Дроссель электротехника: устройство и виды — Техника на vc.ru

устройство и виды — Техника на vc.ru

Дросселем называют пассивный радиоэлемент, состоящий из катушки индуктивности с сердечником или без него. Этот термин произошел от немецкого «drosseln» — ограничивать или гасить. Такое слово хорошо выражает основную его функцию — сглаживание пульсации напряжения.

2611
просмотров

Принцип работы и применение дросселей

«ЗУМ-СМД» расскажет о принципе работы, классификации дросселей и о том, где они используются.

Фильтры сглаживания выпрямленного напряжения

Дроссель может накапливать энергию и преобразовывать ее в магнитное поле. Этот процесс обратимый, поэтому после окончания воздействия электродвижущей силы, энергия из магнитной индукции опять преобразуется в электрический ток. Элемент эффективно восполняет временные энергетические провалы, возникающие на выходе импульсного или синусоидального выпрямителя.

Преобразователи

На дросселе легко построить повышающий, понижающий, инверсивный или двухполярный преобразователь напряжения. Так как катушка дросселя состоит из целостного проводника, то изготовленные на их базе преобразователи имеют гальваническую связь входа с выходом.

Подавление помех

Основными источниками питающего напряжения являются генераторы постоянного или переменного низкочастотного напряжения. В таких цепях могут возникать помехи, вызванные:

  • воздействием активной нагрузки каскадов, параллельно подключенных к питанию;
  • наличием резистивного и индуктивного сопротивления линий питания каскадов, имеющих импульсное потребление;

  • электромагнитными наводками на питающие проводники;
  • дребезгом контактов разъемов питания и др.

С помехами, вызванными перечисленными выше причинами, эффективно справляются дроссели. Для низкочастотных переменных, а тем более постоянных напряжений в цепях питания, они практически не создают сопротивления. А вот помехи представляют собой высокочастотную составляющую, которая эффективно подавляется дросселем. Выполненные из медной проволоки проводники этих устройств практически не создают падения напряжения на них. Это очень важно при малых разностях потенциала на нагрузке и больших токах в их цепях.

Полосовые или частотные фильтры

Иногда нужно развязать переменные составляющие разных частот или максимально изолировать их. При этом частотных полос может быть несколько. С такими задачами справляются дроссели, которые не требуют дополнительного питания для их работы. Также они могут использоваться в цепях обратных связей каскадов активных усилительных компонентов, в том числе интегральных.

Классификация дросселей

Дроссели можно разделить:

  • по параметрам;
  • типу сердечников;
  • конструкции;
  • габаритам;
  • типу монтажа.

У низкочастотные дросселей большое количество витков намотаны на сердечники из мягкой стали. Высокочастотные индуктивности наматывают на ферримагнитных сердечниках различной конфигурации или вообще без них. Катушка таких устройств может быть выполнена на пластиковом каркасе или даже без него.

Чип-фильтры имеют многослойную структуру, такие дроссели используются, в основном, для SMD-монтажа. Безвитковые дроссели представляют собой ферритовые трубки, внутри их отверстий находится проводник, на котором гасятся помехи частотой от 0,1 МГц до нескольких ГГц.

Применение дросселей позволяет решать задачи построения эффективных устройств электроники и компьютерной техники. Качество современных пассивных приборов достигается с помощью инновационного оборудования, технологий и качественных материалов.

Что такое дроссель в электрике: устройство, назначение, проверка

Чтобы понять, как работает схема, необходимо знать не только состав элементов, но и точно представлять, что делает конкретный элемент или их группа. В этой статье будем разбираться с тем, что такое дроссель, как он устроен и работает в различных устройствах и схемах.

