Acelerador elèctric: principi de funcionament i exemples d'ús

Un inductor utilitzat per suprimir interferències, per suavitzar les ones de corrent, per emmagatzemar energia en el camp magnètic d'una bobina o nucli, per aïllar parts d'un circuit entre si a alta freqüència, s'anomena choke o reactor (de l'alemany drosseln - a límit, falca).

Per tant, l'objectiu principal d'una estrangulació en un circuit elèctric és mantenir un corrent en un determinat rang de freqüències o acumular energia durant un cert període de temps en un camp magnètic.

Físicament, el corrent a la bobina no pot canviar immediatament, triga un temps finit, segueix directament aquesta posició de la regla de Lenz.

Si el corrent a través de la bobina es pot canviar instantàniament, apareixerà una tensió infinita a través de la bobina. L'autoinductància de la bobina, quan el corrent canvia, crea per si mateixa una tensió: EMF d'autoinducció… D'aquesta manera, l'asfixia frena el corrent.

Si és necessari suprimir la component variable del corrent al circuit (i el soroll o la vibració només són un exemple d'un component variable), s'instal·la un estrany en aquest circuit: inductor, que té una resistència inductiva significativa per al corrent a la freqüència d'interferència. Les ondulacions a la xarxa es reduiran molt si s'instal·la un asfixia al camí. De la mateixa manera, els senyals de diferents freqüències que operen al circuit es poden separar o aïllar els uns dels altres.

En enginyeria de ràdio, en enginyeria elèctrica, en tecnologia de microones, s'utilitzen corrents d'alta freqüència d'unitats de hertz a gigahertz. Les freqüències baixes dins dels 20 kHz es refereixen a les freqüències d'àudio, seguides pel rang d'ultrasons, fins a 100 kHz i, finalment, el rang HF i microones, per sobre de 100 kHz, unitats, desenes i centenars de MHz.

Així que és l'accelerador bobina d'autoinducció, utilitzat com a gran resistència inductiva per a determinats corrents alterns.

En cas que la bobina ha de tenir una gran resistència inductiva a corrents de baixa freqüència, ha de tenir una gran inductància i en aquest cas està feta amb un nucli d'acer. Un estrany d'alta freqüència (que representa una alta resistència als corrents d'alta freqüència) es fa normalment sense nucli.

Estrany de baixa freqüència Sembla un transformador de ferro, amb l'única diferència que només té una bobina. El bobinatge s'enrotlla sobre un nucli d'acer d'un transformador les plaques del qual estan aïllades per reduir els corrents de Foucault.

Aquesta bobina té una alta inductància (més d'1 N), té una resistència important a qualsevol canvi de corrent en el circuit elèctric on està instal·lada: si el corrent comença a disminuir bruscament, la bobina la suporta, si el corrent comença a disminuir. augmenta bruscament, la bobina es limitarà, no s'acumularà bruscament.

Una de les àrees d'aplicació més àmplies de les bobines són els circuits d'alta freqüència... Les bobines multicapa o d'una sola capa s'enrotllen sobre nuclis de ferrita o d'acer o s'utilitzen sense nuclis ferromagnètics: només un marc de plàstic o només un cable. el circuit funciona amb ones de mitjà i llarg abast, aleshores sovint és possible un bobinatge seccional.

Un estrany de nucli ferromagnètic és més petit que un choke sense nucli de la mateixa inductància. Per al funcionament a altes freqüències s'utilitzen nuclis de ferrita o magnetodielèctrics, que tenen una capacitat interna baixa. Aquests estranys poden funcionar en un rang de freqüències força ampli.

Com ja sabeu, el paràmetre principal de l'asfixia és la inductància, com qualsevol bobina... La unitat d'aquest paràmetre és Henry, i la designació és Gn. El següent paràmetre és la resistència elèctrica (en corrent continu), mesurada en ohms (ohms).

A continuació, hi ha característiques com la tensió permesa, el corrent de polarització nominal i, per descomptat, el factor de qualitat, que és un paràmetre extremadament important, especialment per als circuits oscil·lants. Avui en dia s'utilitzen àmpliament diferents tipus d'obstruccions per resoldre una gran varietat de problemes d'enginyeria.

