На практике нередко случаются ситуации, когда при выходе со строя катушки индуктивности, ее необходимо восстановить – намотать новую проволоку взамен старой.
При этом вам уже известны геометрические параметры катушки, но требуется узнать, сколько сделать витков, слоев, их толщину и длину необходимого для этого провода.
Стоит отметить, что при намотке витки должны ложиться вплотную без зазора.
Для расчета индуктивности многослойной катушки используется такая формула:
Где,
- d – сумма диаметра каркаса и толщины намотки только с одной стороны;
- n – количество витков;
- g – толщина намотанной проволоки;
- h – высота намотанной проволоки;
Из этой формулы, зная величину индуктивности, можно вывести толщину намотки:
Для определения количества витков необходимо воспользоваться формулой:
Где,
- dпр – диаметр провода
- h – высота катушки;
- g – толщина намотки.
- Расчет количества витков
- Длину одного витка можно определить следующим образом:
- lвит = π * dвит
- Где π – это константа, а dвит_– это диаметр витка.
- Тогда, зная общее число витков и принимая, что d – это усредненное значение диаметра для всех витков, длина всего провода будет определяться по формуле:
- Lw = n * π * d
- Через сопротивление провода можно определить его диаметр, для чего понадобится выразить сопротивление через геометрические параметры устройства.
- R = ρ * ( Lw / S ),
- где ρ – удельное сопротивление металла, из которого изготовлен проводник, а S – площадь проводника, которая определяется по формуле:
- Подставив значение площади и длины провода, получим такое выражение для определения сопротивления:
Из значения сопротивления можно вывести формулу для определения диаметра провода, подставив предварительно формулу для вычисления количества витков:
После получения величины диаметра провода, можно определить количество витков, которое подставляется с остальными данными в первую формулу для расчета индуктивности.
Число слоев можно определить, разделив толщину намотки на диаметр провода:
Катушка индуктивности является неотъемлемым элементом большинства современных приборов. При этом она используется для различных целей в работе электрических цепей.
В случае необходимости замены можно использовать как заводскую, так и изготовленную самостоятельно катушку. Но при этом необходимо учитывать ее основной параметр – индуктивность.
Для того чтобы рассчитать индуктивность катушки без сердечника можно воспользоваться универсальной формулой:
где μ0 – магнитная проницаемость вакуума, μ – магнитная проницаемость сердечника (можно взять из таблицы 1), N – число витков, S – площадь сечения катушки, l – длина намотки. Такой способ является универсальным и может использоваться, как для полых катушек, так и для имеющих сердечник.
Таблица 1
| Материал | – µ – (Гн/м) |
| Воздух | 1.25663753*10−6 |
| Алюминий | 1.256665*10−6 |
| Аустенитная нержавеющая сталь | 1.260*10−6 – 8.8*10−6 |
| Вакуум (µ0) | 4π*10−7 |
| Вода | 1.256627*10−6 |
| Водород | 1.2566371*10−6 |
| Висмут | 1.25643*10−6 |
| Дерево | 1.25663760*10−6 |
| Железо (чистота 99.8%) | 6.3*10−3 |
| Железо (99.95% чистое Fe отожженное в водороде) | 2.5*10−1 |
| Железо-кобальтовые сплавы | 2.3*10−2 |
| Медь | 1.256629*10−6 |
| Никель-цинковый феррит – магнит | 2.0*10−5 – 8.0*10−4 |
| Мартенситная нержавеющая сталь (отожженная) | 9.42*10−4 – 1.19*10−3 |
| Мартенситная нержавеющая сталь (закаленная) | 5.0*10−5 – 1.2*10−4 |
| NANOPERM® — магнитомягкий нанокристаллический сплав | 1.0*10−1 |
| Неодимовый магнит | 1.32*10−6 |
| Никель | 1.26*10−4 – 7.54*10−4 |
| Пермаллой (сплав 80% никеля и 20% железа) | 1.0*10−2 |
| Платина | 1.256970*10−6 |
| Сарфир | 1.2566368*10−6 |
| Сверхпроводники | |
| Углеродистая сталь | 1.26*10−4 |
| Ферритная нержавеющая сталь (отожженная) | 1.26*10−3 – 2.26*10−3 |
| Фторопласт 4, Ф-4, Teflon | 1.2567*10−6 |
Если рассматривать частный вариант – катушку с воздушным сердечником, то для расчета ее индуктивности можно использовать формулу:
Такой способ расчета будет справедливым для катушек, имеющих однослойную структуру, набираемых в один уровень. В случае если катушка наматывается в несколько слоев, то их толщина вносит дополнительные изменения в расчет. При этом формула расчета преобразится к виду:
Для упрощения процесса расчета индуктивности катушки без сердечника можно воспользоваться онлайн калькулятором. Здесь вы указываете ее основные параметры – диаметр, длину и количество витков, после чего нажать кнопку “Рассчитать” и вы получите значение индуктивности без лишних вычислений и затрат времени.
Выбираем магнитопровод
Вашему вниманию подборки материалов:
Конструирование источников питания и преобразователей напряжения Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам
Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам
Если частота работы устройства до 3 кГц, то подойдет магнитопровод из трансформаторного железа. Если частота выше 7 кГц, то предпочтение следует отдать ферритам. На частотах 3 — 7 кГц можно использовать и железные и ферритовые сердечники.
Но эффективность устройств на этих частотах обычно ниже, чем на других, так как тут железо уже теряет свою привлекательность, растут потери, а ферриты еще не могут раскрыть свой потенциал. До 150 кГц для дросселя с зазором (а подавляющее большинство дросселей делается с зазором), марка феррита значения не имеет.
