لفائف الحث المتغير. الموسوعة الكبرى للنفط والغاز

بكرات- هذه عناصر ملفوفة أو مطبوعة ذات مقاومة حثية. تم تصميم الملفات لتحويل طاقة المجال الكهربائي المتناوب إلى طاقة متناوبة المجال المغنطيسيوالعكس صحيح، وخلق رد الفعل مفاعلة حثيالتيار المتردد.

تصنيف.يتم تصنيف الملفات وفقا لعدة معايير. وفقًا لخصائص تصميمها، يتم تقسيم الملفات إلى أسطوانية، وحلقية، ومسطحة، وطبقة واحدة، ومتعددة الطبقات، مع وبدون قلب، ومحمية وغير محمية. وفقا لاستخدامها، وتنقسم الملفات إلى: وصلات الحلقة والاختناقات. يتم استخدام الأول في الدوائر التذبذبية، والأخير - ل
توصيلات الدوائر الكهربائية، وغيرها لفصل التيارات المباشرة والمتناوبة. وفقا لطبيعة التغير في الحث، فإن الملفات تكون ذات تحريض ثابت، وضبط، ومحاثة متغيرة (متغيرات)، والتي تختلف عن ملفات الضبط في نطاق أوسع من التغيرات في القيمة الاسمية.

الصور والرموز التقليدية. تظهر الصور التقليدية للملفات في المخططات في الشكل. 1.

أرز. 1. الصور التقليدية للملفات في المخططات: أ، ب - الملفات في غياب ووجود قلب مغناطيسي كهربائي؛ ج، د - ملفات التشذيب؛ د - المتغير

الرموز الوحيدة لها عناصر موحدة فقط، وهي عبارة عن ملفات ذات قلوب مدرعة وحلقية. وهي تجمع بين اسم ERE، ونوع النواة، وعدد السلسلة الموحدة، والحث، والتسامح. على سبيل المثال، KISB-9a-5-30±5% يعني المحث، قلب الدرع 9 أ، رقم الصف الموحد 5، الحث 30 μH، التسامح ±5%.

بناء.لتصنيع الملفات، يلزم العناصر الهيكلية التالية: الإطار، واللف، والإطار، والشاشة، وعناصر التثبيت، وعناصر الحماية ضد الظروف الخارجية. الإطار هو الأساس الهيكلي للملف. وهي مصنوعة بشكل رئيسي من البلاستيك أو السيراميك على شكل أنبوب مجوف أملس أو مقطوع السطح الخارجي(الشكل 2). قطع السطح الخارجياللازمة لللف بزيادات. يمكن أيضًا أن يكون السطح الداخلي للإطار سلسًا أو مقطوعًا. قطع السطح الداخلي مخصص للباني. قد يحتوي الإطار على قسم واحد أو عدة أقسام، وعناصر للتثبيت على اللوحة. تستخدم الملفات عالية الطاقة إطارات ذات زعانف تسهل تبديد الحرارة. يتم ضغط الخيوط الخارجية في إطارات بلاستيكية، ويتم ترك أخاديد خاصة لها في الإطارات الخزفية. في بعض الأحيان، بدلاً من الإطار، يمكن استخدام قلب مغناطيسي كهربائي، كما هو الحال، على سبيل المثال، في الملفات الحلقية، أو يمكن جعل الملفات بدون إطار. في الحالة الأخيرة، لضمان الصلابة اللازمة للهيكل، سلك سميك يبلغ قطره
أكثر من 1 مم، مع عدد قليل من المنعطفات (4 ... 6). تم تصميم اللف لخلق تأثير حثي. في الملفات الحجمية أحادية الطبقة يمكن أن تكون مستمرة أو بخطوة (الشكل 3، أ، ب). في
في الهياكل المسطحة يكون لها شكل حلزوني أرخميدس (الشكل 2، ج). في الملفات متعددة الطبقات، يكون اللف مستمرًا دائمًا. يمكن أن تكون مقسمة أو غير مقسمة أو صف أو هرمي أو مصنوعة "بشكل مجمع" (الشكل 3، د، ه، و، ز).