Tipus d'asfixia

Chokes sense bobines estan dissenyats per suprimir el soroll d'alta freqüència en els circuits elèctrics. Normalment són un nucli de ferrita fet en forma de cilindre buit (o junta tòrica) per on passa el filferro.

La reactivitat d'aquest estrany a baixes freqüències (inclosa la freqüència industrial) és petita i a altes freqüències (0,1 MHz ... 2,5 GHz) és gran. Per tant, si es produeix una interferència d'alta freqüència al cable, l'asfixia la suprimeix amb una pèrdua d'inserció de 10 ... 15 dB.Les ferrites de manganès-zinc i níquel-zinc s'utilitzen per crear els nuclis magnètics dels chokes sense girs.

Enfocaments de CA s'utilitzen àmpliament com a resistències (inductives), elements de circuits LR i LC, així com en els filtres de sortida dels convertidors de CA. Aquests chokes es fabriquen amb inductàncies des de dècimes de microhenries fins a centenars d'henris per a corrents de ~ 1 mA a 10 A. Tenen una sola bobina situada sobre un nucli magnètic fet de material ferromagnètic o ferrimagnètic.

Quan es dissenya una bobina de CA, cal tenir en compte els següents paràmetres nominals principals: la potència requerida (el valor més admissible del corrent), la freqüència del corrent, la dignitat i el pes.

El factor de qualitat es pot augmentar mitjançant diversos mètodes. Des del punt de vista de la producció de circuits magnètics, cal tenir en compte que el mèrit es pot augmentar a causa de:

• selecció de material magnètic amb alta permeabilitat magnètica i baixes pèrdues;

• augmentar l'àrea de la secció transversal del circuit magnètic;

• introduint un buit no magnètic.

Suavitza l'asfixia — Elements de convertidors dissenyats per reduir la component variable de la tensió o corrent a l'entrada o sortida del convertidor. Aquestes bobines tenen un sol bobinatge en el corrent del qual (a diferència de les bobines de CA) hi ha components tant de CA com de CC. La bobina d'obturació està connectada en sèrie amb la càrrega.

L'estrangulador ha de tenir una gran inductància (resistència inductiva). En el seu bobinatge, s'observa una caiguda en la component alterna de la tensió, mentre que la component constant (a causa de la petita resistència activa del bobinatge) s'allibera a la càrrega.

Els components actuals creen un flux magnètic directe (que actua com a magnetitzador) i un flux altern en el circuit magnètic d'obturació, sinusoïdal… A causa de la component constant del corrent, el flux magnètic (inducció) en el circuit magnètic canvia d'acord amb la corba de magnetització inicial, mentre que a causa de la component variable, la inversió de magnetització té lloc en cicles parcials als valors de corrent corresponents.

A mesura que augmenta el corrent, el component altern del flux magnètic disminueix (a un component de corrent altern constant), el que condueix a una disminució de la permeabilitat magnètica diferencial i, en conseqüència, a una disminució de la inductància de l'obturador. Físicament, la disminució de la inductància amb l'augment del corrent de magnetització es deu al fet que a mesura que augmenta aquest corrent, el circuit magnètic de l'obturador es satura més i més.

Asfixia per saturació s'utilitzen com a reactàncies inductives ajustables en circuits de CA. Aquests bobinatges tenen almenys dos bobinatges, un dels quals (funcionant) s'inclou al circuit de corrent altern i l'altre (control) al circuit DC. El principi de funcionament de les bobines de saturació és utilitzar la no linealitat de la corba B. (H) dels circuits magnètics, quan estan magnetitzats pels corrents de control i funcionament.

Els circuits magnètics d'aquestes bobines no tenen espai no magnètic. Les característiques principals de les bobines de saturació (en comparació amb les boques de suavització) són el valor significativament més alt de la component variable del flux magnètic en el circuit magnètic i la naturalesa sinusoïdal del seu canvi.

El desenvolupament d'equips electrònics imposa diferents requisits a les bobines, en particular, requereix una reducció de la mida i una reducció del nivell d'interferència electromagnètica en condicions d'alta densitat de muntatge de components. Per resoldre aquest problema es van desenvolupar Filtres de xip de ferrita multicapa basats en una placa de muntatge superficial.