От магнитной проницаемости феррита в расчете ничего не зависит. На частотах свыше 150 кГц следует применять специальные высокочастотные марки ферритов.
Расчет для железа и ферритов на разных частотах имеет только одно отличие. Для железа максимальная индукция выбирается в районе 1 Тл. Для ферритов: при частоте до 100 кГц — 0.3 Тл, при частоте выше 100 кГц — 0.1 Тл. При желании снизить потери на перемагничивание магнитопровода максимальная индукция выбирается еще меньше.
Провод выбирается, исходя из плотности тока 5А / 1 кв. мм сечения. Это хуже европейских стандартов, но, как показала практика, вполне приемлемо. Если сила тока небольшая (менее 0.25 А), то дроссель мотается одним проводом нужного диаметра, если более 0.25 А, то жгутом из проводов 0.25 мм (для исключения скин — эффекта). Один такой провод хорошо работает при токе до 0.25 А.
Проверяя, хватит ли места для обмотки в окне магнитопровода, мы полагаем, что плотность заполнения окна не превысит 50%. Плотнее уложить провод удается только на станке. Вручную получить лучшую плотность нам не удавалось никогда.
- > Считаем по формулам
- = 1000 * * / /
- = * * /
- = + / 2
- = / 0.25
Форма
На рисунке слева — Ш-образный сердечник, справа — П-образный. A — толщина сердечника, B — высота окна сердечника, C — ширина окна сердечника, D — ширина зуба.
- Делая прокладку в сердечнике, не забудьте, что ее толщина должна быть вдвое меньше расчетного зазора, так как магнитная линия в Ш и П — образных сердечниках пересекает ее дважды.
- :: (в начало статьи)
- Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь
К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.
Источник: https://svyazist-izh.ru/induktivnost-katushki-onlajn-raschet/
Расчёт катушки индуктивности: как найти число витков в катушке, формула
Катушка индуктивности является спиральным или винтовым проводником, который преобразовывает энергию электрополя в магнитное поле. Каково более полное определение этого элемента электроцепи, как сделать расчёт катушки индуктивности и что влияет на ее индуктивность? Об этом далее.
Описание устройства
Катушка индуктивности бывает винтовой, спиральной или винтоспиральной, имеющей свернутый изолированный проводник, который обладает значительным показателем индукции при малой емкости с активным сопротивлением. Как следствие, ток протекает через источник тока со значительной инерционностью.
Главный компонент электроцепи
Обратите внимание! Применяется, чтобы подавлять помехи, сглаживать биения, накапливать энергию, ограничивать переменный ток или резонансный/частотно-избирательный контур цепи.
Стоит указать, что ее применение разнообразно. Называется она дросселем, вариометром, соленоидом и токоограничивающим реактором. При этом основные технические характеристики варьируются. Могут отличаться силой тока, сопротивлением потерь, добротностью, емкостью и температурным добротным коэффициентом.
Полное определение из физики
Факторы, влияющие на индукцию
Влияет на индукцию число проводниковых витков, площадь поперечного сечения, длина и материалы. Благодаря увеличению витков повышается индукция и наоборот. Что касается сечения, чем больше источник, тем больше показатель. Также чем больше магнитный вид проницаемости, тем больше индуктивный показатель.
Факторы, влияющие на преобразование энергии в магнитное поле
Расчет
Вычислить число витков, зная конструкцию, можно по формуле нахождения энергии и ее магнитного поля W = LI2/2, где L является индукцией, I — силой тока.
Витки находятся из формулы L/d, где d является проводным диаметром. Стоит указать, что есть специальный калькулятор, в который нужно только подставить необходимые параметры.
При этом можно определить, однослойный или многослойный проводник.
Схематическое расположение витков в катушке
С сердечником
Стоит отметить, что со стержнем, намоткой, обмоткой индукция вычисляется через замкнутый магнитный поток индуктивных элементов, в то время как без него учитывается поток, который пронизывает только проводник с токовой энергией.
Расчитывая индуктивность подобных элементов, необходимо учесть размеры и материал центральной части. Обобщенно можно представить формулу схематично.
При этом требуется взять в расчет источник с сопротивлением магнитной цепи, абсолютной магнитной проницаемостью вещества, площадью поперечного сердечникового сечения и длиной средней силовой линии. Зная это, можно посчитать индукцию. Стоит учитывать погрешность. Она будет равна 25%.
Расчет индуктивности катушки с сердечником
Без сердечника
Стоит указать, что без ферритового, геометрического и цилиндрического сердечника с мощным каркасом источник имеет небольшую индукцию, а с ним она повышается. Это связано с тем, что имеется материальная магнитная проницаемость. Форма бывает разная. Есть броневой, стержневой и тороидальный материал.
Обратите внимание! Рассчитать можно, используя метод эллиптических максвелловских интегралов и специальную онлайн программу.
Расчет индуктивности без сердечника
Катушка — незаменимый компонент любой электросети, который имеет вид скрученного или обвивающего элемента с проводником. Влияет на ее индукцию число проводных витков, площадь сечения, длина и материал сердечника. Отыскать количество витков и посчитать индуктивность с сердечником и без него несложно, главное — руководствоваться приведенными выше рекомендациями.
Источник: https://rusenergetics.ru/polezno-znat/raschyot-katushki-induktivnosti
Онлайн-расчет катушки индуктивности
Катушки индуктивности являются неотъемлемым элементом различных радиоэлектронных схем. Основным её свойством является наличие большой индуктивности при малой емкости и низком активном сопротивлении. В этом обзоре описано, как выполнить самостоятельный расчет катушки индуктивности, какими внешними параметрами она должна обладать, что бы были достигнуты требуемые рабочие параметры.
