חישוב משרנים. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

חישוב משרנים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / חובב רדיו מתחיל

כל מוליך נושא זרם יוצר שדה מגנטי סביב עצמו. היחס בין השטף המגנטי של שדה זה לזרם שיוצר אותו נקרא השראות. השראות של חתיכת מוליך ישרה היא קטנה ומסתכמת ב-1 ... 2 μH למטר אורך, תלוי בקוטר החוט (למוליכים דקים יש השראות גדולה). תוצאות מדויקות יותר ניתנות על ידי הנוסחה

היכן אורך החוט; d הוא הקוטר שלו. יש לקחת את שני הגדלים במטרים (תחת סימן הלוגריתם זה מותר בכל, אבל באותן יחידות), השראות תתברר במיקרו-הנרי. כדי להקל על החישובים, אנו נזכיר שהלוגריתם הטבעי של כל מספר הוא פי 2,3 מהלוגריתם העשרוני (אשר ניתן למצוא באמצעות טבלאות, כלל שקופיות או מחשבון), כלומר Inx \u2,3d XNUMXlgx.

למה נתנו את הנוסחה הזו? בואו נסביר עם דוגמה.

תנו למסקנות של אלמנט רדיו כלשהו להיות באורך של 4 ס"מ בקוטר של 0,4 מ"מ. בואו נחשב את השראות שלהם:

2,3lg100 = 4,6 ו-0,2-0,04-3,6 = 0,03 (עיגול).

אז, השראות של כל פין קרובה ל-0,03 uH, וההשראות של שני הפינים היא 0,06 uH. עם קיבול של 4,5 pF בלבד (וקיבול ההרכבה יכול להיות יותר), השראות זו יוצרת מעגל נדנוד המכוון לתדר של 300 מגה-הרץ - זכור את הנוסחה של תומסון:

f = 1/2π√LC.

לכן ב-VHF אי אפשר לבצע התקנה עם חוטים ארוכים ולהשאיר מובילים ארוכים של חלקים.

כדי להגביר את השראות, המנצח מקופל לטבעת. השטף המגנטי בתוך הטבעת גדל, וההשראות גדלה בערך פי שלושה:

L = 0,27πD(ln8D/d-2).

כאן D הוא קוטר הטבעת, המידות זהות. עלייה נוספת בהשראות מתרחשת עם עלייה במספר הסיבובים, בעוד שהשטפים המגנטיים של סיבובים בודדים לא רק מצטברים, אלא גם משפיעים על כל שאר הסיבובים. לכן, השראות גדלה בריבוע של מספר הסיבובים. אם יש N סיבובים בסליל, יש להכפיל את השראות המתקבלת עבור סיבוב אחד ב-N².

חישוב משרנים

עבור סליל גלילי חד-שכבתי עם אורך גדול בהרבה מקוטר D (איור 23), השראות מחושבת בצורה מדויקת למדי על ידי הנוסחה

נגזר אך ורק עבור סולנואיד ארוך מאוד או טורוס. כל הממדים כאן הם במערכת SI (מטרים, הנרי), μ0 = 4π 10-7 H/m - קבוע מגנטי; S = πD2/4 - שטח חתך של הסליל; μ - חדירות מגנטית יעילה של המעגל המגנטי. עבור מעגלים מגנטיים פתוחים, זה הרבה פחות מהחדירות של החומר עצמו. לדוגמה, עבור מוט אנטנה מגנטי עשוי פריט בדרגה 600NN (חדירות מגנטית 600) ובקושי מגיע ל-150. אם אין מעגל מגנטי, μ = 1.

נוסחה זו נותנת תוצאות מדויקות מאוד עבור סלילים טורואידים, ו מתאים להיקף המעגל המגנטי הטבעתי, הנמדד לאורך קו המרכז שלו. הפורמולה מתאימה גם לשנאים בתדר נמוך הכרוך במעגל מגנטי בצורת W (איור 24).

חישוב משרנים

במקרה זה, S = ab הוא שטח החתך של המעגל המגנטי, ו - זהו האורך הממוצע של קו השדה המגנטי, המוצג באיור באמצעות הקו המקווקו. עבור מעגלים מגנטיים סגורים מורכבים ללא פער, כמו עבור טבעות פריט, והוא נלקח שווה לחדירות המגנטית של החומר. פער קטן מקטין מעט את μ. ניתן לקחת בחשבון את השפעתו על ידי הגדלת אורך קו השדה המגנטי לפי δμ, כאשר δ הוא רוחב הפער, μ הוא החדירות המגנטית של חומר הליבה.

כפי שאתה יכול לראות, השראות כמעט אינה תלויה בקוטר החוט. עבור סלילים בתדר נמוך, קוטר החוט נבחר על סמך צפיפות הזרם המותרת, עבור מוליכים נחושת 2 ... 3 אמפר לממ"ר של קטע המוליך. במקרים אחרים, במיוחד עם סלילי RF, המטרה היא להשיג התנגדות מוליך מינימלית על מנת להגדיל את גורם האיכות (היחס בין התנגדות אינדוקטיבית לאקטיבית).