Содержание статьи

  • 1 Что такое дроссель, внешний вид и устройство
  • 2 Свойства, назначение и функции
  • 3 Виды и примеры использования
    • 3.1 Дроссель в лампах дневного света
    • 3.2 Зачем нужен дроссель в блоке питания
  • 4 Как проверить дроссель мультиметром

Что такое дроссель, внешний вид и устройство

Дроссель — это один из видов катушки индуктивности, представляет собой специальную медную проволоку, намотанную на сердечник. Но не всё так просто, бывают они и без сердечника, называются бескаркасные или воздушные. Внешне некоторые похожи на трансформатор. Отличие в том, что дроссель имеет только одну обмотку, а у трансформатора их две или больше. Если вывода только два, то перед вами точно не трансформатор.

Дроссели без сердечника представляют собой намотанную спиралью проволоку. Как выглядит дроссель в электротехнике разобрались, теперь поговорим о его конструкции.

Что такое дроссель: это намотанная в виде спирали медная проводка с сердечником или без

Как уже говорили, сердечник у дросселя может быть, а может и не быть. Сердечник может быть из токопроводящего материала —  металла, а может из магнитного. Наличие или отсутствие сердечника, а также его тип (не только материал, но и форма) влияют на параметры катушки индуктивности.

Элементы без сердечников применяются для отсечения высоких частот, с сердечником чаще применяют для накопления энергии. Есть и ещё один момент: если сравнить дроссели с одинаковыми параметрами с сердечником  и без, то те которые его имеют, размером намного меньше. Чем лучше проводимость сердечника, тем меньше идёт проволоки и меньшие размеры имеет элемент.

Схематическое изображение дросселя с магнитным сердечником и без

Несколько слов о проволоке, которую используют для намотки дросселя. Это специальный изолированный провод. Изоляция — тонкий слой диэлектрического лака, он незаметен, но изолирует хорошо. Так что, при самостоятельной намотке катушки, не используйте обычную проволоку, только специальную, покрытую изоляцией.

Дроссель на схеме обозначается графическим изображением полуволны. Если он с магнитным сердечником, добавляется черта. Если требуется какой-то специальный металл это также указывается рядом со схематическим изображением. Также может быть указан диаметр провода (L1).

Свойства, назначение и функции

Теперь разберём, что такое дроссель с точки зрения электрики. Если говорить коротко — это элемент, который сглаживает ток в цепи, что отлично видно на графике. Если подать на него переменный ток, увидим, что напряжение на катушке возрастает постепенно, с некоторой задержкой. После того, как напряжение убрали, в цепи еще какое-то время протекает ток. Это происходит так как поле катушки продолжает «толкать» электроны благодаря запасённой энергии. То есть, на дросселе ток не может появляться и исчезать мгновенно.

Ток на дросселе возрастает плавно и так же плавно снижается. Глядя на эти графики становится понятно, что дроссель —  это элемент, сглаживающий ток

Это свойство и используют, когда надо ограничить ток, но есть ограничения по нагреву (желательно его избежать). То есть дроссель используют как индуктивное сопротивление, задерживающее или сглаживающее скачки тока. Как и резистор, катушка индуктивности имеет определённое сопротивление, что вызывает падение напряжение и ограничивает ток. Вот только греется намного меньше. Потому его часто используют как индуктивную нагрузку.

У дросселя есть два свойства, которые тоже используют в схемах.

  • так как это подвид катушки индуктивности, то он может запасать заряд;
  • отсекает ток определённой частоты (задерживаемая частота зависит от параметров катушки).

В некоторых устройствах (в люминесцентных лампах) дроссель ставят именно для накопления заряда. Во всякого рода фильтрах его используют для подавления нежелательных частот.

Виды и примеры использования

Чтобы более точно усвоить, что такое дроссель, поговорим о конкретном применении этого элемента в схемах. Его можно увидеть практически в любой схеме. Их ставят, если надо развязать (сделать независимыми друг от друга) участки, работающие на разной частоте. Они сглаживают резкие скачки тока (увеличение и падение), используются для подавления шумов. В некоторых схемах работают как стартовые, способствуя увеличению напряжения в момент старта. В зависимости от назначения, делятся на следующие виды:

Как видите, дроссели в электрике имеют широкое применение. Есть они в любой бытовой аппаратуре, даже в лампах. Не тех, которые работают с лампами накаливания, а тех, которые называют лампами дневного света, а так же в экономках и в светодиодных. Просто там они очень небольшого размера. Если разобрать плеер, проигрыватель, блок питания, — везде можно найти катушку индуктивности.