Калькулятор расчета катушки индуктивности
Индуктивность можно рассчитать самостоятельно или выполнить онлайн расчет с помощью специального калькулятора. Для автоматического расчета наиболее часто используется программа Coil32. Её можно бесплатно скопировать с одноименного сайта либо воспользоваться онлайн калькулятором. Пользоваться этой программой достаточно просто.
При работе с ней сначала нужно выбрать тип изделия (однослойная или многослойная, с ферритовым сердечником или без него, возможны другие варианты).
Задав в калькуляторе расчет геометрических параметров, диаметр провода, число витков, свойства сердечника можно с помощью программы получить ожидаемую индуктивность изделия.
Для получения необходимой величины можно в расчетах изменять число витков и диаметр провода.
Собранное изделие по рассчитанным параметрам можно проверить с помощью тестера на соответствие необходимым параметрам. Такой прибор называется LC тестер. Он измеряет индуктивность катушек и ёмкость конденсаторов. При отклонении полученных параметров от заданной величины можно увеличить либо уменьшить количество витков проволоки на изделии.
При желании можно выполнить самостоятельно расчет индуктивности катушки без сердечника или с ним. Единой формулы нет, они строго индивидуальны для каждого случая. В общем случае они прямо пропорциональны количеству витков и диаметру витков. Например, расчет однослойной цилиндрической обмотки выполняют по формуле:
L = (D/10)2*n2/(4.5*D+10*l)
Где L – индуктивность в микро Генри, D – её диаметр в мм, L – длина в мм, n – число витков. Эта эмпирическая формула очень проста, она не учитывает диаметр проволоки, рабочую частоту на которой планируется применять изделие.
Расчет индуктивности катушки с сердечником более сложен. С его добавлением значение индуктивность сильно возрастает. В расчетах в формулу добавляются параметры магнитных свойств сердечника.
Ещё более сложными являются формулы расчёта многослойных катушек или катушек тороидальной формы. При редком или первичном использовании лучше всего воспользоваться специальными калькуляторами. Полученные расчеты можно проверить по формулам вручную.
В любом случае после изготовления можно проверить параметры собранного изделия и при необходимости их изменить.
Источник: https://electrikmaster.ru/onlajn-raschet-katushki-induktivnosti/
Расчет параметров катушки | Онлайн калькулятор
Катушка индуктивности представляет собой электрическую сборную конструкцию, которая может изготавливаться в следующих исполнениях:
- В виде намотанной на каркас обмотки из провода определенного диаметра.
- Как витая бескаркасная спираль, предварительно сформированная на твердой основе, а затем снятая с нее.
- Катушка, намотанная многослойным проводом в специальной матерчатой изоляции.
Особенностью этого электротехнического компонента является наличие у него значительной по величине индуктивности при относительно малой емкостной составляющей и низком активном сопротивлении. Это приводит к тому, что при протекании переменного тока она проявляет себя как элемент, обладающий большой инерционностью.
Обратите внимание: Благодаря этой особенности катушки текущий по ней ток отстает от приложенного напряжения на определенный угол (90 градусов). У профессионалов это явление получило название «отставание по фазе».
Для того, чтобы получить точные значения индуктивности катушки заданной формы, следует ввести ее основные параметры в онлайн-калькулятор. В нем автоматически рассчитывается такой важный показатель, как число витков в данном изделии. После ввода данных в специальную форму вы мгновенно получите искомое значение.
Наш онлайн-калькулятор производит автоматизированный расчет значений катушки индуктивности без сердечника с использованием метода эллиптических интегралов Максвелла. Калькулятор предусматривает расчет значений как однослойных обмоток, так и многослойных.
- А вот формула индуктивности:
- где,
- L – индуктивность;
- D – диаметр витка;
- N – число витков;
- h – длина намотки;
- g – количество слоев
Преимущества расчета значений параметров катушки с помощью онлайн-калькулятора очевиден.
Источник: https://FishkiElektrika.ru/raschet-katushki-induktivnosti
Бесплатная программа расчёта катушек индуктивности Coil32
Катушки индуктивности практически используются почти в любой радио-аппаратуре, и довольно часто перед радиолюбителями возникает вопрос:
Как рассчитать индуктивность той, или иной катушки? Конечно можно рассчитать индуктивность по определённым формулам, но это требует времени, которого радиолюбителям всегда не хватает.
Бесплатная программа Coil32, автором которой является Кустарев Валерий, позволяет быстро рассчитать индуктивность практически любой катушки.
В программе учитываются наиболее распространенные варианты каркасов катушек. Можно рассчитать бескаркасную катушку в виде одиночного витка, на каркасах различной формы, на ферритовых кольцах и в броневых сердечниках, а также плоскую печатную катушку с круглой и квадратной формой витков. Для рассчитанной катушки, так же можно сразу рассчитать и ёмкость конденсатора в колебательном контуре.
Программа бесплатна и свободна для использования и распространения. В последней версии Coil32 v11.6.1.890 доступны расчёты:
- Одиночный круглый виток
-
Однослойная виток к витку В качестве начальных параметров при расчете катушки можно выбрать два варианта:
- Известны диаметр каркаса и диаметр провода, длина намотки вычисляется.
