Конструктивный расчет многослойной катушки индуктивности (индуктивность - 80 мкГн, частота - 0,25 МГц, форма экрана - круглая)

Министерство образования и науки

Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра конструирования и технологии радиоэлектронных средств

Расчетно-графическое задание по дисциплине

«Радиоматериалы и радиокомпоненты»

на тему «Конструктивный расчет многослойной катушки индуктивности»

Вариант №10

Выполнил:                                                                           Проверил: Плавский Л. Г.

Оценка
Выполнение	Защита	Общая

Студент: Торчевский А.А.

Группа: РТ5-91

Новосибирск 2010

Индуктивность, мкГн	Частота, МГц	Форма экрана	Вариант расположения выводов
80	0.25	Круглый	-

Расчеты:

Расчет геометрических параметров и индуктивности

Для многослойных катушек справедливы следующие соотношения:

где D – внешний диаметр;  – внутренний диаметр; t – радиальная толщина обмотки; l – длина.

Возьмем D0=12мм, а l=5мм:

тогда

;

ОтсюдаD=16мм.

Имеем многослойную катушку с параметрами:

D=16 мм, =12 мм, l=5 мм, t=2 мм.

Обычно для многослойных катушек берут следующее соотношение между диаметром экрана и диаметром катушки:

 [2].

Также должно выполняться соотношение

Отсюда при диаметр экрана =25.6 мм.

Длина экрана .

Индуктивность катушки без экрана можно найти по формуле:

 [1, ф.4-59]

Где  – коэффициент связи,  – заданное значение индуктивности.

Коэффициент связи катушки с экраном kможно определить из выражения:

; [1, ф.4-61]

где:

приведенный диаметр катушки ;

коэффициенты и  находим из соответствующих графиков

[1, рис. 4-8, 4-6; 2, рис. 7.6].

Для определения и  необходимы величины:

D_ср = = = 14 мм

Из графиков находим: =11, =13.

Коэффициент связи равен:

=0,01575

Отсюда

Число витков [1, ф.4-21]

Оптимальный диаметр провода определяем по формуле

  определяется по графику [1, рис. 4-16]. Для его определения нам нужен вспомогательный параметр ψ:

,[1, ф.4-38]

где

K- коэффициент, определяемый по графику [1, рис.4-14]. В данном случае К=14.

Находим ψ:

Находим по графику [1, рис. 4-16]

Определяем оптимальный диаметр

Выбираем провод марки ПЭЛ. Диаметр провода с изоляцией ,

[1, табл.П6]

Угол отклонения [1, ф.4-8], при числе переходов pравным 2. Для провода марки ПЭЛ предельный угол  Полученное значение удовлетворяет этим условиям.

Угловой шаг [1, ф.4-3].

Число циклов . Знак «минус», так как предположили намотку с опережением. Находим

Радиальная глубина намотки равна

Полученная глубина намотки отличается от изначально заданной, поэтому отыщем индуктивность катушки при заданных размерах. Фактические диаметры:

;     

Ищем фактический коэффициент L₀по графику [1, рис. 4-8]. Он равен 11.

Рассчитаем  с новыми данными:

 [2, ф.7.15]

Полученное значение отличается от заданного на 3,46%.Определим требуемое число витков:

Расчет собственной ёмкости, сопротивления, и добротности

Собственная ёмкость катушки вычисляем по эмпирической формуле:  [1, ф.2-28а]

Для ПЭЛ [1,стр.228]

Экран увеличивает собственную ёмкость катушки на 30 - 40%, поэтому собственная ёмкость катушки

Экран вызывает изменение сопротивления катушки, т. е вносит некоторое сопротивление и ослабляет эффект близости. Пусть материалом экрана будет алюминий, тогда вносимое сопротивление рассчитываем по формуле:

[1, ф.4-63]

Толщину экрана зададим исходя из данных [1, стр. 255]. Исходя из частоты, выбираем h=0.3 мм.

Сопротивление постоянному току цилиндрической катушки с зигзагообразной намоткой равно:

[1, ф.4-36]

Сопротивление катушки току высокой частоты без учёта вносимого сопротивления равно:

, [1, ф.4-64]

F (z), G (z) выражаются через функции Бесселя и для медного провода определяются [1, табл.4-5]

z=0.106

F(z)=1,042                        G(z)

Общее сопротивление .

Добротность экранированной катушки

Выбор материала

В качестве используемого материала для изготовления каркаса для катушки используем полистирол, так как этот материал экономически более выгоден и прост в изготовлении. На технические параметры многослойных катушек, материал каркаса, как правило, влияния не оказывает [4, стр.167].

Вывод:

При выполнении данного расчетно – графического задания были получены навыки, необходимые при разработке таких элементов радиоэлектронной аппаратуры, как катушки индуктивности.

Литература

1.  Волгов В. А Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. М.: Высшая школа,1975 г.

2.  Фрумкин Г. Д. Расчет и конструирование радиоэлектронной аппаратуры. М.: Высшая школа,1985 г.

3.  Немцов М. В. Справочник по расчету параметров катушек индуктивности. М.: Энергоатомиздат, 1989 г.

4.  Фролов А.Д Радиодетали и узлы. М.: Высшая школа,1975 г