أرز. 2. الأنواع الهيكلية لإطارات الملفات

أرز. 3. الأنواع الرئيسية من اللفات لفائف: أ - طبقة واحدة مستمرة؛ ب - طبقة واحدة مع الخطوات؛ ج - طبقة واحدة مسطحة؛ ز - متعدد الطبقات عادي؛ د - متعدد الطبقات "بكميات كبيرة"؛
ه - هرمي متعدد الطبقات. ز - متعدد الطبقات مقطع

بالإضافة إلى تلك المذكورة أعلاه، يتم استخدام اللفات العالمية على نطاق واسع في ملفات متعددة الطبقات (الشكل 4)، حيث لا يتم وضع المنعطفات بالتوازي مع بعضها البعض، ولكن بالتناوب من حافة الملف إلى أخرى، تتقاطع بزاوية معينة .

أرز. 4. لف عالمي: ص- بداية؛ ل- نهاية الدور؛ —زاوية انحراف السلك - زاوية تقاطع السلك؛ ص- عدد التحولات

غالبًا ما يتم استخدام الأسلاك النحاسية النحاسية أو المطلية بالفضة في اللف. مع طبقة واحدة متعرجة مع خطوة، يمكن أن يكون السلك بدون عزل، ومع طبقة واحدة مستمرة ومتعددة الطبقات، يتم استخدام الأسلاك مع عزل المينا. إذا كان من الضروري توفير صغيرة القدرة الخاصةيتم استخدام الملفات والأسلاك المطلية بالمينا ومغطاة بشكل إضافي بعزل ليفي (حريري) أو سلك مرخص - سلك متشابك متعدد الخيوط. في الملفات القوية والمستقرة للغاية، يتم إجراء اللف على شكل قضبان نحاسية مطلية بالفضة، مدمجة في إطار من السيراميك.
المحطات الخارجية للملفات مصنوعة من الأسلاك النحاسيةبقطر 0.5 ... 1.5 ملم يتم ضغطه في إطار بلاستيكي أو إدخاله في أخاديد الإطارات الخزفية.
يمكن أن تكون نوى الملف أسطوانية، أو ملفوفة، أو مدرعة، أو على شكل W، أو حلقية، أو على شكل H (الشكل 5).

أرز. 5. أنواع النوى المغناطيسية: أ ... ز - أسطواني بخيط، ناعم، بأكمام، أنبوبي؛ د، و - بكرة؛ g، h - مدرعة بدائرة مغناطيسية مغلقة ومفتوحة؛ و - كوب؛ ك - حلقية. ل - حلقة؛ م - على شكل H؛ ن - على شكل W

غالبًا ما تستخدم النوى الأسطوانية الصلبة في ضبط العناصر الحثية، وتستخدم النوى الأنبوبية في أدوات الحديد. توفر النوى المدرعة والكوبية بدورها عامل جودة عالية للملفات وتدريعها وإعداداتها. تعمل النوى الحلقية والحلقية على تقليل حجم الملفات بسبب انخفاض تبديد التدفق المغناطيسي. النوى على شكل لفائف لديها معدل استخدام متزايد الخصائص المغناطيسيةالمواد، ولكن تسبب خسائر كبيرة على ترددات عالية. يتم استخدام النوى على شكل W في تلك الملفات
حيث سيتم التحكم في الحث عن طريق التيار. نظرًا لأن الملفات مصممة للعمل بترددات عالية، لتقليل فقد الطاقة، فإن قلبها مصنوع من عوازل مغناطيسية حديدية، والتي تحتوي على حديد الكربونيل، وأشباه الموصلات الحديدية المغناطيسية، وهي الفريت. بالنسبة للملفات المصممة للعمل على موجات قصيرة وقصيرة جدًا، فإن القلب مصنوع من مواد غير حديدية. المواد المغناطيسية(النحاس والنحاس). الموالف هو في الواقع نواة مصنوعة من مادة مغناطيسية أو غير مغناطيسية لها شكل أسطواني ويمكن تثبيتها في إطار أو درع أو كوب أو قلب ملف لضبط محاثة الملف (الشكل 5). يعد حماية المحاثات ضروريًا لتوطين المجالات الكهرومغناطيسية الخاصة بها وحمايتها من المجالات الخارجية التأثيرات الكهرومغناطيسية. لهذا الغرض، تُصنع الأغلفة (الشاشات) الأسطوانية، والمنشورية في كثير من الأحيان، من مواد موصلة للغاية (غالبًا ما تكون من الألومنيوم أو النحاس)، والتي ترتبط بشكل موثوق بالتأريض (الشكل 6). ونتيجة لذلك، يتم تحويل التيارات المستحثة في الشاشة إلى الأرض.

