Proč potřebujete tlumivku v napájecím zdroji

Co je to škrticí klapka a jaký je princip její činnosti

Pro stabilní provoz některých elektrických obvodů je vyžadován vyhlazený proud v elektrickém obvodu. Tento článek se bude zabývat tématem – co je škrticí klapka. Bude uvedena definice tohoto prvku, budou popsány odrůdy, princip fungování, zařízení a také různá schémata připojení.

Zařízení

Induktor je zastaralý název, nyní spíše známý jako induktor, v jádru je to součást elektrického obvodu, spirálová, spirálová nebo spirálová cívka vinutého izolovaného vodiče, která má značnou indukčnost s relativně malou kapacitou a nízký aktivní odpor. V důsledku toho, když cívkou protéká střídavý elektrický proud, je pozorována její významná setrvačnost. Skládá se z následujících prvků:

1. Cívka, na které je navinutý izolovaný měděný nebo hliníkový drát. Většinou se používá měděný drát. Hliník se používá v low-end a low-end součástkách pro snížení nákladů na výrobu zařízení a snížení jeho konečné ceny.
2. feritové jádro. Používají se také jádra z dielektrických materiálů, která při interakci s elektrickým proudem mění své vlastnosti.
3. Připojování kontaktů.

Zařízení tlumivky je velmi podobné transformátoru. Hlavním rozdílem je přítomnost pouze jedné řady vinutí. Tlumivky lze také rozbalit. Taková zařízení se používají ve vysokofrekvenčních obvodech.

Cívka může být také vyrobena bez magnetického jádra instalovaného uvnitř. Zařízení bez jádra jsou objemnější, protože tato konstrukce vyžaduje mnohem více závitů na cívce.

Běžná elektronická tlumivka má na schématu označení ve formě vlnovky. Pokud jsou tlumivky vybaveny magnetickým jádrem, pak je vlnovka doplněna přímkou.

Hlavní parametry elektrické tlumivky závisí na její indukčnosti, která se měří v Henry (“H”). Prvek má dále tyto vlastnosti: odpor při provozu ze stejnosměrného proudu, činitel jakosti, předpětí a velikost proměnného napětí.

Princip činnosti

Princip činnosti škrticí klapky lze popsat takto:

1. Induktor je umístěn v obvodu se zdrojem střídavého proudu a lampou.
2. Po zapnutí obvodu se kontrolka rozsvítí s mírným zpožděním. Tento okamžik spadá na začátek první půlvlny, která je doprovázena zvýšením proudu, poklesem napětí a výskytem magnetické indukce.
3. V době druhé půlvlny dochází k poklesu proudu a nárůstu napětí. V tomto případě je cívka plně nabitá.
4. Na třetí půlvlně je proud “tlačen” přes vinutí a indukčnost. V tomto okamžiku proud mění svůj směr.
5. Na závěrečné půlvlně zařízení zcela prochází proudem, což vede k jeho průtoku elektrickým obvodem a rozsvícení lampy. Díky tomu se lampa rozsvítí s určitým zpožděním.

Účel induktoru pro AC obvody lze popsat následovně:

1. Používá se jako omezovač proudu v elektrickém obvodu.
2. Jako saturační prvek pro stabilizátory napětí.
3. Ve formě filtru, který vyhlazuje elektrické vlnění.
4. Jako magnetický zesilovač pro stejnosměrné obvody. Pomocí prvku můžete změnit indukční reaktanci a proudové charakteristiky samotného obvodu.

Všechny tyto vlastnosti a vlastnosti škrticích zařízení se využívají v elektrotechnice a elektronice při návrhu různých zařízení a zařízení.