לשם כך, נראה שיש להגדיל את קוטר החוט, אך אז אורך הפיתול גדל, מה שמפחית את השראות, ועם סידור סיבובים קרוב ורב-שכבתי, ההשפעה של "עקירת" הזרם מ הפיתול הוא ציין, אשר מגביר את ההתנגדות. ההשפעה דומה לתזוזה של זרם בתדרים גבוהים בכל מוליכים, לפיה הזרם זורם רק בשכבת עור דקה ליד פני השטח של המוליך. עובי שכבת העור יורד והתנגדות החוט עולה ביחס לשורש הריבועי של התדר.

לפיכך, כדי לקבל את גורם ההשראות והאיכות הרצויים, אין כלל צורך לבחור את החוט העבה ביותר. לדוגמה, אם סליל חד-שכבתי (ראה איור 23) מפותל עם סיבוב חוט עבה כדי להסתובב או דק פי שניים כמו חוט, אך עם שלב השווה לקוטר החוט, השראות תישאר זהה ומקדם האיכות כמעט ולא יקטן. גורם האיכות גדל עם העלייה יחד עם קוטר החוט מכל גדלי הסליל, בעיקר הקוטר שלו.

כדי להשיג את גורם האיכות וההשראות המרביים, כדאי יותר להפוך את הסליל לקצר, אך גדול בקוטר, עם היחס D/ בערך 2,5. השראות של סלילים כאלה מחושבת בצורה מדויקת יותר על ידי הנוסחה האמפירית (שנבחרה אמפירית)

, כאשר המידות נלקחות בסנטימטרים, וההשראות מתקבלת במיקרו-הנרים. זה מוזר שאותה נוסחה חלה על סליל שטוח ספירלי או סל (איור 25).

חישוב משרנים

כ-D לוקחים את הקוטר הממוצע:

D = (Dmax + Dmin)/2

אלא כמו - רוחב מתפתל,

= (Dmax - Dmin)/2.

חישוב משרנים

השראות של סליל רב שכבתי חסר ליבה (איור 26) מחושבת על ידי הנוסחה

כאשר הממדים מוחלפים בסנטימטרים, וההשראות מתקבלת במיקרו-הנרים. עם סלילה רגילה צפופה, גורם האיכות אינו עולה על 30 ... 50, סלילה "רופף" (בתפזורת, אוניברסלי) נותן ערכים גבוהים של גורם האיכות. אפילו טוב יותר הוא הפיתול ה"סלולרי", שכעת כמעט נשכח. בתדרים של עד 10 מגה-הרץ, גורם האיכות עולה בעת שימוש בחוט ליץ - חוט מעוות מהרבה ורידים מבודדים ודקים. לחוט הליץ יש משטח כולל גדול יותר של החוט, שדרכו למעשה זורם הזרם עקב אפקט העור, ולכן, יש פחות התנגדות בתדירות גבוהה.

גוזם מגנודיאלקטרי מגביר את השראות עד פי 2-3, תלוי בגודל הגוזם. עלייה גדולה עוד יותר בהשראות מסופקת על ידי מעגלים מגנטיים סגורים או סגורים חלקית, למשל, בצורת סיר. במקרה זה, עדיף להשתמש בנוסחה הקפדנית עבור הסולנואיד או הטורוס (ראה לעיל). גורם האיכות של סליל במעגל מגנטי סגור נקבע לא כל כך על ידי החוט אלא על ידי הפסדים בחומר הליבה.

בסוף הפרק, אנו מציגים כמה נוסחאות שימושיות לחישוב ההתנגדות הפעילה של חוטים. קל למצוא את ההתנגדות הליניארית (למטר אורך) של חוט נחושת בזרם ישר ובתדרים נמוכים (אוהם / מ') לפי הנוסחה

FL = 0,0223/d2,

כאשר d הוא קוטר החוט, מ"מ. עובי העור עבור נחושת (מ"מ) הוא בערך 1/15√f (MHz). שימו לב: כבר בתדר של 1 מגה-הרץ, הזרם חודר לחוט לעומק של 0,07 מ"מ בלבד! במקרה שבו קוטר החוט גדול יותר מעובי שכבת העור, ההתנגדות גדלה בהשוואה להתנגדות DC. ההתנגדות הליניארית של החוט בתדירות גבוהה מוערכת על ידי הנוסחה

R = √f/12d (מ"מ).

למרבה הצער, לא ניתן להשתמש בנוסחאות אלה כדי לקבוע את ההתנגדות הפעילה של סלילים, מכיוון שבשל השפעת הקרבה של הסיבובים, מתברר שהיא גדולה עוד יותר.

זה הזמן לתת תשובות למשימות הראשונות שניתנו בסעיפים הקודמים. בעיה מ הקדמות ("רדיו", 2002, מס' 9, עמ' 52): מהו משך הפולסים של יחידה (בהתייחס לתקופה) במוצא האלמנט הלוגי (איור 2), אם הוא עובר במתח של 2 וולט, ואות סינוסואידאלי עם משרעת 4 וולט?

