Определение оптимального диаметра провода.

Между сопротивлением провода катушки и его диаметром существует сложная зависимость, так как при этом изменяется проявление поверхностного эффекта и эффекта близости.

Рассмотрим вопрос о влиянии диаметра провода на сопротивление катушки. В случае прямолинейного провода увеличение диаметра вызывает увеличение его периметра, а следовательно, уменьшение сопротивления току высокой частоты. Зависимость сопротивления отрезка прямолинейного провода от диаметра при некоторой частоте выражается кривой I на рис. 5 (кривая I представляет собой зависимость сопротивления постоянному току от диаметра). При свертывании провода в спираль возникает эффект близости, который проявляется тем сильнее, чем больше диаметр провода. Увеличение сопротивления за счет эффекта близости примерно пропорционально диаметру провода и изображается на прямой II. Сложив величины, характеризуемые кривыми I и II, получим изменение полного активного сопротивления провода катушки в зависимости от его диаметра; эта зависимость выражается кривой III. Ход кривой III показывает, что при вполне определенном диаметре провода сопротивление катушки имеет минимальное значение. Можно показать, что при этом сопротивление провода катушки (с учетом поверхностного эффекта) равно увеличению сопротивления за счет эффекта близости.

Оптимальный диаметр проволоки катушки индуктивности рассчитывают при помощи вспомогательного коэффициента: ,

z = 0.106 = 530

k = 4.7

0,001966

Затем при помощи графика для значений находим , далее получаем:

Т.к. , то

d_опт =

Используя эмалевую изоляцию провода типа ПВЛ принимаем диаметр провода равный 0,833 мм. Проведём проверку подобранного диаметра провода, воспользуемся формулой:

l_k=d_изαN (α=1.2) l_k=0.833*1.2*10=9.996 мм 10мм

7. Учёт влияния экрана.

Для того чтобы индуктивность и добротность катушки падали не более чем на 10%, рекомендуются следующие соотношения между диаметрами экрана и катушки: для однослойных катушек

где D_эк-диаметр экрана

Таким обраом, D_эк= D_к*1,6=1,6 см

При помещении катушки в экран ее индуктивность и добротность уменьшаются. Индуктивность экранированной катушки составляет:

L_эк = L(1-к)²,

где L - индуктивность неэкранированной катушки; к - коэффициент связи между экраном и катушкой. Для однослойных и тонких многослойных катушек к² = η(D/ D_к), здесь η - коэф­фициент, зависящий от отношения длины катушки к ее диаметру.

η =1,26

; к²=1,26*0,24=0,3; L_эк =0,863(1-0,3)=0,6041 мкГн

Потери, вносимые экраном в катушку индуктвности можно определить по формуле:

8. Расчёт собственной ёмкости катушки.

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.

Расчет собственной емкости однослойных катушек удобнее производить по эмпирической формуле:

Со = kk₁D
k и k₁ можно определить по графикам
k=0,4
k₁=1.2
Тогда

Со = 0,4*1,2*1=0,48 пФ

Дата добавления: 2015-07-19