Elektrisk gashåndtag - funktionsprincip og eksempler på brug

En induktor, der bruges til at undertrykke interferens, til at udglatte strømbølger, til at lagre energi i magnetfeltet i en spole eller kerne, til at isolere dele af et kredsløb fra hinanden ved høj frekvens, kaldes en drossel eller reaktor (fra tysk drosseln — til grænse, kile).

Derfor er hovedformålet med en choker i et elektrisk kredsløb at holde på sig selv en strøm i et bestemt frekvensområde eller at akkumulere energi i et bestemt tidsrum i et magnetfelt.

Fysisk kan strømmen i spolen ikke ændre sig umiddelbart, det tager en begrænset tid, — følger direkte denne position fra Lenz' styre.

Hvis strømmen gennem spolen kan ændres øjeblikkeligt, så vil der opstå en uendelig spænding over spolen. Spolens selvinduktans, når strømmen ændres, skaber en spænding af sig selv - EMF af selvinduktion… På denne måde sænker chokeren strømmen.

Hvis det er nødvendigt at undertrykke den variable komponent af strømmen i kredsløbet (og støj eller vibrationer er kun et eksempel på en variabel komponent), så er en drossel installeret i et sådant kredsløb - induktor, som har en betydelig induktiv modstand for strømmen ved interferensfrekvensen. Ripples i netværket vil blive stærkt reduceret, hvis en choker er installeret på stien. På samme måde kan signaler med forskellige frekvenser, der fungerer i kredsløbet, adskilles eller isoleres fra hinanden.

I radioteknik, i elektroteknik, i mikrobølgeteknologi bruges højfrekvente strømme af enheder fra hertz til gigahertz. Lave frekvenser inden for 20 kHz henviser til lydfrekvenser, efterfulgt af ultralydsområdet - op til 100 kHz og endelig HF- og mikrobølgeområdet - over 100 kHz, enheder, tiere og hundreder af MHz.

Så det er gashåndtaget selvinduktionsspole, bruges som en stor induktiv modstand for visse vekselstrømme.

I tilfælde af at chokeren skal have en stor induktiv modstand mod lavfrekvente strømme, skal den have en stor induktans og i dette tilfælde er den lavet med en stålkerne. En højfrekvent drossel (der repræsenterer en høj modstand mod højfrekvente strømme) er normalt lavet uden en kerne.

Lavfrekvent choker Den ligner en jerntransformator, med den eneste forskel, at den kun har én spole på. Viklingen er viklet på en stålkerne af en transformer, hvis plader er isoleret for at reducere hvirvelstrømme.

En sådan spole har en høj induktans (mere end 1 N), den har betydelig modstand mod enhver ændring i strømmen i det elektriske kredsløb, hvor den er installeret: hvis strømmen begynder at falde kraftigt, understøtter spolen den, hvis strømmen begynder at stige kraftigt, spolen vil begrænse, den vil ikke akkumulere kraftigt.

Et af de bredeste anvendelsesområder for drosler er højfrekvente kredsløb... Flerlags- eller enkeltlagsspoler er viklet på ferrit- eller stålkerner eller bruges overhovedet uden ferromagnetiske kerner - kun en plastramme eller kun ledning. kredsløbet fungerer på bølger med mellemlang og lang rækkevidde, så er en sektionsvikling ofte mulig.

En ferromagnetisk kerne-drossel er mindre end en kerneløs drossel med samme induktans. Til drift ved høje frekvenser anvendes ferrit- eller magneto-dielektriske kerner, som har en lav intern kapacitans. Sådanne drosler kan fungere over et ret bredt frekvensområde.

Som du ved, er hovedparameteren for chokeren induktansen, som enhver spole ... Enheden for denne parameter er Henry, og betegnelsen er Gn. Den næste parameter er den elektriske modstand (i jævnstrøm), målt i ohm (ohm).

Så er der sådanne karakteristika som den tilladte spænding, den nominelle forspændingsstrøm og selvfølgelig kvalitetsfaktoren, som er en ekstremt vigtig parameter, især for oscillerende kredsløb. Forskellige typer af choker er meget brugt i dag til at løse en lang række tekniske problemer.

