Электромагнитная катушка представляет собой электрический проводник, обычно провод, в форме катушки либо другой схожей форме. Большая часть этих катушек намотано на сердечник из стального материала.
Этот обычный компонент может употребляться во огромном количестве устройств, почти во всем благодаря уникальному взаимодействию между магнитными полями и электрическим током.
В системах подогрева устройство может представлять собой электромагнитную катушку, генерирующую тепло за счет индукции, либо обычной резистивный нагревательный элемент в форме катушки.
Предназначение электромагнитных катушек
Дабы соответствовать широкому диапазону применений, существует огромное количество типов электромагнитных катушек, различающихся по сечению, длине, поперечнику катушки и материалам, на которые наматывается провод. Все разновидности электрических катушек могут быть приспособлены для ублажения определенных требований.
Не считая того, кроме передачи тепла, звука либо электричества, электрические катушки должны делать несколько разных функций. К примеру, электроника, автопромышленность, медицина, компьютерная индустрия, домашняя техника и телекоммуникации в значимой степени полагаются на электрические катушки для обеспечения движения, регулирования потока и / либо преобразования электрических токов.
Хотя это может показаться очень различными функциями, главные электромеханические принципы, применяемые во всех электрических катушках, в целом одинаковы: проводящий железный провод наматывается на изолятор, который может быть таким обычным материалом, как картон, пластик либо даже воздух.
Два конца провода обычно преобразуются в электрические соединительные клеммы, именуемые «ответвителями», которые потом подключаются к электрическому току. Когда ток проходит по спиральным проводам, сама катушка намагничивается (хотя в некоторых случаях она может размагничиваться).
Сила, создаваемая этим явлением, применяется, а именно, такими компаниями, как производители электромагнитных клапанов, производители электродвигателей и поставщики аппаратов МРТ.
Использование электромагнитных катушек
Электромагнитные катушки применяются в электротехнике в бессчетных отраслях индустрии и в определенных приложениях из-за значимости взаимодействия между электрическими токами и магнитными полями в почти всех электрических устройствах.
Соответственно, электрические катушки встречаются практически во всех отраслях индустрии. В хоть какой отрасли, использующей электричество, возможно, есть по последней мере несколько приложений, использующих электрические катушки, хотя они могут быть интегрированы в готовое оборудование и не являются предметом особенной озабоченности компаний в каждой отрасли.
Отрасли с особенными сферами использования и уникальной потребностью в производстве обмоток электрических катушек либо сборки катушек включают, но не ограничиваются:
- Выработка энергии. Главный компонент при производстве любого электрического генератора либо электродвигателя.
- Томная промышленность. Применяется для разных движков и устройств управления, работающих в томных критериях, также в особых электромагнитных устройствах.
- Телекоммуникации. Применяются как антенны, реле и т. д.
- Медицина. Применяется в разных устройствах формирования электромагнитных изображений и для определенных приложений, таких как биофильтры.
- Компы. Применяется в магнитных запоминающих устройствах.
- Домашняя техника. Многие нагревательные катушки применяют одни и те же принципы электромагнитной индукции; там, где тепло было бы ненужным побочным эффектом в других приложениях, это основная цель в разных домашних устройствах, таких как термические насосы либо индукционные электрические плиты.
- Авто индустрия. Применяется для разных движков, генераторов. А именно, узел катушки, другими словами катушки зажигания, катушка соленоида либо реле стартера.
- Контроль мощности. Применяется в автоматических выключателях, контакторах, катушечных переключателях реле и разных других механизмах управления мощностью.
История
История электромагнитной катушки — это история электромагнитной науки в целом, так как конкретно с катушкой из проволоки и магнитом Майкл Фарадей в первый раз обусловил, что электрический ток может генерироваться при помощи магнитных сил. За прошедшие с того времени годы практическое использование этих познаний проявилось в почти всех формах, хотя самым конкретным ранешным применением, конечно, был электрический генератор Грамма в 1871 году.
По мере того, как наше осознание и внедрение электромагнитных сил продвигалось вперед, появились и электромагнитные катушки. Для каждого потенциального использования бессчетное количество раз изобретались, совершенствовались и модернизировались одна либо несколько катушек с персональными требованиями. Природа электрических катушек такая, что инновации в конструкции катушек присущи фактически хоть какому применению.
Конструкция электромагнитной катушки
Базисная конструкция электрической катушки может просто усложниться с добавлением дополнительных обмоток. Обмотка определяется как полный узел катушки с отводами и другими элементами. В то время как в где то может употребляться одна обмотка, то другие требуют прибавления вторичных и даже третичных обмоток.
Электрический трансформатор, к примеру, представляет собой электромагнитный компонент, который состоит из первичной и вторичной обмоток, что позволяет ему передавать электрическую энергию от одной электрической цепи к другой электрической цепи средством магнитной муфты без перемещающихся частей.