Odrůdy

V současné době se používají následující typy elektrických tlumivek:

1. Rozvinutý. Bezcívková elektromagnetická tlumivka je feritový kroužek, kterým prochází vodič. Má velkou vnější podobnost s konvenčním rezistorem. Hlavním účelem zařízení je potlačit vysokofrekvenční rušení.
2. Pro střídavý proud. Navrženo pro vytvoření reaktivního a indukčního odporu, filtr zvlnění proudu v měničích napětí.
3. Vyhlazování. Elektronická vyhlazovací tlumivka se používá ke snížení proměnné části napětí nebo proudu na vstupní a výstupní části elektrického obvodu. Taková zařízení se používají v proudových měničích. Vyhlazovací tlumivky jsou zapojeny do série se zátěží, čímž dochází k vyhlazení proměnné části proudu, přičemž jím prochází pouze přímá složka lineárního proudu. Charakteristickým rysem těchto prvků je velká indukčnost.
4. Saturace. Saturační tlumivka se používá pro střídavé obvody jako indukční regulátor reaktance. Hlavním rozdílem mezi zařízením je přítomnost 2 vinutí: pracovní, pro připojení ke střídavému proudu a ovládání, které je připojeno přímo k obvodu DC. Pro činnost takového zařízení se používá varianta nelinearity křivky magnetického obvodu. Jinými slovy, regulace stejnosměrného proudu závisí na velikosti magnetizace jádra.

Moderní elektrotechnika vyžaduje výrazné snížení celkových parametrů prvků elektrického obvodu. Na obvodech povrchové montáže se za podmínky velkého vytížení dílů používají tzv. čipové filtry. Takové prvky nemají drát. Cívka je vytvořena z několika vrstev feritu. Hlavním účelem čipových filtrů je snížit vysokofrekvenční šum na složitých elektronických obvodech.

Kromě toho existují odpalovací zařízení. Používají se jako omezovače brzdného a rozběhového proudu elektromotorů. V elektrice se pro spuštění výkonného elektromotoru používají třífázové odrůdy. Vyznačují se velkým množstvím indukčnosti.

Výpočet charakteristik

Elektrická škrticí klapka má na těle označení s jeho hlavními charakteristikami. Pokud však neexistuje žádné označení nebo se předpokládá nezávislá výroba zařízení, je nutné provést předběžný výpočet hlavních parametrů zařízení. Jak takový výpočet provést, bude popsáno níže.

Při výpočtech se pro výpočet indukčnosti použije jednoduchý vzorec:

Pro potvrzení správnosti vypočteného počtu závitů můžete použít tester v režimu měření indukčnosti. To pomůže potvrdit správnost určení požadovaného počtu otáček.

Schéma zapojení

Tlumivky se často nacházejí v napájecích zdrojích a svítidlech se zářivkami. Připojení k indukčnímu obvodu pro takové možnosti bude uvedeno dále v článku.

Zářivka

V takovém obvodu působí induktor jako spouštěcí a vyhlazovací zařízení. Je zapojen do série s lampou. Zároveň se ve spojení s ním používá také startér. S tímto připojením využívá škrticí klapka následující princip činnosti:

1. Obvodem prochází střídavý proud.
2. Studená zářivka se kvůli vysokému odporu nerozsvítí. Procházející proud nestartuje lampu, ale ohřívá její katody, a poté proudí do startéru.
3. Uvnitř startéru se pohyblivý kontakt zahřívá. Po zahřátí kontakt uzavře obvod.

Během ohřevu katod a startéru dochází k akumulaci proudu v obvodu induktoru. Když je startér uzavřen, proud je vytlačen induktorem a samotný startér se vybije. Při vybíjení se elektrony na katodách výbojky uvádějí do pohybu. Dostanou se do kontaktu s plynem a přitom se rozsvítí lampa. Schéma zářivky, skládající se z tlumivky, dvou startérů a dvou zářivek, je uvedeno níže.