أرز. 6. ملفات محمية

تتم حماية الملفات من الظروف الخارجية عن طريق طلاءها بورنيش مقاوم كيميائيًا، أو تسرب المواد العازلة السائلة، أو وضعها في أغلفة خاصة محكمة الغلق.

وظيفة.يعتمد تشغيل الملف على حقيقة أن التيار الكهربائي المتناوب الذي يتدفق عبر الملف يتسبب في ظهور قوة دافعة كهربائية متناوبة للحث الذاتي، مما يمنع التيار من التغيير، مما يخلق تفاعلًا حثيًا له. تتناسب القوة الدافعة الكهربائية للحث الذاتي بشكل مباشر مع معدل التغير في التيار:

معامل ل ، والذي يتم تضمينه في الصيغة، يسمى معامل الحث الذاتي أو محاثة الملف. يكرر المقاومة النشطةيتناسب طرديا مع وتيرة التغيير الحالي و
محاثة الملف:

تلتقط النوى المغناطيسية الحديدية خطوط المجال المغناطيسي للتيار الكهربائي المتناوب، ونتيجة لذلك، تجبرها إلى حد أكبرعبور لفات الملف، مما يؤدي إلى زيادة في EMF الحث الذاتي، وبالتالي إلى زيادة في محاثة الملف. عمل النوى غير المغناطيسية يتعارض مع عمل نظيراتها المغناطيسية. يعتمد ضبط محاثة الملف على التغير في التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر لفه. يمكن القيام بذلك بعدة طرق (الشكل 5):
- عن طريق إدخال موالف غير مغناطيسي في الملف، والذي يدفع خطوط المجال المغناطيسي للتيار المتردد منه؛
— إدخال موالف مغناطيسي في الملف، مما يزيد من النفاذية المغناطيسية الفعالة؛
- تغيير الفجوة بين القلب والملف؛
- تغير في النفاذية المغناطيسية لقلب الملف عندما يكون متحيزاً مع ثابت صدمة كهربائية;
- المنعطفات المتحركة ومقاطع الملفات.

ملكيات.بما أن الملفات تعمل بترددات عالية وهي مصممة في المقام الأول لخلق مقاومة حثية تفاعلية للتيار المتردد في الدوائر الكهربائية، مما يوفر اتصالاً كهرومغناطيسيًا بينها وانتقائية عالية الدوائر التذبذبية، فإن الخصائص الرئيسية بالنسبة لهم هي خصائص التردد، التي تعبر عن اعتماد مقاومتهم التفاعلية والنشطة، وكذلك مقاومة الخسائر في السعة الخاصة بهم وعامل الجودة على التردد. يوضح التعبير أن تفاعل الملف مع التيار المتردد يتغير بشكل مباشر مع التردد (الشكل 7، السطر 1).

أرز. 7. اعتماد التردد على المقاومة التفاعلية والنشطة والخسائر في السعة الخاصة بالملفات

مقاومة سلك الملف التيار المتردديزداد أيضًا مع التردد (الشكل 7، المنحنى 2) ويرجع ذلك أساسًا إلى تأثير الجلد وتأثير الدوران وتأثير القرب. تتغير الخسائر في سعة الملف بشكل مماثل مع التردد (الشكل 7، المنحنى 3). يتم تحديد عامل جودة الملف من خلال نسبة مفاعلته إلى المقاومة النشطة

نظرًا لأنه في بداية نطاق التردد العالي، مع زيادة التردد، تنمو المفاعلة بشكل أسرع، وفي نهايتها، تنمو المقاومة النشطة وفقدان الطاقة في السعة الخاصة والشاشة والنواة بشكل أسرع، ومنحنيات الاعتماد على التردد لعامل الجودة الحد الأقصى (الشكل 8).

