Електрични гас - принцип рада и примери употребе

Индуктор који се користи за сузбијање сметњи, за углађивање струјних таласа, за складиштење енергије у магнетном пољу завојнице или језгра, за изолацију делова кола један од другог на високој фреквенцији, назива се пригушница или реактор (од немачког дросселн — до граница, клин).

Стога је главна сврха пригушнице у електричном колу да задржи струју на себи у одређеном фреквентном опсегу или да акумулира енергију у одређеном временском периоду у магнетном пољу.

Физички, струја у калему се не може одмах променити, потребно је коначно време, — директно прати ову позицију од Ленцове владавине.

Ако се струја кроз калем може тренутно променити, онда ће се на калему појавити бесконачан напон. Самоиндуктивност завојнице, када се струја промени, сама ствара напон - ЕМФ самоиндукције… На овај начин пригушница успорава струју.

Ако је потребно потиснути променљиву компоненту струје у колу (а бука или вибрација су само пример променљиве компоненте), онда се у такво коло уграђује пригушница — индуктор, који има значајан индуктивни отпор за струју на фреквенцији интерференције. Таласање у мрежи ће се знатно смањити ако се на стази инсталира пригушница. Слично томе, сигнали различитих фреквенција који раде у колу могу бити одвојени или изоловани један од другог.

У радиотехници, у електротехници, у микроталасној техници користе се високофреквентне струје јединица од херца до гигахерца. Ниске фреквенције унутар 20 кХз се односе на аудио фреквенције, затим ултразвучни опсег — до 100 кХз и на крају ХФ и микроталасни опсег — изнад 100 кХз, јединице, десетине и стотине МХз.

Дакле, у питању је гас самоиндукциони калем, који се користи као велики индуктивни отпор за одређене наизменичне струје.

У случају да пригушница мора да има велики индуктивни отпор на струје ниске фреквенције, мора имати велику индуктивност иу овом случају је направљена са челичним језгром. Високофреквентна пригушница (која представља високу отпорност на високофреквентне струје) се обично прави без језгра.

Нискофреквентна пригушница Изгледа као гвоздени трансформатор, са једином разликом што има само један калем на себи. Намотај је намотан на челично језгро трансформатора чије су плоче изоловане да би се смањиле вртложне струје.

Такав калем има високу индуктивност (више од 1 Н), има значајан отпор на било какву промену струје у електричном колу где је инсталиран: ако струја почне нагло да опада, калем га подржава, ако струја почне да се смањује. нагло повећати, калем ће ограничити, неће се оштро акумулирати.

Једна од најширих области примене пригушница су високофреквентна кола... Вишеслојни или једнослојни намотаји се намотају на феритна или челична језгра или се користе уопште без феромагнетних језгара – само пластични оквир или само жица. коло ради на таласима средњег и дугог домета, тада је често могућ секцијски намотај.

Пригушница са феромагнетним језгром је мања од пригушнице без језгра исте индуктивности. За рад на високим фреквенцијама користе се феритна или магнето-диелектрична језгра, која имају мали унутрашњи капацитет. Такви пригушници могу радити у прилично широком фреквентном опсегу.

Као што знате, главни параметар пригушнице је индуктивност, као и сваки калем... Јединица овог параметра је хенри, а ознака је Гн. Следећи параметар је електрични отпор (у једносмерној струји), мерен у омима (омима).

Затим постоје такве карактеристике као што су дозвољени напон, називна струја преднапона и наравно фактор квалитета, што је изузетно важан параметар, посебно за осцилирајућа кола. Различите врсте пригушница се данас широко користе за решавање широког спектра инжењерских проблема.

Врсте пригушница

Пригушнице без намотаја су дизајнирани да потискују високофреквентну буку у електричним колима. Обично су феритно језгро направљено у облику шупљег цилиндра (или О-прстена) кроз који пролази жица.

Реактивност такве пригушнице на ниским фреквенцијама (укључујући индустријску) је мала, а на високим фреквенцијама (0,1 МХз ... 2,5 ГХз) је велика. Дакле, ако се у каблу појаве сметње високе фреквенције, онда га такав пригушник потискује са губитком уметања од 10 ... 15 дБ.Манган-цинк и никл-цинк ферити се користе за стварање магнетних језгара пригушница без окрета.

АЦ цхокес се широко користе као отпорници (индуктивни) отпорници, елементи ЛР- и ЛЦ-кола, као и у излазним филтерима АЦ претварача. Такве пригушнице се праве са индуктивностима од десетинки микрохенрија до стотина хенрија за струје од ~ 1 мА до 10 А. Имају један калем који се налази на магнетном језгру направљеном од феро- или феримагнетног материјала.

Приликом пројектовања АЦ пригушнице потребно је узети у обзир следеће главне називне параметре: потребну снагу (најдозвољенију вредност струје), фреквенцију струје, достојанство и тежину.

Фактор квалитета се може повећати различитим методама. Са становишта производње магнетних кола, потребно је узети у обзир да се заслуга може повећати због:

• избор магнетног материјала са високом магнетном пермеабилности и малим губицима;

• повећање површине попречног пресека магнетног кола;

• увођење немагнетне празнине.

Смоотхинг цхокес — елементи претварача пројектовани да смање променљиву компоненту напона или струје на улазу или излазу претварача. Такве пригушнице имају један намотај у чијој струји (за разлику од АЦ пригушница) постоје и наизменичне и једносмерне компоненте. Намотај пригушнице је повезан серијски са оптерећењем.