Typer af choker

Choker uden spoler er designet til at undertrykke højfrekvent støj i elektriske kredsløb. De er normalt en ferritkerne lavet i form af en hul cylinder (eller O-ring), som tråden passerer igennem.

Reaktiviteten af ​​en sådan choker ved lave frekvenser (inklusive industriel frekvens) er lille, og ved høje frekvenser (0,1 MHz ... 2,5 GHz) er den stor. Således, hvis der opstår højfrekvent interferens i kablet, så undertrykker en sådan choker det med et indføringstab på 10 ... 15 dB.Mangan-zink og nikkel-zink ferritter bruges til at skabe de magnetiske kerner af chokes uden drejninger.

AC choker bruges i vid udstrækning som modstande (induktive) modstande, elementer af LR- og LC-kredsløb, såvel som i udgangsfiltre på AC-konvertere. Sådanne drosler er lavet med induktanser fra tiendedele mikrohenries til hundredvis af henries for strømme fra ~ 1 mA til 10 A. De har en enkelt spole placeret på en magnetisk kerne lavet af ferro- eller ferrimagnetisk materiale.

Ved design af en AC-drossel er det nødvendigt at tage hensyn til følgende nominelle hovedparametre: den nødvendige effekt (den mest tilladte værdi af strømmen), strømmens frekvens, værdighed og vægt.

Kvalitetsfaktoren kan øges ved forskellige metoder. Fra synspunktet om produktion af magnetiske kredsløb er det nødvendigt at tage højde for, at fortjenesten kan øges på grund af:

• valg af magnetisk materiale med høj magnetisk permeabilitet og lave tab;

• forøgelse af tværsnitsarealet af det magnetiske kredsløb;

• indføre et ikke-magnetisk hul.

Udjævning af kvæler — elementer af omformere, der er konstrueret til at reducere den variable komponent af spændingen eller strømmen ved konverterens indgang eller udgang. Sådanne drosler har en enkelt vikling i hvis strøm (i modsætning til AC-drosler) både AC- og DC-komponenter er til stede. Drosselspolen er forbundet i serie med belastningen.

Chokeren skal have en stor induktans (induktiv modstand). Ved dens vikling observeres et fald i den vekslende komponent af spændingen, mens den konstante komponent (på grund af viklingens lille aktive modstand) frigives ved belastningen.

Strømkomponenterne skaber en direkte magnetisk flux (der fungerer som en magnetisator) og en vekslende flux i chokerens magnetiske kredsløb, sinusformet… På grund af strømmens konstante komponent ændres den magnetiske flux (induktion) i det magnetiske kredsløb i overensstemmelse med den indledende magnetiseringskurve, mens magnetiseringsvendingen på grund af den variable komponent sker i delcyklusser ved de tilsvarende strømværdier.

Når strømmen stiger, falder vekselkomponenten af ​​den magnetiske flux (ved en konstant vekselstrømskomponent), hvilket fører til et fald i den differentielle magnetiske permeabilitet og følgelig til et fald i chokerens induktans. Fysisk skyldes faldet i induktans med stigende magnetiseringsstrøm, at når denne strøm stiger, bliver chokerens magnetiske kredsløb mere og mere mættet.

Kvælning af mætning bruges som justerbare induktive reaktanser i AC-kredsløb. Sådanne drosler har mindst to viklinger, hvoraf den ene (fungerende) er inkluderet i vekselstrømskredsløbet, og den anden (kontrol) - i DC-kredsløbet. Princippet for drift af mætningsspoler er at bruge ulineariteten af ​​kurven B (H) af de magnetiske kredsløb, når de magnetiseres af styre- og driftsstrømmene.

De magnetiske kredsløb af sådanne drosler har ingen ikke-magnetisk spalte. Hovedegenskaberne ved mætningsdrosler (sammenlignet med udjævning af drosler) er den betydeligt højere værdi af den variable komponent af den magnetiske flux i det magnetiske kredsløb og den sinusformede karakter af dens ændring.

Udviklingen af ​​elektronisk udstyr stiller forskellige krav til drosler, især kræver det en reduktion i størrelse og en reduktion i niveauet af elektromagnetisk interferens under forhold med høj komponentsamlingstæthed. For at løse dette problem blev udviklet flerlags ferrit-chipfiltre baseret på et overflademonteringskort.