أرز. 8. الخصائص الترددية لعامل الجودة للملفات ذات النوى المدرعة المصنوعة من الحديد الكربونيل (أ) والفريت (ب)

تتميز الملفات بالمعلمات التالية: الحث، عامل الجودة، معاملات درجة حرارة الحث وعامل الجودة، معاملات عمر الحث وعامل الجودة، القدرة الخاصةوتردد الرنين الخاص به والموثوقية. يميز محاثة الملف قيمة القوة الدافعة الكهربائية للحث الذاتي والمفاعلة وعامل الجودة وطاقة المجال المغناطيسي المستحثة فيه:

أين أنا - التيار من خلال الملف .
عامل جودة الملفات، والذي يتم تحديده بواسطة نسبة المفاعلة إلى المقاومة النشطة، والتي تميز خصائص الرنين (الانتقائية) للدوائر التذبذبية، ومعاملها عمل مفيد. تم العثور على معامل درجة حرارة الحث الذي يميز استقرار درجة حرارة محاثة الملف على النحو التالي:

أين و هي قيمة الحث في درجات الحرارة و. يتم تحديد عامل جودة درجة الحرارة بنفس الطريقة

أين و هي قيمة عامل الجودة عند درجات الحرارة و . يتم حساب معامل شيخوخة الحث، الذي يميز الاستقرار المؤقت لمحاثة الملفات، باستخدام الصيغة:

أين و هي قيمة محاثة الملف في الوقت المناسب و . يتم تحديد عامل الشيخوخة لعامل الجودة بالمثل:

أين و هي قيمة عامل الجودة في لحظة الزمن و . يتم تحديد قدرة الملف من خلال عناصره الهيكلية. الحسابات لا توفر الدقة المطلوبة، لذا ينصح بتحديدها تجريبيا. بمعرفة سعة الملف ومحاثته، يمكن إيجاد تردد الرنين الخاص به:

يتم تحديد موثوقية الملف من خلال الأعطال التدريجية الناجمة عن تقادم العوازل والمواد المغناطيسية وأكسدة الأسلاك. يتم تسريع هذه العمليات عن طريق الرطوبة ودرجة الحرارة. تؤدي الحماية من هذه العوامل المزعزعة للاستقرار إلى إبطاء عملية الشيخوخة وبالتالي زيادة الموثوقية البارامترية للملفات. يمكن تحديد محاثة الملف في ظل ظروف العوامل المذكورة أعلاه بالتعبير:

أين هو المعامل الذي يميز التغير في محاثة الملف تحت تأثير الرطوبة. يتم تقييم الموثوقية في هذه الحالة من خلال احتمال عدم تجاوز المعلمات حدود التسامح.
تؤثر الأعطال المفاجئة على موثوقية الملفات إلى حد ما. إنها بالطبع ناجمة عن انتهاك التوصيل الكهربائي لللف مع المحطات الطرفية، وفواصل اللف، ودوائر المنعطفات القصيرة، وما شابه ذلك. يتم عرض القيم النموذجية لبعض معلمات الملف المذكورة أعلاه في الجدول. 1.4.

الجدول 1.4 القيم النموذجية لمعلمات الملف المنفصلة

يجب أن تعكس الدائرة المكافئة للملف خصائصها ولا تحتوي فقط على محاثة الملف نفسه، ولكن أيضًا محاثة الأطراف، وسعة اللفات والأطراف، والسعة الناتجة عن القلب، وفقدان الطاقة في النحاس، في المكثفات، الأساسية، وما شابه ذلك. ولكن يمكن تبسيط مثل هذه الدائرة المكافئة إذا تم دمج كلا مكوني الحث في محاثة واحدة ل مع فقدان الطاقة، وجميع مكونات الحاوية - في حاوية واحدة مع فقدان الطاقة. ثم سيكون لهذه الدائرة المكافئة المبسطة للملف الشكل الموضح في الشكل. 9، أ.