Пригушница мора имати велику индуктивност (индуктивни отпор). На његовом намотају се примећује пад наизменичне компоненте напона, док се константна компонента (због малог активног отпора намотаја) ослобађа при оптерећењу.

Компоненте струје стварају директни магнетни флукс (који делује као магнетизатор) и наизменични флукс у магнетном колу пригушнице, синусоидални… Због константне компоненте струје, магнетни флукс (индукција) у магнетном колу се мења у складу са почетном кривом магнетизације, док се због променљиве компоненте обрт магнетизације одвија у парцијалним циклусима при одговарајућим вредностима струје.

Како се струја повећава, наизменична компонента магнетног флукса се смањује (при константној компоненти наизменичне струје), што доводи до смањења диференцијалне магнетне пермеабилности и, сходно томе, до смањења индуктивности пригушнице. Физички, смањење индуктивности са повећањем струје магнетизирања је због чињенице да како се ова струја повећава, магнетно коло пригушнице постаје све више и више засићено.

Гушење од засићења се користе као подесиве индуктивне реактансе у наизменичним колима. Такве пригушнице имају најмање два намотаја, од којих је један (радни) укључен у коло наизменичне струје, а други (контролни) - у коло једносмерне струје.Принцип рада пригушница засићења је коришћење нелинеарности криве Б. (Х) магнетних кола, када су магнетизована управљачком и радном струјом.

Магнетна кола таквих пригушница немају немагнетну празнину. Главне карактеристике пригушница за засићење (у поређењу са пригушницама за углађивање) су знатно већа вредност променљиве компоненте магнетног флукса у магнетном колу и синусоидна природа његове промене.

Развој електронске опреме намеће различите захтеве за пригушнице, посебно, захтева смањење величине и смањење нивоа електромагнетних сметњи у условима велике густине склопа компоненти. За решавање овог проблема развијени су вишеслојни феритни чипови на бази плоче за површинску монтажу.

Такви уређаји се производе технологијом танког филма. На подлогу се таложе танки слојеви ферита (на пример, тајванска компанија Цхилисин Елецтроницс користи Ни-Зн ферит), између којих се формира структура намотаја од пола окрета.

Након наношења слојева, чији број може достићи неколико стотина, долази до синтеровања, при чему се формира запремински калем са феритним магнетним језгром. Захваљујући овом дизајну, лутајућа поља су сведена на минимум и, сходно томе, међусобни утицај елемената једни на друге је практично искључен, пошто су линије силе углавном затворене унутар магнетног кола.

Вишеслојни филтери са феритним чиповима: а — технологија производње; б — изглед везан за скалу са кораком од 1 мм

Вишеслојни феритни чипови се користе за филтрирање високофреквентних сметњи у струјним и сигналним круговима потрошачке електронике, извора напајања итд. Главни произвођачи чип филтера су Цхилисин Елецтроницс, ТДК Цорпоратион (Јапан), Мурата Мануфацтуринг Цо., Лтд (Јапан), Висхаи Интертецхнологи (САД) итд.

Пригушнице са магнетним језгром направљене од магнето диелектрика на бази карбонилног гвожђа се користе у радио опреми која ради у опсегу 0,5 … 100,0 МХз.

У пригушницама се могу користити магнетна језгра од свих познатих меких магнетних материјала: електричних челика, ферита, магнето-диелектрика, као и прецизних, аморфних и нанокристалних легура.

За разлику од пригушница у трансформаторима, магнетним појачавачима и сличним уређајима, магнетно коло служи за концентрисање магнетног флукса уз минимизирање магнетних губитака. У овом случају, главна функција коју обавља магнетно коло практично искључује његову производњу од магнето-диелектричног материјала који има ниску релативну магнетну пермеабилност.

Широк спектар ферита различитих разреда дизајнираних да раде у фреквентним опсезима сличним магнето-диелектрицима сужава опсег примене магнето-диелектрика за производњу магнетна кола електромагнетних уређаја. 

Апликација за гушење

Дакле, према намени, електричне пригушнице су подељене на:

АЦ пригушнице које раде у секундарним прекидачким изворима напајања. Завојница складишти енергију примарног извора енергије у свом магнетном пољу, а затим је преноси на оптерећење. Инвертујући претварачи, појачала - користе пригушнице, понекад са више намотаја, попут трансформатора. Ради на сличан начин магнетни баласт флуоресцентне лампе, који се користи за паљење и одржавање називне струје.

Пригушнице за покретање мотора — ограничавачи струје стартовања и кочења. Ово је ефикасније од дисипације енергије као топлоте преко отпорника. За електричне погоне снаге до 30 кВ, такав гас изгледа слично трофазни трансформатор (трофазне пригушнице се користе у трофазним колима).

Сатуратинг цхокескористи се у стабилизаторима напона и ферорезонантним претварачима (трансформатор се делимично претвара у пригушницу), као и у магнетним појачавачима, где се језгро магнетизује у циљу промене индуктивног отпора кола.

Смоотхинг цхокеспримењен у филтери да би се отклонило таласање исправљене струје. Пригушнице за изглађивање снаге биле су веома популарне током процвата цевних појачала због недостатка веома великих кондензатора. Да би се изгладио талас после исправљача, пригушнице су морале да се користе баш како треба.

Док су у струјним круговима вакуумске лучне лампе у прилогу појачивачи гаса — то су била посебна појачала у којима су пригушнице служиле као анодно оптерећење за лампе.

Повећани наизменични напон који се ослобађа на пригушници Дп се доводи у мрежу следеће лампе кроз кондензатор за блокирање Ц. Неопходно је појачати релативно уски опсег фреквенција и није потребна велика униформност појачања у овом опсегу.