Дроссель в лампах дневного света

Для работы лампы дневного света необходим пуско-регулирующий аппарат. В более «старом» варианте он состоит из дросселя и стартера. Зачем дроссель в люминесцентной лампе? Он выполняет сразу две задачи:

  • При пуске накапливает заряд, необходимый для розжига лампы (пусковой).
  • Во время работы сглаживает возможные перепады тока, обеспечивая стабильное свечение лампы.

Как подключается дроссель в светильнике дневного света

В схеме люминесцентной лампы с электромагнитным ПРА, дроссель включается последовательно с лампой, стартер — параллельно. При неисправности одного из элементов или сгорании лампы, она просто не зажигается. Принцип работы этого узла такой. При включении напряжения в 220 В недостаточно для старта лампы. Пока она холодная, имеет очень большое сопротивление и ток течёт через постепенно разогревающиеся катоды лампы, затем через стартер.

В стартере есть биметаллический контакт, который при прохождении тока нагревается, начинает изгибаться. В какой-то момент он касается второго неподвижного контакта, замыкая цепь. Тут в работу вступает дроссель, пока грелся контакт стартера, он накапливал энергию. В момент когда происходит разряд стартера, он выдаёт накопленную энергию, увеличивая напряжение. В момент старта оно может достигать 1000 В. Этот разряд провоцирует разгон электродов, вырывая их из катодов лампы. Высвобождённые электроды начинают движение, ударяются о люминесцентное покрытие лампы, она начинает светиться. Дальше ток протекает не через стартер, а через лампу, так как её сопротивление стало ниже. В этом режиме дроссель работает на сглаживание скачков тока. Как видим, катушка индуктивности работает и как стартовая, и как стабилизирующая.

Зачем нужен дроссель в блоке питания

Как уже говорили, дроссель сглаживает пульсации тока. Если он при этом обладает значительным сопротивлением, параметры можно подобрать так, чтобы подавить определённые частоты.

Дроссель для сглаживания пульсаций

Второе назначение дросселя в блоке питания —  сглаживание тока. Для этого используют низкочастотные дросселя с сердечниками из магнитной стали. Пластины друг от друга изолированы слоем диэлектрика (могут быть залиты лаком). Это необходимо чтобы избавится от самоиндукции и токов Фуко. Катушки такого типа имеют индуктивность порядка 1 Гн, так что сглаживают любые колебания тока, гасят его выбросы.

Как проверить дроссель мультиметром

Что такое дроссель и для чего его применяют разобрались, теперь ещё стоит научиться определять его работоспособность. Если мультиметр может измерять индуктивность, всё несложно. Просто проводим измерение. Если параметры дросселя нам неизвестны, выставляем самый большой предел измерений. Обычно это несколько сотен Генри. На шакале обозначаются русскими Гн или латинской буквой H.

Установив переключатель мультиметра в нужное положение, щупами касаемся выводов катушки. На экране высвечивается какое-то число. Если цифры малы, переводим переключатель в одно из следующих положений, ориентируясь по предыдущим показателям.

Функция измерения индуктивности есть далеко не во всех мультиметрах

Например, если высветилось 10 мГн, выставляем предел измерения ближайший больший. После этого повторно проводим измерения. В этом случае на экране высветится индуктивность измеряемого дросселя. Имея паспортные данные, можно сравнить реальные показатели с заявленными. Они не должны сильно отличаться. Если разница велика, надо дроссель менять.

Если мультиметр простой, функции измерения индуктивности в нём нет, но есть режим измерения сопротивлений, также можно проверить его работоспособность. Но в данном случае мы будем измерять не индуктивность, а сопротивление. Измерив сопротивление обмотки мы просто сможем понять, работает дроссель или он в обрыве.