- Известны диаметр каркаса и длина намотки, диаметр провода вычисляется
- Однослойная катушка с шагом
- Катушка с не круглой формой витков
-
Многослойная катушка В качестве начальных параметров при расчете катушки можно выбрать два варианта:
- Известны диаметр каркаса, длина намотки и диаметр провода. Вычисляется число витков, попутно определяется толщина катушки, ее омическое сопротивление постоянному току и приблизительная длина провода для намотки («сколько надо отрезать»).
- Известны диаметр каркаса, длина намотки и предельное омическое сопротивление катушки. Вычисляется число витков, попутно определяется толщина катушки, нужный минимальный диаметр провода и приблизительная длина провода для намотки.
- Тороидальная однослойная катушка
- Катушка на ферритовом кольце
- Катушка в броневом сердечнике (Ферритовом и карбонильном)
- Тонкопленочная катушка (Плоская катушка на печатной плате с круглой и квадратной формой витков и в виде одиночного прямого проводника)
Для расчета дополнительных видов индуктивности, которых нет в общем списке программы под заголовком «Выберите форму катушки» — имеется набор дополнительных плагинов «Plugins». Список плагинов и их краткое описание отображены на рисунке ниже. 
В чем преимущества данной программы перед аналогами?
- Программа рассчитывает индуктивность различных типов катушек под имеющийся каркас.
- Результаты расчетов выводятся в текстовое поле справа, откуда их можно сохранить в файл. Можно открыть этот файл в «MS Word» и распечатать.
- Есть возможность рассчитать добротность для радиочастотных однослойных катушек индуктивности.
- Можно рассчитать основные параметры колебательного контура для однослойной катушки
- Можно рассчитать длину провода для намотки однослойной, многослойной катушки и катушки на ферритовом кольце.
- Для расчёта катушек в броневых сердечниках, есть возможность выбора одного из нескольких стандартных сердечников, что позволяет рассчитать катушку в несколько кликов.
- Для плоских катушек на печатной плате программа подскажет оптимальные размеры для достижения наивысшей добротности.
- Программа имеет мультиязычный интерфейс (20 языков) и дополнительные наборы скинов, которые можно скачать и установить из меню «Настройки».
Программа распространяется бесплатно в стиле «Portable» и не имеет установщика.
Для работы с программой — скачайте архив, распакуйте его в любое удобное для Вас место и запустите файл Coil32.exe. При постоянной работе с программой, желательно создать для нее специальную папку и вынести ярлык Coil32.exe на рабочий стол.
Скачать Coil32.
Источник: http://vprl.ru/publ/programmy/soft_dlja_radioljubitelja/besplatnaja_programma_raschjota_katushek_induktivnosti_coil32/26-1-0-158
Расчет индуктивности катушки
- Coil32 – прекрасная программа для всевозможных расчетов, связанных с катушками индуктивности
- Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“ - Сегодня я хочу познакомить вас с очередной радиолюбительской программой.
Программа называется Coil32 и предназначена для расчета индуктивности катушек. Перед тем как мы рассмотрим эту программу, хочу выразить благодарность ее автору и создателю. К сожалению я не нашел его имени-отчества, да и фамилии тоже (даже в разделе “Об авторе программы”). Сайт создателя программы – coil32.narod.ru. Если у вас будут какие-либо замечания по работе программы, предложения, или вы захотите поблагодарить автора (возможно и материально – пожертвовав один рубль на развитие проекта) вы всегда сможете сделать это на сайте создателя программы.
Вот что пишет автор о своей программе:
Довольно часто перед радиолюбителем встает вопрос: “Как рассчитать индуктивность катушки?“.
Катушки используются и в высокочастотной связной аппаратуре, и при конструировании акустических систем, и даже взглянув на материнскую плату компьютера, Вы и там обнаружите индуктивные элементы. С помощью программы Coil32 можно быстро рассчитать индуктивность катушки.
В программе учитываются наиболее распространенные варианты каркасов катушек. Можно рассчитать бескаркасную катушку в виде одиночного витка, на каркасах различной формы, на ферритовых кольцах и в броневых сердечниках, а также плоскую печатную катушку с круглой и квадратной формой витков.
Для рассчитанной катушки можно “не отходя от кассы” рассчитать емкость конденсатора в колебательном контуре.
Программа предназначена для расчета индуктивности катушек на разных каркасах: одно и многослойных, на ферритовых кольцах, в броневом сердечнике, плоских катушек на печатной плате, а также колебательных контуров.
Имеется набор плагинов к программе для расчета дополнительных видов индуктивности. Список плагинов имеется на странице загрузки (в конце этой страницы вы сможете скачать последнюю версию программы с уже установленными всеми доступными плагинами). Также можно воспользоваться онлайн расчетом индуктивности (на сайте автора).
- Программа бесплатна и свободна для использования и распространения.
- В последней версии Coil32 v7.3 доступны:
♦ Расчет числа витков катушки при заданной индуктивности
♦ Расчет индуктивности катушки для заданного числа витков
♦ Расчет добротности для однослойных катушек
♦ Расчет индуктивности многослойной катушки по ее омическому сопротивлению
♦ Расчет длины провода, необходимого для намотки многослойной катушки
♦ Расчет длины провода, необходимого для намотки катушки на ферритовом кольце
Программа позволяет производить расчет следующих типов катушек индуктивности:
♦ Одиночный круглый виток
♦ Однослойная виток к витку
В качестве начальных параметров при расчете катушки можно выбрать два варианта:
◊ Известны диаметр каркаса и диаметр провода, длина намотки вычисляется.