أرز. 9. الدوائر المكافئة للملفات المبسطة

يمكننا أن نقدم مفهوم الحث المكافئ للملف، والذي يعكس العمل المشتركالحث والسعة:

بهذه الطريقة يمكنك العثور على الحث المكافئ

أين هو تردد الرنين الذاتي.

وبالمثل، يمكننا تقديم مفهوم مقاومة الخسارة المكافئة:

ومن ثم يمكن تبسيط الدائرة المكافئة للملف (الشكل 9، ب).

طلب.تُستخدم الملفات المنفصلة في الدوائر التذبذبية وخطوط تأخير الإشارة الكهربائية والمرشحات. يتم استخدامها لإنشاء مناطق منفصلةدوائر كهربائية ذات مفاعلة حثية، لضمان الاقتران المغناطيسي بينها الدوائر الكهربائية، لفصل التيارات المباشرة والمتناوبة وما شابه ذلك. من الصعب تصغير الملفات، لذلك لا توجد عمليًا أي عناصر حثية في الدوائر المتكاملة. الاستثناء هو المرحلية الهجينة ذات الأغشية الرقيقة، حيث يكون لها شكل لوالب أرخميدس المسطحة ذات محاثة تصل إلى 10 ميكروغرام. في الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات، بدلاً من الملفات، مخططات خاصةعلى الترانزستورات التي تعطي تأثير حثي. في الدوائر المتكاملة الهجين ذات الأغشية السميكة، تُستخدم الملفات في الغالب كملفات مفصلية.

التصميم والحساب. في الملفات، يتم حساب الأبعاد الهندسية، الحث، عدد اللفات، قطر السلك، فقدان الطاقة، وعامل الجودة. يتم تحديد الأبعاد الهندسية للملفات حسب قطرها د ، الطول، عمق اللف، قطر الإطار. في قطر لفائف طبقة واحدة د - هذا هو قطر الدائرة التي يشكلها الخط الأوسط للمقطع العرضي النشط للسلك. على
قطر الملف عالي التردد د يمكن اعتباره مساوياً لقطر الإطار. طول الملف هو المسافة بين الخطوط المركزية للمنعطفات الخارجية. المسافة بين الخطوط المركزية للمنعطفات المتجاورة تسمى خطوة اللف ويفترض عادة أن:

أو

أين ن - عدد المنعطفات. مع لف فضفاض مصنوع بمعامل رخاوة ≈ 1.05 ... 1.3

أين هو قطر السلك مع العزل. بالنسبة للملفات أحادية الطبقة متعددة الدورات، من المفترض أن:

ل لفائف متعددة الطبقاتيمكننا أن نفترض أن القطر الخارجي للملف د يساوي القطر الخارجي للملف، وقطره الداخلي. في هذه الحالة، عمق اللف

متوسط ​​قطر الملف:

بالنسبة للملف العادي البسيط واللف السائب، يجب تحديد العمق

يتم تحديد محاثة الملفات الصلبة ذات الطبقة الواحدة بالتعبير:

حيث ، هو عامل تصحيح يعتمد على النسبة ويتم تحديده من الرسم البياني الموضح في الشكل. 9 أو تقريبًا حسب العبارة:

أرز. 9. الرسم البياني للتبعية للملفات أحادية الطبقة

يتم تحديد محاثة ملف ملفوف أحادي الطبقة بزيادات من التعبير:

حيث محاثة الملف، A و B هما عاملا التصحيح، ويتم تحديدهما من خلال الرسوم البيانية الموضحة في الشكل. 10؛ د - قطر السلك بدون عازل .
يمكن تحديد محاثة ملف دائري مسطح بالتعبير:

أين ب - عمق اللف المسطح.

