Экранированная катушка индуктивности: рабочая частота – 5 МГц; индуктивность - 20 мкГн
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
от частоты, геометрических размеров и конструкции, числа витков и типа провода. Так, на частотах до 3...4 МГц преимущественно следует использовать провод типа литцендрат (ЛЭШО, ЛЭЛО, ЛЭВ, ЛЭТ), так как это позволяет получить более высокую добротность. При более высоких частотах применяют одножильный провод (ПЭВ, ПЭМ, ПЭЛО, ПЭЛ)
Добротность катушек на кольцевых каркасах относительно меньше, чем у таких же катушек на цилиндрических каркасах.
3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКИЙ РАСЧЕТ КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ
Создание оптимальной катушки индуктивности является довольно сложной задачей из-за противоречивого характера предъявляемых к ним требованиям и состоит в следующем:
- выбор материала и обоснование конструкции;
- расчета числа витков;
- определение конструктивных размеров и уточнение электрических параметров конструкции.
3.1 Выбор материала и обоснование конструкции
Материал, из которого изготовлена обмотка катушки индуктивности, должен обладать низким удельным сопротивлением и сравнительно не большим коэффициентом линейного расширения. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяет медь имея:
;.
Намотку следует осуществлять проводом типа ПЭВ, так как он применяется на высоких частотах. Примем к расчету следующий провод:
ПЭВ-2 ГОСТ 16186 74.
Данный тип провода выбран из следующих соображений; при увеличении частоты глубина проникновения токов уменьшается, этот процесс, для средней частоты рабочего диапазона равный 5 МГц, можно описать как
,
отсюда следует, что нет смысла для данного рабочего диапазона использовать провод большего диаметра.
В качестве материала каркаса используем полистирол диаметром 10мм.
Конструкция катушки индуктивности определяется назначением и условиями эксплуатации. Так для данной катушки индуктивности (данные которой приведены в техническом задании) нужно указать ряд конструктивных решений:
- выполнить обмотку на каркасе с сердечником это даст возможность подстройки величины индуктивности, в зависимости от того магнитный или немагнитный сердечник величина добротности увеличится либо уменьшится;
- выполнить экранирование катушки индуктивности это конструктивное решение снизит влияние внешних полей, уменьшит добротность.
3.2 Расчет числа витков
Расчет числа витков и определение размеров катушки с цилиндрическим сердечником произвели по формулам, применяемым для расчёта катушки без сердечника. Обеспечили подстройку индуктивности (номинальная 20 мкГн) на 5%.
Приняли расчетную индуктивность равную 21 мкГн.
Расчет числа витков однослойной обмотки осуществили по методу предложенному В.А. Волговым и изложенному в [1]. Число витков можно определить, если известны диаметр и длина намотки по формуле
, (3.1)
где D диаметр обмотки (данный параметр выбираться из производственных возможностей), в см;
L индуктивность катушки (заданная величина), в мкГн;
L0 - коэффициент формы (табличное значение).
Диаметр обмотки выбран из соображений целесообразности, а именно: диаметр обмотки катушки индуктивности будет соответствовать, внешнему диаметру стандартного сердечника из карбонильного железа Р-100.
Умножим и разделим правую часть выражения , на . Получим
, (3.2)
Величину обозначим через определяет количество витков, приходящихся на единицу длины намотки, которое определяется как
(3.3)
где - коэффициент не плотности намотки, определяется из условия
выбранного диаметра в изоляции;
- диаметр провода в изоляции.
Так, для выбранного провода ПЭВ - 2 (из источника [3]), данному значению соответствует =1,3 (из источника [1], приложение). Тогда принимая во внимание формулу (3.3) получим
(3.4)
Произведение обозначим как определяется соотношение длины и диаметром намотки. Учитывая принятые обозначения, получим формулу:
, (3.5)
Из формулы (3.5) следует выражение
, (3.6)
Учитывая выражения (3.2) и (3.6) подставляя числовые значения в (3.6), получим
(3.7)
По графику [1] определено отношение длины намотки к диаметру намотки . Для данного случая оно составляет . По полученному значению определяем длину намотки как
, (3.8)
Числено это определяется так
(3.9)
По известному значению длины намотки определяем число витков, используя следующее соотношение
, (3.10)
Учитывая выражения (3.6) и (3.11) получим
(3.11)
3.2.1 Определение фактической длины намотки
При сплошной намотке фактическая геометрическая длина катушки определяется формулой
(3.12)
числено фактическая длина будет равна
(3.13)
( =3,12мм)
По известному числу витков, определили фактическую индуктивность катушки по формуле
, (3.14)
учитывая значение, полученное из выражения (3.13), по графику зависимости от [1] получили , подставляя полученное значение получили
(3.15)
Полученное значение на 0,285% отличается от требуемого значения , следовательно, коррекцию количества витков можно не выполнять, т. к. полученное значение вполне допустимо.
3.2.2 Расчет оптимального диаметра провода
Расчет оптимального диаметра провода производится графоаналитическим методом:
Опре