Определенные как точки в проволочной катушке, которая состоит из открытого проводящего участка, отводы катушки могут различаться в главном по размеру, так же как и поперечник самой катушки. Когда катушка имеет большой поперечник, степень самоиндукции намного больше, и ток пробует течь снутри провода, а не снаружи, что может быть неувязкой.
Не считая того, мультислойные электрические катушки могут иметь задачи с межслойной емкостью, которая относится к электрическому явлению, при котором сохраняется электрический заряд, потому форма катушки должна быть изменена.
В итоге для мультислойных электрических катушек спиральная форма является более удобной формой. Величина самоиндукции намного больше, и ток пробует течь снутри провода, а не снаружи, что может быть неувязкой.
Не считая того, мультислойные электрические катушки могут иметь препядствия с межслойной емкостью, которая относится к электрическому явлению, при котором сохраняется электрический заряд, потому форма катушки должна быть изменена.
База хоть какой электрической катушки, включая обыкновенные резистивные нагревательные элементы — это проводящий материал, имеющий форму катушки. В большинстве случаев это медная проволока, но для этой роли можно применять хоть какой токопроводящий материал. Алюминий — пользующаяся популярностью кандидатура.
Для большинства электромагнитных катушек также нужно учесть материал сердечника. Как правило это какой-либо ферромагнитный материал, к примеру, железо. Сердечник может представлять собой сплошной кусочек, пучок проводов либо хоть какое количество других конфигураций.
Типы и формы электромагнитных катушек
Зависимо от применяемого приложения, вы обычно будете достаточно ограничены в общем стиле электрической катушки. Устройству, который просит статора, совместимого с неизменным током, не нужна катушка для электродвигателя переменного тока, так как ваши способности, таким макаром, будут достаточно ограничены.
Специфичность конструкции электрических катушек значит, что каждый маленький нюанс конфигурации может сильно воздействовать на производительность конечного продукта. К примеру, на индуктивные характеристики обычный электромагнитной катушки впрямую оказывают влияние эти и многие другие причины:
- Количество обертываний
- Площадь катушки
- Длина катушки
- Материал сердечника
- Материал катушки
Невзирая на то, что в конструкции электрических катушек есть основное сходство, есть много методов, которыми любая катушка может быть разработана специально для ее использования. К примеру, некоторые электрические катушки требуют защиты от грозных критерий окружающей среды, таких как влажность, соль, масло и вибрация.
Дабы защитить хрупкие катушки от брутальных частей, так как при продолжительном воздействии можно просто утратить проводимость, электрические катушки можно формовать либо герметизировать.
В то время как формованные катушки заключены в пластмассовые покрытия, которые герметизируют весь блок катушек, герметизированные катушки изготовлены из проволоки, которая сама залита полимерно- эпоксидкой.
Другие типы электрических катушек, такие как катушки тороидального трансформатора, намотаны вокруг ферритовых колец и обернуты герметизирующей лентой для защиты окружающей среды.
Один из более распространенных типов электрических катушек, соленоидные катушки, время от времени просто именуют соленоидами. Нередко применяемые в качестве удаленного переключателя, соленоиды представляют собой катушки с током, которые становятся магнитными, когда ток проходит через катушку, которая обычно наматывается на металлический сердечник.
Другие типы электромагнитных катушек включают:
- катушки Гарретта, применяемые в металлоискателях
- катушки Роговского, применяемые для измерения переменного тока (AC)
- катушки Удина, которые являются катушками с разрушающим зарядом
- катушки Браунбека, применяемые в геомагнитных исследовательских работах.
Оптимизация производительности электромагнитных катушек
Так как работа электрической катушки в итоге очень ординарна, оптимизация производительности обычно сводится к четкому согласованию конструкции катушки с применением. Это значит, что нужно убедиться, что все совпадает, отлично подходит и течет чисто, без утрат тепла, движения и т. д.
Зависимо от определенного использования увеличение производительности может означать подмену катушки на наилучшую конструкцию либо подмену компонент, дабы они лучше соответствовали вашей конструкции. катушка. Для вас необходимо будет решить, исходя из того, что вы пытаетесь выполнить.
Естественно, дабы выполнить что-либо из этого, нужна осознание того, как работает ваша система, что делает аналитические инструменты и программное обеспечение безупречными для всех, кто пробует достигнуть наибольшей производительности.
Вы сможете найти несколько поверхностных заморочек без соответствующего оборудования, но для всего, что приближается к наибольшей производительности, для вас пригодится современное оборудование.
При выборе конструкции для вашей электрической катушки есть несколько других причин, которые вы сможете разглядеть, до того как обращаться к компании, производящей обмотки. Если вы не убеждены в чем-либо из них, не смущяйтесь спросить совета у хоть какой компании, производящей обмотки, либо спросите собственного инженера-электрика.
Разновидности катушек индуктивности
Катушки индуктивности, как пассивные элементы электрических цепей, обычно используются в радио и электротехнике. В данных областях применяются два основных взаимосвязанных характеристики катушек индуктивности — свойство оказывать сопротивление переменному току и свойство копить энергию в магнитном поле при прохождении тока.