◊ Известны диаметр каркаса и длина намотки, диаметр провода вычисляется
♦ Однослойная катушка с шагом
♦ Катушка с не круглой формой витков
♦ Многослойная катушка
В качестве начальных параметров при расчете катушки можно выбрать два варианта:
◊ Известны диаметр каркаса, длина намотки и диаметр провода.
Вычисляется число витков, попутно определяется толщина катушки, ее омическое сопротивление постоянному току и приблизительная длина провода для намотки (“сколько надо отрезать”).
◊ Известны диаметр каркаса, длина намотки и предельное омическое сопротивление катушки.
Вычисляется число витков, попутно определяется толщина катушки, нужный минимальный диаметр провода и приблизительная длина провода для намотки.
♦ Тороидальная однослойная катушка
♦ Катушка на ферритовом кольце
♦ Катушка в броневом сердечнике
(Ферритовом и карбонильном)
♦ Тонкопленочная катушка
(Плоская катушка на печатной плате с круглой и квадратной формой витков и в виде одиночного прямого проводника)
В чем преимущества программы перед аналогами?
◊ Программа рассчитывает индуктивность многих типов катушек. Можно подобрать оптимальный вариант, либо пересчитать катушку под имеющийся каркас.
◊ Результаты всех расчетов выводятся в текстовое поле, откуда их можно сохранить в файл. В дальнейшем Вы можете их просмотреть, чтобы не пересчитывать заново.
Можно открыть этот файл в “MS Word” и распечатать.
◊ Есть возможность рассчитать добротность для радиочастотных однослойных катушек индуктивности.
◊ Можно рассчитать длину провода для намотки многослойной катушки и на ферритовом кольце
◊ Для катушек в броневых сердечниках есть возможность выбрать один из нескольких стандартных, что позволяет рассчитать катушку несколькими щелчками мыши.
◊ Для плоских катушек на печатной плате программа подскажет оптимальные размеры для достижения наивысшей добротности.
◊ В Сети часто встречаются программы для расчета индуктивности, работающие под DOS, о преимуществах Windows-интерфейса, думаю, говорить не приходится.
◊ Программа имеет возможность расширения функционала с помощью дополнительных плагинов для расчета индуктивностей
◊ Программа имеет мультиязычный интерфейс и скины, дополнительные наборы скинов можно найти на странице загрузки.
◊ Программа распространяется в стиле “Portable” и не имеет установщика. Для установки программы распакуйте файл Coil32.
zip в любой каталог и запустите на выполнение файл Coil32.exe. При постоянной работе с программой, желательно создать для нее специальную папку и вынести ярлык Coil32.exe на рабочий стол.
Программа очень проста в использовании и разобраться в ней совершенно несложно. Кроме того, все ее возможности подробно описаны в разделе “Help”, там-же указаны формулы, по которым производится каждый расчет.
В разделе “Plugins” вы можете воспользоваться дополнительными возможностями программы (плагинами):
— meandr_PCBv0.3 – Расчет плоской печатной катушки в форме меандра.
– square_loop – Расчет индуктивности прямоугольной рамки
– screen – Учет влияния экрана на величину индуктивности
– multiloop – Расчет индуктивности многовитковой круглой рамки круглого сечения (для металлоискателей)
– Ferrite – Расчет индуктивности на ферритовом стержне.
– Precise Helix – Точный расчет однослойной катушки с произвольным шагом намотки.
– MLC Precise – Точный расчет многослойной катушки с любой геометрией намотки по эллиптическим интегралам Максвелла.
У нас на сайте вы сможете скачать последнюю версию программы, с уже установленными всеми плагинами (а на сегодняшний день – их всего восемь):
Программа для расчета индуктивности катушки Coil32_v7.3.7 (5.1 MiB, 13,085 hits)
Источник: http://radio-stv.ru/radio_tehnologii/izuchenie-radio-programm/raschet-induktivnosti-katushki
Насыщение ферритовых сердечников, Р° также сердечников РёР· распылённого железа Рё трансформаторной стали. Онлайн калькуляторы — как РЅРµ загнать сердечник РІ насыщение. Зависимость магнитной индукции РѕС‚ тока РІ обмотке Рё количества витков. Влияние воздушного зазора РЅР° режим работы магнитопровода
Р�так, РјС‹ решили поразвлечься Рё всерьёз сваять что-РЅРёР±СѓРґСЊ стоящее СЃРІРѕРёРјРё руками, как то: индуктивный фильтр для блока питания, дроссель для усилительного каскада, выходной трансформатор для однотактного РЈРќР§, или фиг его знает — чего ещё похуже… Что объединяет этих жертв нашего волеизъявления? Каждое РёР· перечисленных моточных изделий содержит магнитомягкий магнитопровод, Рё через каждое РёР· РЅРёС… протекает постоянный ток. Р� если Рє переменному току, даже значительных величин, магнитопровод относится сдержанно-положительно, то Рє постоянке питает СЏРІРЅСѓСЋ антипатию Рё может резко войти РІ насыщение РѕС‚ её переизбытка. РџСЂРё насыщении сердечника его относительная магнитная проницаемость резко уменьшается, что влечёт Р·Р° СЃРѕР±РѕР№ пропорциональное уменьшение индуктивности изделия. РќР° этой странице порассуждаем Рѕ тороидальных магнитопроводах РёР· ферритов, распылённого железа, электротехнической стали Рё РёС… способности противостоять постоянному току.
Для наглядности рассмотрим график зависимости B от H, называемый петлёй гистерезиса, для распространённого, где-то даже народного, феррита марки N87 фирмы EPCOS.
