Основные параметры катушек индуктивности

1. Номинальная индуктивность катушки зависит от диапазона волн, в котором ее применяют. Для катушек УКВ она составляет десятые и сотые доли микрогенри, для катушек KB — единицы микрогенри, для катушек средних волн — сотни микрогенри, для катушек ДВ — единицы миллигенри.

Катушки с малой индуктивностью изготовляются без сердеч­ника с небольшим числом витков. Для увеличения индуктивности катушку выполняют многослойной и вводят сердечник из ферро­магнитного материала. Потери энергии в катушке должны быть минимальными, поэтому ее конструкция должна обеспечивать наи­большую индуктивность при малом активном сопротивлении.

Для однослойной катушки при сплошной намотке (виток к вит­ку) индуктивность (мкГн) определяется по формуле

где со — число витков; / — длина намотки, см; D — диаметр ка­тушки, см.

Многослойные катушки выполняются или простой намоткой «в навал», или специальной намоткой «универсаль». Индуктивность (мкГн) многослойной катушки определяется по формуле

где d_cp — средний диаметр намотки, см; со — число витков; / — длина намотки, см; / — толщина намотки, см.

2.Допуск на индуктивность катушки, который зависит от ее
назначения. Так, для контурных катушек индуктивности допуск
составляет ±(0,2...0,5)%, для катушек связи и дросселей высокой
частоты +(10... 15) % и т. д. Такая точность контурных катушек обес­
печивается использованием специальных мер при их изготовлении.

3.
Добротность катушки индуктивности Q, определяемая при
заданной индуктивности и рабочей частоте суммарным сопротив­
лением потерь энергии в катушке.

Отношение индуктивного сопротивления катушки к активно­му сопротивлению на данной частоте называется добротностью катушки и определяется по формуле

Добротность катушек индуктивности при использовании их в контурах влияет на чувствительность и избирательность радиопри­емных устройств, к.п.д. радиопередающих устройств и др. Приме­няемые в радиоаппаратуре катушки индуктивности имеют диапа­зон добротности 30...300. Чем выше требуемая добротность ка­тушки, тем большие габариты она должна иметь.

4. Стабильность параметров катушки индуктивности. Парамет­ры катушки не должны изменяться при воздействии внешних
факторов, т. е. катушка должна обладать стабильностью.

Температурная стабильность катушки индуктивности опреде­ляется изменением ее главных параметров L и Q при воздействии температуры. Изменение температуры вызывает изменения длины и диаметра каркаса катушки, приводящие при повышении тем­пературы к увеличению индуктивности, а при уменьшении тем­пературы — к уменьшению индуктивности. Температурная ста­бильность количественно оценивается температурным коэффици­ентом индуктивности (ТКИ) и коэффициентом нецикличности (КТНИ).

Для увеличения температурной стабильности индуктивности следует изготовлять каркас с малым температурным коэффици­ентом линейного расширения (ТКЛР) (керамика), обеспечивая плотное сцепление провода с каркасом («горячая» намотка или вжигание серебряной дорожки в тело керамического каркаса). Та­кая конструкция позволяет получить ТКИ = (5... 10) • Ю^-6 1/°С, однако это возможно лишь для катушек KB и УКВ, т.е. имеющих индуктивность не более 10 мкГн.

Для многослойных катушек целесообразно применять сердеч­ники из карбонильного железа или алсифера либо вовсе отказать­ся от них.

5. Собственная (межвитковая) емкость катушки индуктивнос­ти. Собственная емкость катушки отрицательно влияет на ее доб­ротность и стабильность.

Для уменьшения собственной емкости однослойной катушки ее витки наматывают не вплотную, а на некотором расстоянии друг от друга (намотка с принудительном шагом).

Для уменьшения собственной емкости многослойной катушки ее изготовляют из отдельных секций. Секционные катушки при­меняют в качестве контурных катушек и дросселей высокой час­тоты. Малую собственную емкость имеют многослойные катушки с намоткой «универсаль», при которой провод переходит зигза­гом с одного края катушки на другой.

Для устранения влияния электромагнитного поля катушки на соседние детали и внешних полей на катушку ее закрывают ме­таллическим экраном. Для высокочастотных катушек экран изго­товляют из меди или алюминия толщиной 0,4... 0,5 мм. Экран спо­собствует уменьшению индуктивности и добротности катушки и увеличению ее собственной емкости. Чем ближе расположен эк­ран к виткам катушки, тем сильнее изменяются ее параметры. Для уменьшения влияния экрана необходимо, чтобы его диа­метр и длина были в два раза больше диаметра и длины намотки. Для низкочастотных катушек применяют экраны из ферромаг­нитных материалов, например из листовой стали толщиной 0,5... 1,5 мм.

Для увеличения добротности и уменьшения габаритов катуш­ки используются сердечники из ферромагнитных материалов. Высокочастотные катушки выполняются с сердечниками из карбо­нильного железа. Добротность катушек с таким сердечником со­ставляет 400...500, а без сердечника — не более 200.

Для контурных катушек, работающих в диапазонах длинных и средних волн, используются броневые сердечники. Низкочастот­ные дроссели имеют сердечники из листовой электротехнической стали. Толщина стальных листов для дросселей, используемых в цепях звуковых частот, составляет 0,2...0,5 мм, а для дросселей, используемых в цепях переменного тока с частотой 50 Гц, — око­ло 0,5 мм.