Характеристики и маркировка индуктивностей
Основные характеристики катушек.
Индуктивность L
Катушки индуктивности в основном работают на высоких частотах. В зависимости от назначения их можно разделить на четыре группы:
1. Катушки контуров, не определяющих частоту
2. Катушки контуров, определяющих частоту (гетеродинов, задающих генераторов).
3. Катушки связи.
4. Дроссели высокой частоты.
По конструктивному признаку катушки могут быть разделены на однослойные и многослойные, экранированные и неэкранированные, катушки без сердечников и катушки с магнитными или немагнитными сердечниками, цилиндрические плоские и печатные. В зависимости от назначения индуквность катушек может быть от нескольких наногенри до нескольких десятков миллигенри. Допускаемое отклонение (точность) индуктивности также определяется назначением катушки. Точность катушек, предназначенных для контуров с сопряженной настройкой должна быть около 0,2—0,5% и выше: точность катушек связи, дросселей высокой частоты и др., работающих на частотах, далеких от резонансных, может составлять 10-15%. Точный расчет индуктивности приводит к громоздким, неудобным для практики выражениям. Поэтому для простоты в расчетные формулы вводят поправочные коэффициенты, величина которых зависит от отношения l/D. Наиболее удобной для радиолюбителя является следующая формула:
Формула верна для сплошной однослойной катушки намотанной проводом прямоугольного сечения с бесконечно тонкой изоляцией. Однако и при сплошной намотке из тонкого круглого провода и при намотке из плоского провода (ленты), намотанного по широкой стороне, погрешность расчета не превышает 2—3%.
Собственная емкость С0
В катушке, между отдельными витками и между витками и ближайшими металлическими
телами — экранами, шасси прибора и т. п., всегда существует разность потенциалов, которая создает электрическое поле. Влияние этого поля подобно влиянию некоторой емкости, включенной параллельно катушке: эту емкость называют собственной (или распределенной) емкостью катушки. Ее величина зависит от размеров катушки, конструкции обмотки, близости расположения витков со значительной разностью потенциалов, удаленности их от экранов, диэлектрической проницаемости изоляции провода и каркаса, а также ряда других конструктивных факторов. Чем больше диаметр катушки, чем ближе друг к другу расположены витки со значительной разностью потенциалов, чем выше диэлектрическая проницаемость изоляции провода, тем больше собственная емкость катушки индуктивности.
Расчет собственной емкости однослойных катушек удобнее производить по формуле:
коэффициент, величина которого зависит
от соотношений между шагом намотки
и диаметром провода (значения в первой табличке).
коэффициент, величина которого зависит от соотношений
между длиной и диаметром катушки (значения во второй табличке).
диаметр катушки.
Формула дает достаточно точные результаты для катушек с гладким каркасом из диэлектрика со средним значением диэлектрической проницаемости 4-6.
Для катушек с нарезным каркасом собственная емкость больше на 20—25% в зависимости от глубины нарезки.
Добротность Q
Добротность катушки при заданных частоте и индуктивности определяется ее активным сопротивлением. Активное сопротивление катушки складывается из сопротивления провода току высокой частоты; сопротивления, вносимого диэлектрическими потерями в каркасе; сопротивления, вносимого собственной емкостью, и сопротивлений, вносимых потерями в экранах, сердечниках и т. п. Значение того или иного слагаемого определяется частотой. На частотах сопротивление катушки в основном определяется активным сопротивлением провода току высокой частоты; на болеевысоких значительное влияние могут оказывать диэлектрические потери. Следуя рассуждениям, формула будет такой:
Добротность катушки во многих случаях определяет резонансные свойства и к.п.д. контура.
Современные катушки средних размеров имеют добротность около 50 - 300.
Стабильность и надежность
Стабильность катушки характеризуется изменением ее параметров под воздействием температуры, влажности и во времени. Изменения индуктивности под влиянием температуры характеризуют температурным коэффициентом индуктивности (ТКИ) –αL, коэффициентом температурной нестабильности индуктивности βL (КТНИ). ТКИ намотки, определяется и качеством диэлектрика каркаса. КТНИ зависит от прочности сцепления витков катушки с поверхностью каркаса и от старения диэлектрика каркаса. Влияние температуры на добротность обусловлено изменением сопротивления провода. Добротность катушки из медного провода в среднем падает примерно на 10% на каждые 30°С повышения температуры. При высоких температурах возникает дополнительное понижение добротности, связанное с ростом диэлектрических потерь в каркасе. Под действием ударов и вибрации могут возникать перемещения отдельных витков обмотки, сопровождающиеся изменением индуктивности. Несколько слов о надежности. Для катушек индуктивности наиболее характерны медленные отказы, вызываемые старением диэлектриков и магнитных материалов, окислением проводов и ухудшением изоляции. Менее надежны катушки с большим числом витков тонкого провода.
Маркировка индуктивностей
Цифробуквенная
Обычно для индуктивностей кодируется номинальное значение и допуск. Номинальное значение цифрами, допуск % и буквами. Значение величины индуктивности, мы рассматривали ранее.
Кодированная маркировка.
Первые две цифры указывают значение в микрогенри (мкГн). последняя — количество нулей Следующая за цифрами буква указывает на допуск. Например, код 101J обозначает 100 мкГн ±5%. Если последняя буква не указывается — допуск 20% Исключения для индуктивностей меньше 10 мкГн роль десятичной запятой выполняет буква R, а для индуктивностей меньше 1 мкГн — буква N.
Таблица примеров обозначений индуктивностей
Допуски
Определим номинал индуктивности
271J = 270мкГн…. +5..-5%
0,4 = не менее 0,4Гн
R47M = 0,47мкГн…. +20..-20%
33К = 33 мкГн…. +10..-10%
473= 47мГн…. +20..-20%
3,3 = 3,3мкГн…. +20..-20%
470J = 470мкГн…. +5..-5%
330K = 330мкГн…. +10..-10%
Цветовая
В соответствии со стандартом IEC 62 для индуктивностей кодируется номинальное значение и допуск. Наиболее часто применяется кодировка 4 или 3 цветными кольцами или точками. Первые две метки указывают на значение номинальной индуктивности в микрогенри (мкГн), третья метка — множитель, четвертая — допуск. В случае кодирования 3 метками подразумевается допуск 20%. Цветное кольцо, обозначающее первую цифру номинала, может быть шире, чем все остальные. Таблица аналогична тем, которые мы разбирали раньше (конденсаторы, резисторы).
Определим номинал индуктивности
оранж. оранж.черн. сереб. = 33мкГн…. +10..-10%
зелен. голуб.золот. черн. = 5,6мкГн…. +20..-20%
голуб.серый. черн. золот= 68мкГн…. +5..-5%
красн.фиолет. оранж = 2,7мГн…. +20..-20%
желт.фиолет. черн = 47мкГн…. +20..-20%
