мкГн):

,

де   (d_зовн , d_вн  – зовнішній та внутрішній діаметри котушки, мм);

, h – довжина і висота котушки.

При наявності магнітопроводу спочатку знаходять його магнітний опір. Для цього визначають, по якому шляху замикаються магнітні силові лінії, і оцінюють магнітні опори окремих ділянок.

Додаваючи їх, знаходять магнітний опір магнітного кола Z_m, а потім за допомогою формули L=W²/Z_m визначають значення індуктивності. Так, наприклад, в броневому магнітопроводі магнітні силові лінії замикаються так, як показано на рис. 1.9, а. Магнітопровід умовно розділен на ділянки, магнітні опори яких Z _м1, Z _м2, Z _м3, Z _мв, де Z _м1 – магнітний опір ділянки зовнішньої стінки; Z_м2 – магнітний опір основ; Z_м3 –магнітні опори ділянки внутрішньої стінки; Z _мв – магнітний опір повітряного зазору. Для їх знаходження використовують формулу

,

де - середня довжина магнітної силової лінії на n-й ділянці; S - площа поперечного перерізу; μ _r - відносна магнітна проникливість матеріалу магнітопроводу на n-й ділянці; μ₀ - магнітна стала.

Середню довжину магнітної силової лінії знаходять наближено для визначеної ділянки. В ряді випадків і площу S доводиться розраховувати наближено, замінюючи змінну по довжині площу на її еквівалентне значення. При визначені Z_мв відносна магнітна проникливість дорівнює одиниці.

Викладене дає загальну уяву про підхід, що використовується при розрахунку котушок індуктивностей з феромагнітними магнітопроводами.

                                                         а)                                                       б)

Рис. 1.9

На практиці іноді доводиться враховувати і розподілений характер обмоток, і те, що магнітний потік крізь повітряний зазор поширюється не зовсім так, як показано на рис.1.9, а. Поблизу повітряного зазору спостережуться випручування магнітного потоку. Врахування всіх цих факторів являє собою важкі самостійні задачі. Відмітимо, що при розрахунку котушок індуктивності сигнальних ланцюгів в якості відносної магнітної проникливості доцільно використовувати комплексну магнітну проникливість  де - дійсна та мнима складові комплексної проникливості.

Комплексна магнітна проникливість визначається експериментально для даного магнітного матеріалу ії дійсна частина характеризує індуктивність, а мнима – втрати в матеріалі магнітопроводу. Дійсно, індуктивний опір котушки індуктивності:

  або ,

де ; .