Так можно проверить исправность дросселя для ламп дневного света

Для прозвонки дросселя тестером переводим переключатель мультиметра в положение измерения сопротивлений. Выставляем предел измерений, лучше выставить нижний,чтобы видеть сопротивление обмотки. Далее щупами прикасаемся к концам обмотки. Должно высветиться какое-то сопротивление. Оно не должно быть бесконечно большим (обрыв) и не должно быть нулевым (короткое). В обоих случаях дроссель нерабочий, все остальные значения —  признак работоспособности.

Чтобы убедиться в отсутствии короткого замыкания на витках дросселя, можно перевести мультиметр в режим прозвонки и прикоснуться щупами к выводам. Если звенит — короткое есть, где-то есть пробой, а это значит, что нужен другой дроссель.

Что такое электрический дроссель, почему электрический дроссель используется в люминесцентных лампах, применение электрических дроссельных катушек


Электрический дроссель — это очень известное нам слово. Но многие не знают про дроссель . Давайте узнаем об электрическом дросселе.

Что такое Электрический дроссель?

Электрический дроссель представляет собой катушку или индуктор. Проводник, намотанный на сердечник с количеством витков, можно назвать дросселем. Электрический дроссель работает так же, как индуктор. Когда ток, протекающий через дроссельную катушку, непрерывно изменяется, создается магнитное поле, которое действует против протекающего тока. Поскольку переменный ток постоянно изменяется, дроссельная катушка пытается блокировать переменный ток. Поскольку постоянный ток не меняется, дроссельная катушка легко его пропускает. Благодаря этому свойству дроссельной катушки она используется для фильтрации выходного сигнала выпрямителя.

                Дроссельная катушка или катушка индуктивности также обладают свойством, подобным конденсатору, оба они накапливают проходящие через них заряды. Дроссельная катушка накапливает электрический заряд, создавая вокруг себя магнитное поле. Конденсатор так не работает.

Теперь используется дневной электронный дроссель.

Почему дроссельная катушка используется в люминесцентных лампах?

1. Дроссельная катушка подключается последовательно с лампой. Он ограничивает ток во время пуска при замкнутом состоянии биметаллического контакта в пускателе.

2. Высокое напряжение необходимо для получения ионизированного газа внутри трубки. Дроссельная катушка создает на ней высокое напряжение и способствует ионизации газа.

Теперь дневной электронный дроссель используется в люминесцентных лампах.

Воздействие переменного и постоянного тока на электрический ток Дроссельная катушка:

Поскольку дроссельная катушка представляет собой индуктор, она пытается блокировать переменный ток, но в случае постоянного тока она не оказывает никакого сопротивления протеканию постоянного тока.

Давайте разберемся математически,

Нам известно индуктивное сопротивление (это сопротивление катушки индуктивности) XL=2πfL

«f» — частота, а «L» — индуктивность.

Поскольку переменный ток имеет частоту, катушка индуктивности оказывает сопротивление переменному току. Но в случае с постоянным током у него нет частоты, поэтому индуктор не оказывает никакого сопротивления протеканию постоянного тока.

Применение электрических дроссельных катушек:

1 . Он используется для фильтрации выхода выпрямителя и обеспечения чистого выхода постоянного тока.

2 . Из-за своих магнитных свойств он используется в реле, автоматических выключателях и т. д.

3. Он используется в устройствах, используемых на радиостанциях.

4. Используется в резонансных схемах.

5. Используется в системах передачи сигналов.

Читайте также:

  • Схема электронного балласта и работа
  • Какой газ используется в лампочке и почему?
  • Как работает датчик автоматического включения/выключения света?
  • Работа современной светодиодной лампы с бестрансформаторным питанием.

