Elektrinis droselis - veikimo principas ir naudojimo pavyzdžiai

Induktorius, naudojamas trukdžiams slopinti, srovės bangoms išlyginti, energijai kaupti ritės ar šerdies magnetiniame lauke, grandinės dalims aukštu dažniu izoliuoti viena nuo kitos, vadinamas droseliu arba reaktoriumi (iš vok. drosseln – į. riba, pleištas).

Todėl pagrindinė droselio paskirtis elektros grandinėje yra išlaikyti srovę tam tikrame dažnių diapazone arba tam tikrą laiką kaupti energiją magnetiniame lauke.

Fiziškai srovė ritėje negali pasikeisti iš karto, tai trunka ribotą laiką, - tiesiogiai seka šią padėtį iš Lenco valdymo.

Jei srovę per ritę galima pakeisti akimirksniu, tada ritėje atsiras begalinė įtampa. Ritės savaiminis induktyvumas, pasikeitus srovei, savaime sukuria įtampą - Saviindukcijos EMF… Tokiu būdu droselis sulėtina srovę.

Jei reikia slopinti kintamąjį srovės komponentą grandinėje (o triukšmas ar vibracija yra tik kintamo komponento pavyzdys), tada tokioje grandinėje įrengiamas droselis - induktorius, kuris turi didelę indukcinę varžą srovei esant trukdžių dažniui. Tinklo bangavimas labai sumažės, jei kelyje bus įrengtas droselis. Panašiai grandinėje veikiantys skirtingų dažnių signalai gali būti atskirti arba izoliuoti vienas nuo kito.

Radijo inžinerijoje, elektrotechnikoje, mikrobangų technologijoje naudojamos aukšto dažnio vienetų srovės nuo hercų iki gigahercų. Žemi dažniai 20 kHz ribose reiškia garso dažnius, po to seka ultragarso diapazonas – iki 100 kHz, galiausiai – HF ir mikrobangų diapazonas – virš 100 kHz, vienetai, dešimtys ir šimtai MHz.

Taigi tai droselis saviindukcinė ritė, naudojamas kaip didelė indukcinė varža tam tikroms kintamosioms srovėms.

Jei droselis turi turėti didelę indukcinę varžą žemo dažnio srovėms, jis turi turėti didelį induktyvumą ir šiuo atveju yra pagamintas iš plieninės šerdies. Aukšto dažnio droselis (atstovaujantis dideliu atsparumu aukšto dažnio srovėms) paprastai gaminamas be šerdies.

Žemo dažnio droselis Atrodo kaip geležinis transformatorius, tik tas skirtumas, kad ant jo yra tik viena ritė. Apvija suvyniota ant plieninės transformatoriaus šerdies, kurios plokštės yra izoliuotos, kad sumažintų sūkurines sroves.

Tokia ritė pasižymi dideliu induktyvumu (daugiau nei 1 N), turi didelį atsparumą bet kokiam srovės pokyčiui elektros grandinėje, kurioje ji sumontuota: jei srovė pradeda staigiai mažėti, ritė ją palaiko, jei srovė pradeda mažėti. smarkiai padidės, ritė apribos, smarkiai nesikaups.

Viena plačiausių droselių panaudojimo sričių yra aukšto dažnio grandinės... Daugiasluoksnės arba vieno sluoksnio ritės vyniojamos ant ferito ar plieninių gyslų arba naudojamos visai be feromagnetinių gyslų - tik plastikinis rėmas arba tik viela. grandinė veikia vidutinio ir ilgo nuotolio bangomis, tada dažnai įmanoma sekcinė apvija.

Feromagnetinis droselis yra mažesnis nei tokio paties induktyvumo droselis be šerdies. Darbui aukštu dažniu naudojamos ferito arba magneto-dielektrinės šerdys, kurių vidinė talpa yra maža. Tokie droseliai gali veikti gana plačiame dažnių diapazone.

Kaip žinia, pagrindinis droselio parametras yra induktyvumas, kaip ir bet kurios ritės... Šio parametro vienetas yra henry, o žymėjimas yra Gn. Kitas parametras yra elektrinė varža (nuolatinėje srovėje), matuojama omais (omais).

Tada yra tokios charakteristikos kaip leistina įtampa, vardinė poslinkio srovė ir, žinoma, kokybės koeficientas, kuris yra nepaprastai svarbus parametras, ypač svyruojančioms grandinėms. Įvairių tipų droseliai šiandien plačiai naudojami sprendžiant įvairias inžinerines problemas.

Droselių tipai

Droseliai be ritės yra skirti slopinti aukšto dažnio triukšmą elektros grandinėse. Paprastai jie yra ferito šerdis, pagaminta iš tuščiavidurio cilindro (arba O-žiedo), per kurį praeina viela.