H — напряжённость магнитного поля, Р° B — магнитная индукция РІ сердечнике. Зависимость приведена РїСЂРё температуре изделия +25 РіСЂ.РЎ. Р�нтересующие нас параметры РёР· datasheet-Р° производителя: Начальная магнитная проницаемость —
Вµ = 2200,
Магнитная индукция насыщения РїСЂРё H=1200 Рђ/Рј — Bнас = 0,490 Рў.
Если внимательно присмотреться к графику, то легко заметить, что в области малых и средних индукций зависимость практически линейна и её наклон примерно равен µ. �менно на этот участок в большинстве случаев и должен приходиться диапазон рабочих индукций.
РџСЂРё дальнейшем повышении напря- жённости магнитного поля магнитная проницаемость начинает быстро падать, РїРѕРєР° РЅРµ наступает момент, РїСЂРё котором дальнейший СЂРѕСЃС‚ магнитной индукции РІ сердечнике стопорится РЅР° определённой величине. Р’ спецификациях это величина приводится, как значение магнитной индукции насыщения — Bнас, или Bs, С‚.Рµ. величина, РїСЂРё которой значение магнитной проницаемости падает РґРѕ неприлично малых значений.
Так что давайте без лишних прелюдий Рё телодвижений сделаем фундаментальный вывод — для нормальной работы катушки, намотанной РЅР° магнитопроводе, рабочие значения магнитной индукция РІ сердечнике РЅРµ должны превышать величину 0,75 — 0,8 РѕС‚ значения справочной характеристики Bнас (Bs).
Переходим к незамысловатым формулам! Магнитная индукция в сердечнике равна:
B = µ×µ0×n×I/l, где:
Вµ — магнитная проницаемость сердечника, Вµ0 = 4πГ—10-7 (Гн/Рј) — физическая константа, называемая магнитной постоянной, n — количество витков обмотки, I — ток РІ обмотке, l — средняя длина магнитного контура.
Поскольку рабочий режим магнитопровода мы выбираем в линейной области петли гестерезиса, то в качестве значения µ можно использовать паспортную характеристику начальной магнитной проницаемости сердечника.
Теперь можно рисовать калькулятор для расчёта магнитной индукции в катушке с учетом выбранного типа сердечника и конкретного количества витков обмотки. Для удобства восприятия, помещу сюда и значение индуктивности полученного моточного изделия. Формулы для вычислений этого параметра выглядят следующим образом:
L=0,0002×µ×h×n2×ln(Dвнешн/Dвнутр) при соблюдении условия Dвнешн/Dвнутр>1,75,
L=0,0004×µ×h×n2×(Dвнешн-Dвнутр)/(Dвнешн+Dвнутр) при Dвнешн/Dвнутр
Источник: https://vpayaem.ru/information19.html
Расчет катушки индуктивности
При построении электронных устройств часто приходится сталкиваться с индуктивным элементом схемы.
Когда на чертеже указано только значение индуктивности L, то расчет катушки индуктивности приходится выполнять самостоятельно.
В интернете есть множество программ, позволяющих выполнять расчёт индуктивности катушек онлайн при помощи специального калькулятора. Зная то, как устроен элемент, можно вручную произвести все вычисления.
Что такое катушка индуктивности
Данный элемент ещё называют дросселем. Это свёрнутый в спираль изолированный провод. Для такой спирали характерны большие индуктивные и маленькие ёмкостные параметры.
Важно! Дроссель препятствует протеканию переменного тока, потому что обладает существенной инерционностью. Она препятствует любому изменению проходящего через витки тока. При этом нет разницы, увеличивается он или уменьшается.
В связи с этим данные элементы применяют в электротехнике для осуществления:
- токоограничения;
- ослабления биений;
- помехоподавления;
- формирования магнитного поля;
- изготовления датчиков движения.
Дроссель входит в систему колебательного контура в цепях резонанса и применяется в линиях задержки.
Применение L в колебательном контуре
Какие параметры есть у катушки
От того, где будет применяться индуктивный элемент и на какой частоте работать, зависит его исполнение. Имеются общие параметры:
- L – индуктивность;
- R пот – сопротивление потерь;
- Q – добротность;
- свой резонанс и паразитарная ёмкость;
- коэффициенты ТКИ и ТКД.
От чего зависит индуктивность
Индуктивность (коэффициент самоиндукции) L – это главная электрическая характеристика элемента, которая показывает количество накапливаемой дросселем энергии при передвижении тока. Величина энергии в катушки тем выше, чем больше её индуктивность. Единица измерений L – 1 Гн.
При взаимодействии тока и магнитного поля в обмотке возникают вредные явления. Они способствуют возникновению потерь, которые обозначают R пот. Формула потерь имеет вид:
R пот = rω + rd + rs + re.
Слагаемые формулы – это потери:
- rω – в проводах;
- rd – в диэлектрике;
- rs – в сердечнике;
- re – на вихревые токи.
- В результате таких потерь импеданс индуктивного двухполюсника нельзя назвать целиком реактивным.
- Добротность двухполюсника определяется по формуле:
- Q = ω*L/R пот,
- где ω*L = 2π*L – реактивное сопротивление.
При наматывании витков элемента между ними возникает ненужная ёмкость. Из-за этого дроссель превращается в колебательный контур с собственным резонансом.
ТКИ – показатель, описывающий зависимость L от Т0С.
ТКД – показатель, описывающий зависимость добротности от Т0С.
Информация. Изменение основных параметров индуктивного двухполюсника зависит от коэффициентов ТКИ, ТКД, а также от времени и влажности.