Sådanne enheder er fremstillet ved hjælp af tyndfilmsteknologi. Tynde lag af ferrit aflejres på underlaget (f.eks. bruger det taiwanske firma Chilisin Electronics Ni-Zn ferrit), mellem hvilke der dannes en halvdreje spolestruktur.

Efter aflejring af lag, hvis antal kan nå flere hundrede, sker sintring, hvorunder der dannes en volumenspole med en ferritmagnetisk kerne. Takket være dette design reduceres de herreløse felter til et minimum, og derfor er den gensidige påvirkning af elementerne på hinanden praktisk taget udelukket, da kraftlinjerne hovedsageligt er lukket inde i det magnetiske kredsløb.

Flerlagsfiltre med ferritspåner: a — produktionsteknologi; b — udseende relateret til en skala med et trin på 1 mm

Flerlags ferritchipfiltre bruges til at filtrere højfrekvent interferens i strøm- og signalkredsløbene i forbrugerelektronik, strømforsyninger osv. De vigtigste producenter af chipfiltre er Chilisin Electronics, TDK Corporation (Japan), Murata Manufacturing Co., Ltd (Japan), Vishay Intertechnology (USA) osv.

Magnetiske kerne chokes lavet af carbonyljern baseret magneto dielektrisk anvendes i radioudstyr, der opererer i området 0,5 … 100,0 MHz.

I drosler kan magnetiske kerner fremstillet af alle kendte bløde magnetiske materialer anvendes: elektriske stål, ferrit, magneto-dielektrik, samt præcisions, amorfe og nanokrystallinske legeringer.

I modsætning til drosler i transformatorer, magnetiske forstærkere og lignende enheder tjener det magnetiske kredsløb til at koncentrere den magnetiske flux og samtidig minimere magnetiske tab. I dette tilfælde udelukker hovedfunktionen udført af det magnetiske kredsløb praktisk talt dets fremstilling fra et magneto-dielektrisk materiale, der har en lav relativ magnetisk permeabilitet.

En bred vifte af ferriter af forskellige kvaliteter designet til at fungere i frekvensområder svarende til magneto-dielektriske stoffer indsnævrer anvendelsesområdet for magneto-dielektriske stoffer til fremstilling magnetiske kredsløb af elektromagnetiske enheder. 

App til kvælning

Så efter formål er elektriske choker opdelt i:

AC drosler, der fungerer i sekundære koblingsforsyninger. Spolen lagrer energien fra den primære strømkilde i dens magnetfelt og overfører den derefter til belastningen. Inverterende omformere, forstærkere - de bruger drosler, nogle gange med flere viklinger, som transformere. Det fungerer på lignende måde magnetisk ballast af et lysstofrør, bruges til at antænde og vedligeholde mærkestrømmen.

Motorens startchoker — start- og bremsestrømbegrænsere. Dette er mere effektivt end at sprede strøm som varme på tværs af modstande. For elektriske drev med en effekt på op til 30 kW ligner en sådan gasspjæld trefaset transformer (trefasede drosler anvendes i trefasede kredsløb).

Mættende chokesdet bruges i spændingsstabilisatorer og ferroresonant-omformere (transformatoren er delvist omdannet til en drossel), samt i magnetiske forstærkere, hvor kernen magnetiseres for at ændre den induktive modstand i kredsløbet.

Udjævning af kvæleranvendt i filtre for at fjerne den ensrettede strømrippel. Udjævnende strømdrosler var meget populære under rørforstærkernes storhedstid på grund af manglen på meget store kondensatorer. For at udjævne bølgen efter ensretteren skulle chokerene bruges helt rigtigt.

Mens i strømkredsløb vakuumbuelamper vedhæftet gashåndtagsforstærkere — det var specielle forstærkere, hvor chokerne fungerede som anodebelastninger for lamperne.

Den øgede vekselspænding, der frigives ved droslen Dp, føres til nettet af den næste lampe gennem blokeringskondensatoren C. Det er nødvendigt at forstærke et relativt snævert frekvensområde, og der kræves ingen større ensartet forstærkning i dette bånd.