Tokio droselio reaktyvumas esant žemiems dažniams (įskaitant pramoninį dažnį) yra mažas, o aukštuose (0,1 MHz ... 2,5 GHz) – didelis. Taigi, jei kabelyje atsiranda aukšto dažnio trukdžiai, tada toks droselis jį slopina, kai įterpimo nuostoliai yra 10 ... 15 dB.Mangano-cinko ir nikelio-cinko feritai naudojami droselių be posūkių magnetinėms šerdims sukurti.

AC droseliai plačiai naudojami kaip rezistoriai (indukciniai) rezistoriai, LR ir LC grandinių elementai, taip pat kintamosios srovės keitiklių išėjimo filtruose. Tokie droseliai gaminami su induktyvumu nuo dešimtųjų mikrohenrų iki šimtų henrių srovėms nuo ~ 1 mA iki 10 A. Jie turi vieną ritę, esančią ant magnetinės šerdies, pagamintos iš fero- arba ferimagnetinės medžiagos.

Projektuojant kintamosios srovės droselį, būtina atsižvelgti į šiuos pagrindinius vardinius parametrus: reikiamą galią (labiausiai leistiną srovės vertę), srovės dažnį, orumą ir svorį.

Kokybės koeficientą galima padidinti įvairiais būdais. Magnetinių grandinių gamybos požiūriu būtina atsižvelgti į tai, kad nuopelnus galima padidinti dėl:

• magnetinės medžiagos su dideliu magnetiniu pralaidumu ir mažais nuostoliais parinkimas;

• padidinti magnetinės grandinės skerspjūvio plotą;

• įvedant nemagnetinį tarpą.

Uždusimų išlyginimas — keitiklių elementai, skirti sumažinti kintamą įtampos arba srovės komponentą keitiklio įėjime arba išėjime. Tokie droseliai turi vieną apviją, kurios srovėje (skirtingai nuo kintamosios srovės droselių) yra ir kintamosios, ir nuolatinės srovės komponentai. Droselio ritė nuosekliai sujungta su apkrova.

Droselis turi turėti didelę induktyvumą (indukcinė varža). Jo apvijoje pastebimas kintamos įtampos kritimas, o pastovus komponentas (dėl mažos apvijos aktyviosios varžos) atleidžiamas esant apkrovai.

Srovės komponentai sukuria tiesioginį magnetinį srautą (kuris veikia kaip magnetizatorius) ir kintamąjį srautą droselio magnetinėje grandinėje, sinusoidinis… Dėl nuolatinės srovės dedamosios magnetinis srautas (indukcija) magnetinėje grandinėje kinta pagal pradinę įmagnetinimo kreivę, o dėl kintamos komponentės įmagnetinimo apsisukimas vyksta daliniais ciklais esant atitinkamoms srovės reikšmėms.

Didėjant srovei, mažėja kintamasis magnetinio srauto komponentas (esant pastoviam kintamos srovės komponentui), dėl to sumažėja diferencinis magnetinis pralaidumas ir atitinkamai sumažėja droselio induktyvumas. Fiziškai induktyvumo mažėjimas didėjant įmagnetinimo srovei atsiranda dėl to, kad šiai srovei didėjant droselio magnetinė grandinė tampa vis labiau prisotinta.

Uždusimas nuo prisotinimo naudojami kaip reguliuojamos indukcinės reaktyvinės varžos kintamosios srovės grandinėse. Tokie droseliai turi bent dvi apvijas, iš kurių viena (darbinė) yra įtraukta į kintamosios srovės grandinę, o kita (valdymo) – į nuolatinės srovės grandinę.Sotinimo droselių veikimo principas – panaudoti kreivės B netiesiškumą. (H) magnetinių grandinių, kai jos yra įmagnetintos valdymo ir darbo srovėmis.

Tokių droselių magnetinės grandinės neturi nemagnetinio tarpo. Pagrindinės prisotinimo droselių charakteristikos (lyginant su išlyginamaisiais droseliais) yra žymiai didesnė magnetinio srauto kintamo komponento vertė magnetinėje grandinėje ir jo kitimo sinusinis pobūdis.

Elektroninės įrangos kūrimas kelia skirtingus reikalavimus droseliams, ypač reikia sumažinti dydį ir sumažinti elektromagnetinių trukdžių lygį esant dideliam komponentų surinkimo tankiui. Norėdami išspręsti šią problemą, buvo sukurti daugiasluoksniai ferito drožlių filtrai, kurių pagrindą sudaro paviršinio montavimo plokštė.