Конструкция катушки
По конструктивному исполнению индуктивные элементы различаются:
- видом намотки: винтоспиральная, винтовая; кольцевая;
- количеством слоёв: однослойные или многослойные;
- типом изолированного провода: одножильный, многожильный;
- наличием каркаса: каркасные или бескаркасные (при небольшом количестве витков толстого провода);
- геометрией каркаса: прямоугольный, квадратный, тороидальный;
- наличием сердечника: ферритовый, из карбонильного железа, электротехнической стали, пермаллоевый (магнитомягкий сплав), металлический (латунный);
- геометрией сердечника: стержневой (разомкнутый), кольцо-образный или ш-образный (замкнутый);
- возможностью изменять L в узких интервалах (движение сердечника по отношению к обмотке).
Существуют плоские катушки, в печатном исполнении устанавливаемые на платах цифровых устройств.
К сведению. Намотка провода может быть как рядовой (витком к витку), так и в навал. Последний способ укладки провода снижает паразитную ёмкость.
Зачем нужен расчёт индуктивности
Расчет мощности трехфазной сети
Расчет индуктивности нужен, потому что конструктивно это могут быть по-разному выполненные катушки.
Применение дросселей в разных отраслях электрики и электроники, их работа под влиянием постоянного и переменного тока требуют тщательного подбора индуктивности, добротности и стабильности работы.
При выполнении своими руками дросселей заданного параметра L нужно выполнить расчёт. Для каждого типа индуктивного двухполюсника используется своя формула.
Расчет параметров катушки
Приходится при расчётах рассматривать разные варианты. Расчет индуктивности зависит от исходных данных и заданных конечных параметров.
Расчет L в зависимости от заданной конструкции
- Если исходными параметрами являются: w, D каркаса и длина намотанного провода, то формула для расчёта имеет вид:
- L = 0,01*D*w2/(l/D) + 0,46,
- где:
- D – диаметр каркаса, см;
- w – число витков;
- l – длина намотки, см;
- L – индуктивность, мкГн.
Подставляя численные значения в формулу, получают значение L.
Расчет количества витков по индуктивности
- Зная D каркаса и L, рассчитывают количество витков в катушке, формула имеет вид:
- w = 32*√(L*D),
- где:
- L – индуктивность, мкГн;
- D – диаметр каркаса, мм.
- Если в качестве исходных параметров берутся длина навитого в ряд проводника и его диаметр, то количество витков находят, используя формулу:
- w = l/d,
- где:
- l – длина намотки, мм;
- d – диаметр провода, мм.
Измерения диаметра провода проводят линейкой или штангенциркулем.
Расчёт индуктивности прямого провода
- Собираясь найти L круглого прямого проводника, обращаются к приближённой формуле:
- L = (μ0/2π)*l*( μe*ln(l/r) + 1/4* μi,
- где:
- μ0 – магнитная постоянная;
- μe – относительная магнитная проницаемость (ОМП) среды (для вакуума – 1);
- μi – ОМП проводника;
- l – длина провода;
- r – радиус провода.
Формула справедлива для длинного проводника.
Расчёт однослойной намотки
- Однослойные дроссели без сердечника легко и быстро можно рассчитать при помощи онлайн-калькулятора, в окно которого можно забить все известные характеристики, и программа выдаст значение L.
- Вычисления проводятся и вручную, с использованием математического выражения.
Оно имеет вид:
- L = D2*n2/45D + 100*l,
- где:
- D – диаметр катушки, см;
- l – длина намотанного провода, см;
- n – количество витков.
Формула подходит для вычислений L дросселей без ферритовых сердечников.
Однослойная катушка виток к витку
Дроссель с сердечником
При наличии сердечника следует учесть его размеры и форму. В случае одинаковых катушках индуктивность больше у той, которая располагается на сердечнике.
Расчёт однослойной намотки с сердечником
Многослойная намотка
- Особенности расчёта при подобном способе наматывания провода заключаются в том, что нужно учитывать его толщину. Формула для дросселя без сердечника имеет вид:
- N²=(L*(3Dk+9l+10t))/0.008Dk²,
- где:
- Dk – общий диаметр (диаметр каркаса и намотки);
- t – толщина слоя;
- l – длина накрученного провода.
Все значения подставляют в мм, величину L – в мкГн.
Факторы, влияющие на индуктивность катушки
Коэффициент самоиндукции зависит от следующих параметров:
- геометрических особенностей каркаса;
- формы оправки;
- числа витков;
- марки и диаметра провода;
- свойств магнитопровода.
Интересно. Материал сердечников из распыленного железа выделяют разным цветом в зависимости от марки смеси. Сердечники такого рода используют для дросселей в импульсных устройствах.
Эквивалентная схема реальной катушки индуктивности
Каждый дроссель можно представить в виде эквивалентной схемы.
Данная схема состоит из элементов:
- Rw – сопротивление обмотки с выводами;
- L – индуктивность;
- Cw – паразитная ёмкость;
- Rl – сопротивление потерь.
Изготавливая индуктивный элемент, стремятся снизить величину сопротивления потерь, паразитную ёмкость. При работе катушки на низкой частоте учитывают сопротивление её обмотки Rw. На таких частотах действуют токи большой величины.
Эквивалентная схема дросселя
Правильно рассчитанная катушка индуктивности будет иметь высокую добротность (180-300) и стабильность работы при влиянии внешних условий (температуры и влажности). Зная способы различной намотки и манипуляции с шагом, можно уменьшить влияние паразитных факторов.