Napájecí zdroj

Pro začínající radioamatéry často vyvstává otázka – proč potřebujeme tlumivku v napájení. Je potřeba ze dvou důvodů:

1. Pro vyhlazení proměnné složky proudu.
2. K vyhlazení pulsací.

Tlumivky v těchto blocích jsou zpravidla instalovány za diodovým můstkem přímo na výstupu, tedy již pracují na stejnosměrný proud. Při zvýšení napětí nebo zkratu induktor vyhladí významnou část zvlnění. Když je napájení stabilní, zařízení vyhlazuje vysokofrekvenční rušení tím, že do obvodu propouští pouze stejnosměrný proud bez jakýchkoliv oscilací. Takový tlumič působí i jako přídavný odpor, který výrazně snižuje napětí na výstupu můstku. Induktor a takové schéma zapojení jsou znázorněny na obrázku níže.

Проверка

Předtím jsme zjišťovali, k čemu slouží tlumivka, z čeho se toto zařízení skládá, kde se používá a na jakém principu funguje. Nyní se pokusíme zjistit, jak můžete tento prvek otestovat na výkon. Pomocí multimetru můžete vždy zkontrolovat integritu prvku a hodnotu jeho indukčnosti.

Indukčnost

Pro měření indukčnosti potřebujete tester s režimem měření tohoto parametru. Takové schopnosti multimetru jsou označeny písmeny “H” nebo “GN”. Tento parametr se měří takto:

1. Musíte nastavit multimetr na měření indukčnosti.
2. Dále se budete muset ujistit, že testované zařízení je odpojeno od elektřiny.
3. Připojte měřicí sondy ke kontaktům prvku.

Zařízení by mělo vykazovat hodnotu indukčnosti blízkou hodnotám uvedeným na obalu zařízení.

Odpor

Měření odporu pomůže zjistit stav cívky. Kontrola v tomto případě vypadá takto:

1. Plyn musí být odpojen od obvodu.
2. Přepněte tester do režimu měření odporu.
3. Připojte měřicí sondy ke kontaktům zařízení.

Nekonečně vysoký odpor bude indikovat přerušení vnitřního vinutí. Pokud neexistuje žádný odpor, znamená to zkrat. Hodnota odporu by se měla blížit charakteristikám, které jsou uvedeny na pouzdru zařízení.

Při přepnutí testeru do režimu „vytáčení“ se můžete ujistit, že nedojde ke zkratu. Pípnutí testeru bude indikovat přítomnost zkratu.

Závěr

V článku byla uvedena definice – co je elektrická tlumivka a k čemu se používá, a také jak funguje a jakými způsoby můžete zkontrolovat její výkon. Zvažovalo se také, jak vypočítat parametry zařízení při jeho vlastní montáži. Takové znalosti pomohou začínajícím radioamatérům pochopit princip fungování elektronických obvodů, včetně tlumivek různých typů a odrůd.

K čemu je induktor v napájecím zdroji?

Induktor sloužící k potlačení rušení, k vyhlazení vlnění proudu, k ukládání energie v magnetickém poli cívky nebo jádra, k oddělování částí obvodu od sebe při vysoké frekvenci se nazývá tlumivka nebo reaktor (z něm. drosseln – limit , džem).

K čemu je sytič?

Hlavním účelem induktoru v elektrickém obvodu je tedy udržet proud určitého frekvenčního rozsahu nebo akumulovat energii po určitou dobu v magnetickém poli.

Fyzicky se proud v cívce nemůže změnit okamžitě, trvá to omezenou dobu – toto ustanovení přímo vyplývá z Lenzova pravidla. Pokud by se proud skrz cívku mohl okamžitě změnit, pak by se na cívce objevilo nekonečné napětí. Samoindukce cívky při změně proudu sama tvoří napětí – samoindukční EMF. Induktor tedy zpožďuje proud.

Pokud je potřeba potlačit proměnnou složku proudu v obvodu (a rušení nebo zvlnění je jen příklad proměnné složky), pak se do takového obvodu instaluje tlumivka – tlumivka, která má významný indukční odpor pro rušivý frekvenční proud.

Zvlnění v síti se výrazně sníží, pokud je na cestě nainstalována tlumivka. Stejným způsobem je možné oddělit nebo izolovat od sebe signály různých frekvencí pracující v obvodu.

V radiotechnice, v elektrotechnice, v mikrovlnné technice se používají vysokofrekvenční proudy od jednotek hertzů po gigahertz. Nízké frekvence do 20 kHz se týkají zvukových frekvencí, následuje ultrazvukový rozsah – do 100 kHz a nakonec KV a mikrovlnný rozsah – nad 100 kHz, jednotky, desítky a stovky MHz.

Nízkofrekvenční tlumivka vypadá jako železný transformátor, jen s tím rozdílem, že je na něm jen jedno vinutí. Cívka je navinuta na jádru z transformátorové oceli, jehož desky jsou od sebe izolovány za účelem snížení vířivých proudů.

Taková cívka má vysokou indukčnost (více než 1 Gn), má značný odpor vůči jakékoli změně proudu v elektrickém obvodu, kde je instalována: pokud proud začal prudce klesat, cívka ji podporuje, pokud proud začal prudce zvýšit, cívka jej omezí, nedovolí mu náhlé nahromadění.

Jednou z nejširších aplikací pro induktory jsou vysokofrekvenční obvody. Vícevrstvé nebo jednovrstvé cívky jsou navinuty na feritových nebo ocelových jádrech, nebo se používají zcela bez feromagnetických jader – pouze plastový rám nebo pouze drát. Pokud obvod pracuje na vlnách středního a dlouhého dosahu, pak je často možné se setkat se sekčním vinutím.

Tlumivka s feromagnetickým jádrem má menší rozměry než tlumivka bez jádra o stejné indukčnosti. Pro provoz na vysokých frekvencích se používají feritová jádra nebo z magnetodielektrických kompozic, které se vyznačují nízkou vlastní kapacitou. Takové tlumivky jsou schopny pracovat v poměrně širokém frekvenčním rozsahu.

Jak jste již pochopili, hlavním parametrem induktoru je indukčnost, jako každá cívka. Jednotkou měření tohoto parametru je henry a označení je Hn. Dalším parametrem je elektrický odpor (na stejnosměrný proud), měří se v ohmech (Ohm).

Dále jsou to charakteristiky jako dovolené napětí, jmenovitý proud předpětí a samozřejmě faktor jakosti, extrémně důležitý parametr, zvláště u oscilačních obvodů. Různé typy tlumivek jsou dnes nejrozšířenější pro řešení široké škály technických problémů.

Takže podle jejich účelu se elektrické tlumivky dělí na:

AC tlumivky pracující v sekundárních spínaných zdrojích. Cívka akumuluje energii primárního zdroje energie ve svém magnetickém poli a poté ji předává zátěži. Flyback měniče, zesilovače – používají tlumivky a někdy s několika vinutími, jako jsou transformátory. Podobně funguje magnetický předřadník zářivky, který slouží k jejímu zapálení a udržení jmenovitého proudu.

Tlumivky pro spouštění motorů – omezovače startovacích a brzdných proudů. To je účinnější než rozptyl energie ve formě tepla přes odpory. Pro elektrické pohony do 30 kW taková tlumivka svým vzhledem připomíná třífázový transformátor (třífázové tlumivky se používají v třífázových obvodech).

Saturační tlumivky používané ve stabilizátorech napětí a ferorezonančních měničích (transformátor je částečně přeměněn na tlumivku), dále v magnetických zesilovačích, kde je jádro magnetizováno za účelem změny indukčního odporu obvodu.

Vyhlazovací tlumivky používané ve filtrech pro eliminaci usměrněných zvlnění proudu. Zdroje s vyhlazovacími tlumivkami byly v době rozkvětu elektronkových zesilovačů velmi oblíbené kvůli nedostatku velmi velkých kondenzátorů. K vyhlazení vlnění po usměrňovači se měly použít tlumivky.