Tokie prietaisai gaminami naudojant plonasluoksnę technologiją. Ant pagrindo nusodinami ploni ferito sluoksniai (pavyzdžiui, Taivano įmonė Chilisin Electronics naudoja Ni-Zn feritą), tarp kurių susidaro pusės apsisukimo ritės struktūra.

Nusodinus sluoksnius, kurių skaičius gali siekti kelis šimtus, vyksta sukepinimas, kurio metu susidaro tūrinė ritė su ferito magnetine šerdimi. Dėl šios konstrukcijos klajojantys laukai sumažinami iki minimumo ir atitinkamai elementų tarpusavio įtaka vienas kitam praktiškai neįtraukiama, nes jėgos linijos daugiausia uždarytos magnetinėje grandinėje.

Daugiasluoksniai filtrai su ferito drožlėmis: a — gamybos technologija; b — išvaizda, susijusi su 1 mm žingsniu

Daugiasluoksniai ferito mikroschemų filtrai naudojami aukšto dažnio trukdžiams filtruoti plataus vartojimo elektronikos, maitinimo šaltinių ir kt. maitinimo ir signalų grandinėse. Pagrindiniai lustų filtrų gamintojai yra Chilisin Electronics, TDK Corporation (Japonija), Murata Manufacturing Co., Ltd (Japonija), Vishay Intertechnology (JAV) ir kt.

Magnetinės šerdies droseliai, pagaminti iš karbonilo geležies pagrindu pagaminto magnetinio dielektriko naudojami radijo įrenginiuose, veikiančiuose 0,5 … 100,0 MHz diapazone.

Droseliuose gali būti naudojamos magnetinės šerdys, pagamintos iš visų žinomų minkštųjų magnetinių medžiagų: elektrinio plieno, ferito, magnetodielektrikų, taip pat tikslių, amorfinių ir nanokristalinių lydinių.

Skirtingai nuo droselių transformatoriuose, magnetiniuose stiprintuvuose ir panašiuose įrenginiuose, magnetinė grandinė skirta koncentruoti magnetinį srautą, tuo pačiu sumažinant magnetinius nuostolius. Šiuo atveju pagrindinė funkcija, kurią atlieka magnetinė grandinė, praktiškai neįtraukia jos gamybos iš magneto-dielektrinės medžiagos, kurios santykinis magnetinis pralaidumas yra mažas.

Platus skirtingų klasių feritų asortimentas, skirtas veikti dažnių diapazonuose, panašiuose į magnetodielektrikus, susiaurina magnetodielektrikų taikymo sritį gamyboje. elektromagnetinių prietaisų magnetinės grandinės. 

Programėlė uždusimui

Taigi pagal paskirtį elektriniai droseliai skirstomi į:

Kintamosios srovės droseliai, veikiantys antriniuose perjungimo šaltiniuose. Ritė kaupia pirminio maitinimo šaltinio energiją savo magnetiniame lauke, tada perduoda ją apkrovai. Invertuojantys keitikliai, stiprintuvai – juose naudojami droseliai, kartais su keliomis apvijomis, kaip transformatoriai. Tai veikia panašiai fluorescencinės lempos magnetinis balastas, naudojamas uždegimui ir vardinei srovei palaikyti.

Variklio užvedimo droseliai — paleidimo ir stabdymo srovės ribotuvai. Tai yra efektyviau nei energijos išsklaidymo šiluma per rezistorius. Elektrinėms pavaroms, kurių galia iki 30 kW, toks droselis atrodo panašiai trifazis transformatorius (trifazėse grandinėse naudojami trifaziai droseliai).

Sočiųjų droseliainaudojamas įtampos stabilizatoriuose ir ferorezonansiniuose keitikliuose (transformatorius iš dalies paverčiamas droseliu), taip pat magnetiniuose stiprintuvuose, kur šerdis įmagnetinama, siekiant pakeisti grandinės indukcinę varžą.

Uždusimų išlyginimaspritaikytas filtrai pašalinti ištaisytą srovės bangavimą. Lyginamieji galios droseliai buvo labai populiarūs lempinių stiprintuvų klestėjimo laikais, nes trūko labai didelių kondensatorių. Norint išlyginti bangą po lygintuvo, droselius reikėjo naudoti teisingai.

Būdamas maitinimo grandinėse vakuuminės lankinės lempos pridedamas droselio stiprintuvai — tai buvo specialūs stiprintuvai, kuriuose droseliai tarnavo kaip anodo apkrovos lempoms.

Padidėjusi kintamosios srovės įtampa, išsiskirianti droselyje Dp, per blokuojantį kondensatorių C tiekiama į kitos lempos tinklelį. Būtina stiprinti santykinai siaurą dažnių diapazoną ir šioje juostoje nereikia didelio stiprinimo tolygumo.