חישוב משרנים

קל וברור יותר לפתור בעיה זו בצורה גרפית - יש צורך לצייר סינוסואיד עם משרעת של 4 V בצורה מדויקת ככל האפשר ולשרטט קו אופקי ישר ברמת סף המיתוג של האלמנט, כלומר 2 V (איור 27).

חישוב משרנים

האלמנט יחליף בזמנים התואמים לנקודות החיתוך של הסינוסואיד עם הקו הזה. כעת ניתן למדוד את משך הפולסים המתקבלים (מסומנים בקווים עבים) בעזרת סרגל - זה יהיה 1/3 מהתקופה.

בציר האופקי של הגרף, רצוי לדחות לא את הזמן, אלא את שלב התנודה φ. התקופה המלאה היא 360° וזמני המיתוג נמצאים מתוך המשוואה 4sinφ = 2 או sinφ =1/2 (היא משווה את ערך המתח המיידי לסף המיתוג). פתרונות למשוואה: φ = 30°, 150° וכו'. הפרש הפאזות בין רגעי המיתוג הוא 150 - 30 = 120°, משך הפולס ביחס לתקופה יהיה 120/360 = 1/3. לפיכך, ניתן לפתור את הבעיה באופן אלגברי, אך קל להתבלבל בפתרון רב הערכים של המשוואה עבור φ, כך שציור גרף התברר כמועיל מאוד. גם אם לא תנסו לשרטט את הגרף בצורה מדויקת, נקבל ממנו הערכה משוערת, ומתוך פתרון משוואה אלגברית - תוצאה מדויקת.

כעת הבעיה השנייה שהוצעה בסוף הסעיף הראשון: מדידות הסוללה הראו EMF של 12 V וזרם קצר חשמלי של 0,4 A. איזו נורה כדאי לי לקחת כדי שהאור יהיה כמה שיותר בהיר? קבע את ההתנגדות הפנימית של הסוללה:

r \u3d E / lK12 \u0,4d 30 / XNUMX \uXNUMXd XNUMX אוהם.

על מנת שהאור יהיה בהיר ככל האפשר, יש לשחרר כוח מרבי על נורת המנורה (לא מתח, ולא זרם, אלא כוח, אשר לאחר מכן מומר לחום: Q \u6d P t). זה קורה כאשר התנגדות העומס שווה להתנגדות הפנימית של המקור: R \u0,2d g. מכל הנורות הרשומות, רק אחת עומדת בתנאי זה - אנו מוצאים את ההתנגדות שלה לפי חוק אוהם: 30 V / 6 A \u0,2d XNUMX אוֹם. היא תהיה הכי מבריקה. שימו לב גם שישתחרר עליו מתח של XNUMX V ויזרום זרם של XNUMX A, כלומר, המנורה תאיר במצב המומלץ עבורה.

מחבר: V.Polyakov, מוסקבה

ראה מאמרים אחרים סעיף חובב רדיו מתחיל.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מצלמה רעולי פנים 03.11.2008

חברה אמריקאית אחת השיקה מסיכת צלילה עם מצלמה דיגיטלית מובנית.

המכשיר ברזולוציה של עד חמישה מגה פיקסל יכול לעמוד בצלילה לעומק של 30 מטר ומסוגל להקליט קטעי וידאו קצרים בנוסף לתמונות. במקום עינית משתמשים במשקפי מסכה שעל המשקפיים שלהן מוחלים צלבי מכוון.

עוד חדשות מעניינות:

▪ היברידית אדם-עכבר

▪ קטנוע סגווי Ninebot RC

▪ אנטי נתב Cyborg Unplug

▪ שמש מלאכותית לטירול

▪ שבב DDR4 מבוסס על טכנולוגיית 10nm מדור שלישי

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר ניסויים בכימיה. בחירת מאמרים

▪ מאמר טיימיר קורא לך. ביטוי עממי

▪ מאמר אילו פינגווינים חיים בטמפרטורות מעל 20 מעלות צלזיוס כל השנה? תשובה מפורטת

▪ מאמר אספרגוס אופיסינליס. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר מייבש. מתכונים וטיפים פשוטים

▪ כתבה הכרטיס נמצא בחפיסה עירובת. פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

הערות על המאמר:

חבר השופטים
תודה, מאמר טוב!

גאן
פשוט, נוח, פרקטי. תודה.

מרקלוב יו.אס.
תודה לך!

נייל, Valievnil@mail.ru
תודה, כמובן, מאמר מאוד מעניין! אבל עדיין נותרו שאלות! כשמתפתלים משרן בבית על ליבה בצורת w העשויה מלוחות ШI או ШП, נתקלים בפער לא מגנטי שיש לבחור, אך בנוסחאות המוצעות לחישובים הוא לא נלקח בחשבון ואינו מוצג בשום מקום. ואיך הפער הלא-מגנטי הזה משפיע על השראות הסליל ובאיזה כיוון כאשר הוא עולה או יורד, כמו גם מה הסובלנות שלו מ... ועד ל... במסננים של מערכות אקוסטיות עד כה, לא אודה מאוד על המידע, ואם תשלח אותו לכתובתי, אז כפליים! שוב תודה.

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר