Acelerador elétrico - princípio de operação e exemplos de uso

Um indutor usado para suprimir interferências, para suavizar ondas de corrente, para armazenar energia no campo magnético de uma bobina ou núcleo, para isolar partes de um circuito umas das outras em alta frequência, é chamado de estrangulamento ou reator (do alemão drosseln - para limite, cunha).

Portanto, o principal objetivo de uma bobina em um circuito elétrico é reter sobre si uma corrente em uma determinada faixa de frequência ou acumular energia por um determinado período de tempo em um campo magnético.

Fisicamente, a corrente na bobina não pode mudar imediatamente, leva um tempo finito, - segue diretamente esta posição do governo de Lenz.

Se a corrente através da bobina puder ser alterada instantaneamente, uma tensão infinita aparecerá na bobina. A auto-indutância da bobina, quando a corrente muda, cria uma tensão por si só - EMF de auto-indução… Desta forma, o afogador diminui a corrente.

Se for necessário suprimir o componente variável da corrente no circuito (e ruído ou vibração é apenas um exemplo de componente variável), um indutor é instalado em tal circuito - indutor, que tem uma resistência indutiva significativa para a corrente na frequência de interferência. As ondulações na rede serão bastante reduzidas se um estrangulamento for instalado no caminho. Da mesma forma, sinais de diferentes frequências operando no circuito podem ser separados ou isolados uns dos outros.

Na engenharia de rádio, na engenharia elétrica, na tecnologia de microondas, são usadas correntes de alta frequência de unidades de hertz a gigahertz. As baixas frequências dentro de 20 kHz referem-se às frequências de áudio, seguidas pela faixa ultrassônica — até 100 kHz e, finalmente, a faixa HF e micro-ondas — acima de 100 kHz, unidades, dezenas e centenas de MHz.

Então é o acelerador bobina de auto indução, usado como uma grande resistência indutiva para certas correntes alternadas.

Caso a bobina tenha que ter uma grande resistência indutiva para correntes de baixa frequência, ela tem que ter uma grande indutância e neste caso ela é feita com núcleo de aço. Uma bobina de alta frequência (representando uma alta resistência a correntes de alta frequência) geralmente é feita sem um núcleo.

Indutor de baixa frequência Parece um transformador de ferro, com a única diferença de ter apenas uma bobina. O enrolamento é enrolado em um núcleo de aço de um transformador cujas placas são isoladas para reduzir as correntes parasitas.

Tal bobina tem uma alta indutância (mais de 1 N), tem resistência significativa a qualquer mudança de corrente no circuito elétrico onde está instalada: se a corrente começar a diminuir bruscamente, a bobina a suporta, se a corrente começar a diminuir aumentar acentuadamente, a bobina limitará, não acumulará acentuadamente.

Uma das áreas mais amplas de aplicação de indutores são os circuitos de alta frequência... As bobinas multicamadas ou de camada única são enroladas em núcleos de ferrite ou aço ou são usadas sem núcleos ferromagnéticos - apenas uma estrutura de plástico ou apenas fio. o circuito opera em ondas de médio e longo alcance, então um enrolamento seccional é frequentemente possível.

Uma bobina de núcleo ferromagnético é menor do que uma bobina sem núcleo da mesma indutância. Para operação em altas frequências, são utilizados núcleos de ferrite ou magneto-dielétricos, que possuem baixa capacitância interna. Esses choques podem operar em uma faixa de frequência bastante ampla.

Como você sabe, o principal parâmetro da bobina é a indutância, como qualquer bobina. A unidade desse parâmetro é Henry e a designação é Gn. O próximo parâmetro é a resistência elétrica (em corrente contínua), medida em ohms (ohms).

Depois, existem características como a tensão permitida, a corrente de polarização nominal e, claro, o fator de qualidade, que é um parâmetro extremamente importante, especialmente para circuitos oscilantes. Diferentes tipos de bobinas são amplamente utilizados hoje para resolver uma ampla variedade de problemas de engenharia.

tipos de estrangulamento

Estrangulamentos sem bobinas são projetados para suprimir o ruído de alta frequência em circuitos elétricos. Eles geralmente são um núcleo de ferrite feito na forma de um cilindro oco (ou O-ring) por onde passa o fio.

A reatividade de tal bobina em baixas frequências (incluindo frequência industrial) é pequena e em altas frequências (0,1 MHz ... 2,5 GHz) é grande. Assim, se ocorrer interferência de alta frequência no cabo, esse estrangulamento a suprime com uma perda de inserção de 10 ... 15 dB.As ferritas de manganês-zinco e níquel-zinco são usadas para criar os núcleos magnéticos de bobinas sem voltas.

Estrangulamentos CA são amplamente utilizados como resistores (indutivos), elementos de circuitos LR e LC, bem como nos filtros de saída de conversores CA. Essas bobinas são feitas com indutâncias de décimos de microhenries a centenas de henries para correntes de ~ 1 mA a 10 A. Eles têm uma única bobina localizada em um núcleo magnético feito de material ferro ou ferrimagnético.

Ao projetar uma bobina AC, é necessário levar em consideração os seguintes parâmetros nominais principais: a potência necessária (o valor mais permitido da corrente), a frequência da corrente, a dignidade e o peso.

O fator de qualidade pode ser aumentado por vários métodos. Do ponto de vista da produção de circuitos magnéticos, é necessário levar em consideração que o mérito pode ser aumentado devido a:

• seleção de material magnético com alta permeabilidade magnética e baixas perdas;

• aumentar a área da seção transversal do circuito magnético;

• introduzindo um intervalo não magnético.

Estrangulamentos suavizantes — elementos de conversores concebidos para reduzir a componente variável da tensão ou corrente à entrada ou à saída do conversor. Essas bobinas têm um único enrolamento em cuja corrente (ao contrário das bobinas CA) estão presentes componentes CA e CC. A bobina de estrangulamento é conectada em série com a carga.

A bobina deve ter uma grande indutância (resistência indutiva). Em seu enrolamento, observa-se uma queda na componente alternada da tensão, enquanto a componente constante (devido à pequena resistência ativa do enrolamento) é liberada na carga.

Os componentes de corrente criam um fluxo magnético direto (que atua como um magnetizador) e um fluxo alternado no circuito magnético da bobina, senoidal… Devido à componente constante da corrente, o fluxo magnético (indução) no circuito magnético muda de acordo com a curva de magnetização inicial, enquanto devido à componente variável, a reversão da magnetização ocorre em ciclos parciais nos valores de corrente correspondentes.

À medida que a corrente aumenta, o componente alternado do fluxo magnético diminui (em um componente de corrente alternada constante), o que leva a uma diminuição na permeabilidade magnética diferencial e, consequentemente, a uma diminuição na indutância do indutor. Fisicamente, a diminuição da indutância com o aumento da corrente de magnetização se deve ao fato de que, à medida que essa corrente aumenta, o circuito magnético da bobina fica cada vez mais saturado.

Sufocamento por saturação são usados ​​como reatâncias indutivas ajustáveis ​​em circuitos CA. Essas bobinas têm pelo menos dois enrolamentos, um dos quais (trabalho) está incluído no circuito de corrente alternada e o outro (controle) - no circuito CC. O princípio de operação das bobinas de saturação é usar a não linearidade da curva B (H) dos circuitos magnéticos, quando magnetizados pelas correntes de controle e operação.

Os circuitos magnéticos de tais bobinas não possuem lacunas não magnéticas. As principais características das bobinas de saturação (comparadas às bobinas de suavização) são o valor significativamente mais alto da componente variável do fluxo magnético no circuito magnético e a natureza senoidal de sua mudança.

O desenvolvimento de equipamentos eletrônicos impõe diferentes requisitos às bobinas, em particular, requer uma redução no tamanho e uma redução no nível de interferência eletromagnética em condições de alta densidade de montagem de componentes. Para resolver este problema foram desenvolvidos filtros de chip de ferrite multicamadas baseados em uma placa de montagem em superfície.

Esses dispositivos são fabricados usando tecnologia de filme fino. Camadas finas de ferrita são depositadas no substrato (por exemplo, a empresa taiwanesa Chilisin Electronics usa ferrita Ni-Zn), entre as quais é formada uma estrutura de bobina de meia volta.

Após a deposição de camadas, cujo número pode chegar a várias centenas, ocorre a sinterização, durante a qual é formada uma bobina volumétrica com núcleo magnético de ferrita. Graças a este design, os campos dispersos são reduzidos ao mínimo e, consequentemente, a influência mútua dos elementos uns sobre os outros é praticamente excluída, uma vez que as linhas de força são principalmente fechadas dentro do circuito magnético.

Filtros multicamadas com chips de ferrite: a — tecnologia de produção; b — aparência relacionada a uma escala com passo de 1 mm

Filtros de chip de ferrite multicamada são usados ​​para filtrar interferência de alta frequência nos circuitos de energia e sinal de eletrônicos de consumo, fontes de alimentação, etc. Os principais fabricantes de filtros de chip são Chilisin Electronics, TDK Corporation (Japão), Murata Manufacturing Co., Ltd (Japão), Vishay Intertechnology (EUA), etc.

Redutores de núcleo magnético feitos de dielétrico magnético à base de ferro carbonílico são usados ​​em equipamentos de rádio operando na faixa de 0,5 … 100,0 MHz.

Nas bobinas, podem ser usados ​​núcleos magnéticos feitos de todos os materiais magnéticos macios conhecidos: aços elétricos, ferritas, magnetodielétricos, bem como ligas de precisão, amorfas e nanocristalinas.

Ao contrário das bobinas em transformadores, amplificadores magnéticos e dispositivos similares, o circuito magnético serve para concentrar o fluxo magnético enquanto minimiza as perdas magnéticas. Nesse caso, a principal função desempenhada pelo circuito magnético praticamente exclui sua fabricação a partir de um material magnetodielétrico de baixa permeabilidade magnética relativa.

Uma ampla gama de ferritas de diferentes graus projetadas para operar em faixas de frequência semelhantes aos magnetodielétricos restringe a faixa de aplicação de magnetodielétricos para fabricação circuitos magnéticos de dispositivos eletromagnéticos. 

Aplicativo para sufocamento

Assim, por propósito, os choques elétricos são divididos em:

Indutores CA operando em fontes de comutação secundárias. A bobina armazena a energia da fonte de energia primária em seu campo magnético e a transfere para a carga. Conversores inversores, amplificadores - eles usam bobinas, às vezes com vários enrolamentos, como transformadores. Funciona de maneira semelhante balastro magnético de uma lâmpada fluorescente, usado para acender e manter a corrente nominal.

Choques de partida do motor — limitadores de corrente de partida e frenagem. Isso é mais eficiente do que dissipar energia como calor através dos resistores. Para acionamentos elétricos com potência de até 30 kW, esse acelerador é semelhante transformador trifásico (redutores trifásicos são usados ​​em circuitos trifásicos).

Estrangulamentos saturadosé usado em estabilizadores de tensão e conversores ferrorressonantes (o transformador é parcialmente convertido em bobina), bem como em amplificadores magnéticos, onde o núcleo é magnetizado para alterar a resistência indutiva do circuito.

Estrangulamentos suavizantesaplicado em filtros para remover a ondulação de corrente retificada. As bobinas de potência de suavização eram muito populares durante o apogeu dos amplificadores valvulados devido à falta de capacitores muito grandes. Para suavizar a onda após o retificador, as bobinas tiveram que ser usadas da maneira certa.

Enquanto em circuitos de energia lâmpadas de arco a vácuo apegado impulsionadores do acelerador — eram amplificadores especiais nos quais as bobinas serviam como cargas anódicas para as lâmpadas.

A tensão CA aumentada liberada na bobina Dp é alimentada à grade da próxima lâmpada através do capacitor de bloqueio C. é necessário amplificar uma faixa de frequência relativamente estreita e nenhuma grande uniformidade de ganho é necessária nesta faixa.