أرز. 10. الرسوم البيانية التبعية و

يتم حساب محاثة الملف المربع المسطح بالصيغة:

أين هو طول جانب المربع الأوسط.
يمكن أيضًا استخدام الصيغة لحساب محاثة الملفات متعددة الطبقات، ولكن بالنسبة لها، يتم العثور على عامل التصحيح، الذي يعتمد في نفس الوقت على النسب، من الرسوم البيانية الموضحة في الشكل. 11. إن محاثة الملف ذو القلب الذي له نفاذية مغناطيسية أكبر مرات من محاثة نفس الملف بدون قلب، أي

لذا، فإن حساب محاثة الملفات ذات القلب يأتي في الواقع لتحديده. بالنسبة للملفات الحلقية التي تكون فيها خسائر التدفق المغناطيسي صغيرة، أين تكون النفاذية المغناطيسية للمادة الأساسية. لذلك، يتم العثور على محاثة ملف ذو قلب حلقي على النحو التالي:

أين هو المقطع العرضي للنواة ، - متوسط ​​الطولخط المجال المغناطيسي. للأشكال الأساسية الأخرى. لذلك، على سبيل المثال، لنواة الدروع

أين هو طول الشق.

أرز. 11. الرسوم البيانية التبعية للملفات متعددة الطبقات

يتم تحديد محاثة الملفات المحمية بالتعبير:

أين هو معامل الاقتران بين الملف والشاشة.

لفائف طبقة واحدة

حيث قطر الشاشة، هو المعامل الذي يعتمد على النسبة ويتم تحديده من الرسم البياني الموضح في الشكل. 12.

أرز. 12. الرسم البياني للتبعية

الصفحة 1

المحاثات المتغيرة و الحث المتبادل، تسمى المتغيرات، مع تغيير سلس في المعلمة، تحتوي على ملفين، أحدهما ثابت (الجزء الثابت)، والثاني قابل للتدوير (الدوار) داخل الملف الثابت. نفس المتغيرات، عندما تكون الملفات متصلة بدوائر مختلفة، تعطي محاثة متبادلة متغيرة، يتم حساب قيمتها بالصيغة M 0 5 (L - L0)، حيث L هو التقرير على مقياس الحث، و L0 ( Lj L2) هو محاثة الملفات المشار إليها على لوحة المتغير.  

تُستخدم ملفات الحث المتغير (مقاييس المتغيرات) لضبط وضبط الدوائر التذبذبية بشكل سلس، وكذلك للاقتران المتغير بالهوائي وفي أجهزة تحديد الاتجاه الراديوي. تختلف تصميمات المتغير في الشكل والحجم. في المعدات الراديوية، يتم استخدام مقاييس المتغيرات على نطاق واسع، حيث يتم تغيير الحث عن طريق جهات الاتصال التي تنزلق على طول لف السلك.  

يتم استخدام ملفات الحث المتغير (مقاييس المتغيرات) بشكل أقل تكرارًا.  

يتكون ملف الحث المتغير من قسمين متصلين على التوالي: محاثة الأقسام L هي 200 μH وL2 هي 85 uh. احسب الحث الكلي للملف إذا كانت التدفقات المغناطيسية للأقسام موجهة نحو بعضها البعض.  

يتكون ملف الحث المتغير من قسمين متصلين على التوالي: محاثة المقاطع Li هي 200 μH وL2 هي 85 uh. احسب الحث الكلي للملف إذا كانت التدفقات المغناطيسية للمقاطع موجهة نحو بعضها البعض.  

نوى ملفات الحث المتغير مصنوعة من الفريت درجة 600NN، طولها 30 ملم، قطرها 3-26 ملم.  

مقاييس المتغيرات عبارة عن ملفات حثية متغيرة تستخدم لضبط الدوائر بشكل سلس، وللاتصال المتغير بالهوائي وفي أجهزة تحديد الاتجاه الراديوي.  

يتم استخدام ملفات الحث المتغير والحث المتبادل. تعتبر مخازن الحث، وهي عبارة عن مجموعة من ملفات الحث، ملائمة جدًا لقياس الدوائر.  

يتم استخدام ملفات الحث المتغير والحث المتبادل. تعتبر مخازن الحث، وهي عبارة عن مجموعة من ملفات الحث، ملائمة جدًا لقياس الدوائر.