Aquests dispositius es fabriquen mitjançant la tecnologia de pel·lícula fina. Al substrat es dipositen capes primes de ferrita (per exemple, l'empresa taiwanesa Chilisin Electronics utilitza ferrita Ni-Zn), entre les quals es forma una estructura de bobina de mitja volta.

Després de la deposició de capes, el nombre de les quals pot arribar a diversos centenars, es produeix la sinterització, durant la qual es forma una bobina de volum amb un nucli magnètic de ferrita. Gràcies a aquest disseny, els camps dispersos es redueixen al mínim i, en conseqüència, la influència mútua dels elements entre si queda pràcticament exclosa, ja que les línies de força es tanquen principalment dins del circuit magnètic.

Filtres multicapa amb xips de ferrita: a — tecnologia de producció; b — aspecte relacionat amb una escala amb un pas d'1 mm

Els filtres de xip de ferrita multicapa s'utilitzen per filtrar les interferències d'alta freqüència en els circuits d'alimentació i senyal d'electrònica de consum, fonts d'alimentació, etc. Els principals fabricants de filtres de xips són Chilisin Electronics, TDK Corporation (Japó), Murata Manufacturing Co., Ltd (Japó), Vishay Intertechnology (EUA), etc.

Chokes de nucli magnètic fets de magnetodielèctric a base de ferro carbonílic s'utilitzen en equips de ràdio que funcionen en el rang 0,5 … 100,0 MHz.

A les boques, es poden utilitzar nuclis magnètics fets de tots els materials magnètics tous coneguts: acers elèctrics, ferrites, magneto-dielèctrics, així com aliatges de precisió, amorfs i nanocristal·lins.

A diferència de les bobines en transformadors, amplificadors magnètics i dispositius similars, el circuit magnètic serveix per concentrar el flux magnètic alhora que minimitza les pèrdues magnètiques. En aquest cas, la funció principal que realitza el circuit magnètic exclou pràcticament la seva fabricació a partir d'un material magnetodielèctric que té una baixa permeabilitat magnètica relativa.

Una àmplia gamma de ferrites de diferents graus dissenyades per funcionar en rangs de freqüència similars als magneto-dielèctrics redueix el rang d'aplicació dels magneto-dielèctrics per a la fabricació. circuits magnètics dels dispositius electromagnètics. 

Aplicació per asfixiar

Així, per propòsit, els chokes elèctrics es divideixen en:

Chokes de CA que funcionen en fonts de commutació secundàries. La bobina emmagatzema l'energia de la font d'energia primària en el seu camp magnètic i després la transfereix a la càrrega. Convertidors inversors, amplificadors: utilitzen bobines, de vegades amb múltiples bobinatges, com els transformadors. Funciona de manera similar balast magnètic d'una làmpada fluorescent, utilitzat per encendre i mantenir el corrent nominal.

Estranys d'arrencada del motor — Limitadors de corrent d'arrencada i frenada. Això és més eficient que dissipar potència com a calor a través de resistències. Per a accionaments elèctrics amb una potència de fins a 30 kW, aquest accelerador té un aspecte similar transformador trifàsic (en circuits trifàsics s'utilitzen bobines trifàsiques).

Asfixia saturants'utilitza en estabilitzadors de tensió i convertidors ferroresonants (el transformador es converteix parcialment en un estrany), així com en amplificadors magnètics, on el nucli es magnetitza per canviar la resistència inductiva del circuit.

Suavitza l'asfixiaaplicat en filtres per eliminar la ondulació de corrent rectificada. Les bobines de potència suavitzades van ser molt populars durant l'apogeu dels amplificadors de tubs a causa de la manca de condensadors molt grans. Per suavitzar l'ona després del rectificador, s'havien d'utilitzar correctament els chokes.

Durant els circuits de potència llums d'arc de buit adjunt reforçadors de l'accelerador — eren amplificadors especials en els quals les boques servien com a càrregues d'ànode per a les làmpades.

L'augment de la tensió de CA alliberada a la bobina Dp s'alimenta a la xarxa de la següent làmpada a través del condensador de bloqueig C. cal amplificar un rang de freqüències relativament estret i no es requereix una gran uniformitat de guany en aquesta banda.