Видео
Источник: https://amperof.ru/teoriya/raschet-katushki-induktivnosti.html
Inductance Calculator
| Курс AVR123.nm.ru | Electronic Banner Exchange (ElBE) |
- Расчет катушки индуктивности
- Расчет
однослойной воздушной катушки
индуктивности - Расчет дросселя
без сердечника - Расчетная
формула:
Индуктивность
в мкГн = R2 * N2 / (
25.4*R + 22.9*L )
|
результат конечно приблизителен! |
Реклама недорогих радиодеталей почтой:
с зазорами)
А вот результаты измерения реальных катушек с помощью измерителя импеданса: Hewlett Packard 4192A LF Impedance AnalyzerВы можете проверить по этим таблицам результат расчета. Все катушки мотались медным эмалевым обмоточным проводом 0.6 мм. Максимальная добротность достигается при намотке с зазором между витками равными диаметру провода!
(плотная намотка) |
Q-добротность на 13 МГц
(плотная намотка) |
нГн (намотка | Q-добротность на 13 МГц (намотка с зазорами) | |||
| 3 | 77 | 407 | 66 | 440 | ||
| 4 | 122 | 325 | 102 | 560 | ||
| 5 | 177 | 340 | — | — | ||
| 6 | 240 | 440 | 206 | 550 | ||
| 7 | 306 | 509 | 290 | 690 | ||
| 8 | 379 | 607 | 319 | 1300 | ||
| 9 | 470 | 1500 | 422 | >1500 | ||
| 10 | 582 | >1000 | 515 | >1000 | ||
| 11 | 644 | >1000 | — | >1000 | ||
| 12 | 656 | >1000 | 545 | >1000 | ||
| 13 | 745 | >1000 | 612 | >1000 | ||
| 14 | 789 | >1000 | 658 | >1000 |
| Таблица для катушек: Радиус 0.29 см провод 0.6 мм | ||||
| Витков | нГн (плотная намотка) | Q-добротность на 13 МГц(плотная намотка) | нГн (намотка с зазорами) | Q-добротность на 13 МГц (намотка с зазорами) |
| 4 | 92 | 540 | 79 | — |
| 5 | 131 | 370 | 120 | 530 |
| 6 | 175 | 340 | 155 | 500 |
| 7 | 220 | 300 | 184 | 640 |
| 8 | 272 | 370 | 234 | 560 |
| 9 | 315 | 470 | 267 | 770 |
| 10 | 363 | 650 | 313 | 1270 |
Сайт управляется системой uCoz
Источник: http://proavr.narod.ru/l_calc.htm
Свободная энергия обратной ЭДС в катушке индуктивности с сердечником. Онлайн калькулятор
Для того, чтобы поделиться созданным вами проектом, нужно скопировать ссылку и вставить её в блог, форум или другой сайт:
Калькулятор позволяет найти оптимальную зависимость параметрического изменения индуктивности от тока, и рабочий режим возбуждающего генератора, для получения максимального КПД в замкнутой RL-цепи, где в качестве источника энергии выступает обратная ЭДС.
Эти вычисления также подходят и для RC-цепи, в которой известны коэффициенты параметрической кривой, которая полностью аналогична кривой Столетова.
Только там вместо тока будет выступать напряжение.
Теоретическое обоснование получения дополнительной энергии из обратной ЭДС в катушке индуктивности с сердечником приводится здесь.
Под ОЭДС подразумевается процесс, который возникает в катушке после достаточно резкого прекращения подачи тока от внешнего источника энергии и образования замкнутой RL-цепи.
В этот момент в ней присутствует ток I0, который в этом калькуляторе называется начальным, и который со временем уменьшается до нуля, постепенно выделяясь в виде активной энергии на нагрузке R.
Если в этом процессе индуктивность меняется параметрически, то выделенная на нагрузке энергия, в некоторых случаях, может превысить начальную энергию в катушке.
Параметрическая зависимость индуктивности от тока выражается соотношением:
L = LS‧M(I), где: M(I) = (1 + k11‧I + k12‧I2 + k13‧I3 + k14‧I4 )/(1 + k21‧I + k22‧I2 + k23‧I3 + k24‧I4)
где: LS — начальная индуктивность катушки (без тока).
Коэффициенты k11..k24 могут быть любыми, даже отрицательными. В последнем случае нужно быть осторожным в том плане, чтобы диапазон значений M(I) не входил в отрицательную область.
На левом графике показывается полученная в результате подставновки коэффициентов k11..k24 зависимость M(I), которая соответствует реальной зависимости магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника от напряженности магнитного поля.
Правый график показывает спадание тока в индуктивности в зависимости от времени.
Он будет соответствовать реальной осцилограмме, снятой на токовом трансформаторе, который можно включить в разрыв цепи катушки.
Выше приводится вычисленное значение коэффициента энергетического выигрыша Kη2, который представляет собой увеличение КПД второго рода.
Все значения в данном калькуляторе — относительные.
Для вычисления реальных значений необходимо знать намоточные данные катушки и параметры сердечника.
Далее приводится подборка значений некоторых Kη2 и соответствующих ему зависимостей M(I).
- 1. Классическая индуктивность, параметрическая зависимость отсутствует, прибавки нет. Kη2=1 ».
- 2. Близкая к идеальной зависимость M(I). Kη2=8.5 ».
- 3. Работа только на восходящей M(I). Kη2=0.82 ». Это означает, что в реальном устройстве обычный КПД не будет выше 82%, и для его повышения нужно снижать или увеличивать максимальный ток в катушке.
- 4. Синусный график M(I). Kη2=0.96 ».
- 5. График для железа Армко. Kη2=1.663 ».
Источник: http://Gorchilin.com/calculator/emf
Загрузка...