Катушки индуктивности в качестве дросселей встречаются вровень с конденсаторами и резисторами фактически на всех интегральных схемах электронных устройств. Первичные и вторичные обмотки трансформаторов — это тоже катушки, только индуктивно-связанные вместе. Катушки неизменной индуктивности в составе колебательных контуров и перестраиваемые вариометры. В конце концов, сдвоенные дроссели фильтров синфазных и дифференциальных помех. Все это — разновидности катушки индуктивности, таковой обычный, казалось бы, вещи. Давайте, но, разглядим главные ее разновидности более пристально.
Катушки связи (трансформаторная связь)
Две и поболее катушек, размещенные друг относительно друга так, дабы вести взаимодействие своими магнитными полями (время от времени катушки включены вместе с конденсаторами). Так осуществляется трансформаторная связь между каскадами, цепями и контурами. Две и поболее цепей делятся с помощью таких катушек по неизменному току.
К примеру, усилитель звуковой частоты имеет драйверный и выходной каскады, которые можно поделить методом использования трансформаторной связи. Таким незатейливым методом могут быть связаны база выходного каскада и цепь коллектора предшествующего каскада акустического усилителя. Тут не так принципиальна высочайшая добротность, как для резонансных цепей, потому обмотки трансформаторов связи обычно мотают огромным количеством витков и узким проводом, добиваясь головного — высочайшей обоюдной индукции связываемых цепей.
Катушки колебательных контуров
Как отмечалось выше, одно из главных применений катушки индуктивности — включение вместе с конденсатором. Катушка с конденсатором образует колебательный контур, владеющий своей резонансной частотой колебаний.
Требования к контурным катушкам индуктивности в плане добротности очень высоки. К тому же контурная катушка должна владеть довольно высочайшей температурной стабильностью. Потому контурные катушки резонансных контуров изготавливают, обычно, из довольно толстого провода, по сопоставлению с катушками связи. На базе колебательных контуров работают разные осцилляторы, передатчики и приемники.
Вариометром именуется катушка с перестраиваемой индуктивностью. Такие катушки полезны для регулировки резонансной частоты настраиваемых колебательных контуров. Две части катушки соединены последовательно и размещены так, дабы одна из частей могла бы на физическом уровне отодвигаться либо поворачиваться относительно другой. Одна часть недвижна (типичный статор вариометра), другая — подвижный ротор снутри статора, его можно крутить.
Либо другой вариант — одна часть катушки при необходимости просто отодвигаться от другой. Вариометр может быть совершенно без сердечника либо, например, две части катушки могут быть навиты на ферритовом сердечнике, на котором катушки можно раздвигать либо имеется возможность регулировать зазор в самом магнитопроводе.
Вообщем конструкции вариометров многообразны, но принцип один — изменение общей индуктивности катушки методом конфигурации обоюдного расположения ее частей (изменяется взаимоиндукция частей, поэтому меняется и общая индуктивность вариометра). Индуктивность катушки-вариометра перестраивается в разы.
Свойство катушки препятствовать изменению тока через ее провод применяется в дросселях. Дроссель, как и неважно какая катушка, свободно пропускает установившийся неизменный ток, но оказывает высочайшее реактивное сопротивление току переменному либо пульсирующему. Так, включив дроссель последовательно нагрузке в цепи переменного тока, можно ограничить ток нагрузки.
Нередко можно повстречать дроссель как фильтр в цепи питания электронного устройства либо в качестве балласта газоразрядной лампы, включаемой в бытовую сеть. Сетевые дроссели изготавливают на магнитопроводах из трансформаторной стали, а для радиочастот используют феррит и пермаллой, также каркасы без сердечников. Дроссели в виде колец либо бусинок нанизывают на коммуникационные кабели для угнетения синфазных ВЧ помех.
Сдвоенный дроссель
Питание к нагрузкам от сети подается как минимум по двум проводам, тут то и встречаются сдвоенные дроссели. Сдвоенный дроссель представляет собой две катушки, намотанные встречно либо согласованно на один общий сердечник либо не ферромагнитный каркас. Встречная намотка помогает фильтровать синфазные помехи в двухпроводной сети, а согласованная намотка — применяется для препятствования помехам дифференциальным.
Такие двойные катушки нередко встречаются во входных цепях блоков питания, в акустической технике и на цифровых линиях. Они защищают устройство от попадания в него частотного шума из сети, а сеть — от паразитных высокочастотных сигналов, генерируемых рабочими цепями устройства. Сдвоенные дроссели для низкочастотных сетевых цепей имеют сердечники из трансформаторной стали, а для высокочастотных — ферритовые сердечники либо вообщем не имеют сердечников.
Если Для вас приглянулась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в соц сетях. Это сильно поможет развитию нашего веб-сайта!