Катушки индуктивности и ВЧ-дроссели Основные сведения

Катушки индуктивности и ВЧ-дроссели в основном представляют собой электрические компоненты одного типа. Разница в конструкции связана с функцией, которую устройство будет выполнять в цепи. Большинство инженеров больше знакомы с катушками индуктивности — некоторые считают, что оба устройства могут использоваться взаимозаменяемо, — которые преобладают в частотно-селективных системах, таких как тюнер для радиоприемников или фильтры.

Катушки индуктивности

Стандартная катушка индуктивности создается путем плотной намотки проводов (катушек) вокруг твердого стержня или цилиндрического кольца, называемого сердечником катушки индуктивности. Когда ток циркулирует по проводам, создается магнитный поток, противоположный изменению тока (сопротивляющийся любому изменению электрического тока), но пропорциональный величине тока. Кроме того, в катушке индуцируется напряжение из-за движения магнитного потока. Сила магнитного потока зависит от типа сердечника.

Катушки индуктивности классифицируются по типу сердечника, на который намотана катушка. На рис. 1 показаны символы, используемые для различения некоторых типов.

Рисунок 1: Символы индуктора. Источник: учебники по электронике

Единицы

Как мы видели, катушки индуктивности сопротивляются изменению тока (переменного тока), но легко пропускают постоянный ток. Эта способность противодействовать изменениям тока и взаимосвязи между током и магнитным потоком в индукторе измеряется добротностью, называемой индуктивностью, с символом L и единицами измерения Генри (H) в честь американского ученого и первого секретаря Смитсоновского института. , Джозеф Генри.

ВЧ-дроссели

ВЧ-дроссели можно рассматривать как применение катушек индуктивности. Они разработаны как фиксированные катушки индуктивности с целью блокировки или подавления высокочастотных сигналов переменного тока (AC), включая сигналы от радиочастотных (RF) устройств, и обеспечения прохождения низкочастотных сигналов и сигналов постоянного тока. Строго говоря, в идеале ВЧ-дроссель представляет собой дроссель, подавляющий все частоты и пропускающий только постоянный ток. Чтобы достичь этого, дроссель (или индуктор) должен иметь высокий импеданс в диапазоне частот, который он предназначен для подавления, как мы можем видеть, изучая формулу для значения импеданса, X L :

X L = 6,283*f*L

Рис. 2. Ферритовый шарик. Источник: Wuerth Elektronik

Где f — частота сигнала, а L — индуктивность. Мы видим, что чем выше частота, тем выше импеданс, поэтому сигнал с высокой частотой встретит эквивалентное сопротивление (импеданс), которое заблокирует его прохождение через дроссель. Низкочастотные сигналы и сигналы постоянного тока будут проходить с небольшими потерями мощности.

Дроссели обычно состоят из катушки изолированного провода, намотанной на магнитный сердечник, или круглой «бусины» из ферритового материала, нанизанной на провод. Их часто наматывают по сложной схеме, чтобы уменьшить собственную емкость.

Обычно ВЧ-дроссели можно увидеть на компьютерных кабелях. Они известны как ферритовые бусины и используются для устранения цифрового радиочастотного шума. Как показано на рис. 2, ферритовые кольца имеют форму цилиндра или тора и обычно надеваются на проволоку.

Саморезонанс

Катушки индуктивности и дроссели реального мира не являются индуктивными на 100%. При подаче питания появляются паразитные элементы, которые изменяют поведение устройства и импедансы. Провода катушки, используемые для изготовления индуктора, всегда вносят последовательное сопротивление, а расстояние между витками катушки (обычно разделенное изоляцией) создает паразитную емкость. Этот элемент появляется как параллельный компонент последовательной комбинации паразитного резистора и идеальной катушки индуктивности. Типовая эквивалентная схема катушки индуктивности показана на рис. 3.9.0010 Рис. 3: Эквивалентная схема катушки индуктивности

Реактивные сопротивления идеальной катушки индуктивности и паразитного конденсатора определяются по известным формулам: C = 1/(wC) = 1/(6,283*f*C) (2)

Из-за наличия реактивных сопротивлений значение полного импеданса цепи изменяется с частотой.