1.4. Устройство маломощных дросселей переменного тока

Дроссель любого типа и конструкции состоит в основном из катушки, намотанной изолированным проводом или фольгой, и сердечника из ферромагнетика. Как правило, в магнитопроводах дросселей есть поперечные зазоры — прокладки из немагнитного материала.

Характерным для броневых дросселей является наличие в них лишь одной обмотки (рис. 1.1, а, г, д). Стержневые дроссели (рис. ) делают с двумя или одной катушкой. В тороидальных дросселях обмотка распределяется по всефу периметру сердечника (рис. 1.1, в).

Крепление дросселя к шасси прибора чаще всего осуществляется с помощью обжимной обоймы, стягивающей сердечник и имеющей вид скобы (рис. ). Эту обойму лучше всего изготовлять из немагнитного материала. При магнитном материале шунтируется зазор, что ведет к изменению индуктивности дросселя. Заметим, что при металлических креплениях резко возрастают потери в дросселе, поэтому крепления иногда делают из пластмассы.

Для обеспечения надежной работы и защиты от влаги дроссели пропитывают и покрывают разными лаками и компаундами: КГМС, 100 АСФ и др. Для работы в тяжелых условиях, особенно при повышенной влажности, дроссели заливают компаундами или эпоксидными смолами, а в некоторых случаях обволакивают эпоксидными смолами. Сердечники дросселей показаны на рис. 1.4. Их изготовляют из электротехнических сталей или из ферритов.

По геометрической форме они могут и отличаться от приведенных на рисунке.

Для изготовления магнитопроводов дросселей радиоэлектронной аппаратуры широко применяются электротехнические текстурованные холоднокатаные стали марок и .

Рис. 1.4. Магнитопроводы дросселей: а, б, в — штампованные наборные (броневой, стержневой и тороидальный); г, д, е — ленточные (броневой, стержневой и тороидальный): а — базисный размер дросселя; b — ширина ленты или толщина пакета; h и с — высота и ширина окна; — длина немагнитного зазора; d — внутренний диаметр торонда.

Для уменьшения в сердечниках потерь на вихревые токи их изготовляют из тонких листов стали. Листы, однако, не должны быть чрезмерно тонкими, так как с уменьшением толщины увеличиваются потери на гистерезис. Для различных частот различна оптимальная толщина листа. Например, при 50 гц оптимальна толщина , а для частоты 400 гц — толщина .

Для работы при высоких частотах, порядка нескольких тысяч герц, сердечники, сделанные из листовой стали, непригодны. В этих случаях применяют обычно ферритовые сердечники.

В соответствии с ГОСТ 802—68 все электротехнические стали можно разбить на три группы:

1) горячекатаные марок

2) холоднокатаные текстурованные марок ;

3) холоднокатаные малотекстурованные с малыми потерями марок ;

Перспективным ферромагнетиком для изготовления сердечников является холоднокатаная сталь марки и супермандюр . Эти материалы имеют большую величину магнитной индукции насыщения, чем обычные холоднокатаные стали, что позволяет значительно уменьшить вес дросселей, и в основном могут применяться лишь для ленточных магнито-проводов, так как имеют резко ухудшенные магнитные свойства в направлении, перпендикулярном прокату.

Сердечники дросселей изготовляют наборными, состоящими из отдельных штампованных плоских пластин, и ленточными, состоящими из ленточной стали.

Габариты дросселей с ленточным магнитопроводом из холоднокатаной стали на 5—10% меньше габаритов соответствующих дросселей с наборным магнитопроводом благодаря лучшему использованию специфических магнитных свойств холоднокатаной стали — ее текстуры, В настоящее время большинство предприятий применяют ленточные сердечники.

Сердечник дросселя должен иметь возможно больший коэффициент заполнения его объема магнитным материалом. Практически этот коэффициент зависит от степени сжатия сердечника, от толщины изоляции и достигает при применении стали толщиной мм значения от 0,9 до 0,93, а толщиной 0,15 — от 0,87 до 0,9.

Сердечники дросселей с частотой выше 2400 гц изготовляют из ферритов. Они бывают самой разнообразной конфигурации. Некоторые из них приведены на рис. 1.5. Наибольшее применение для дросселей получили марганец-цинковые и никель-цинковые ферриты.

Форма поперечного сечения стержня сердечника в большинстве случаев прямоугольная или круглая. Исследования показывают, что при изменении отношения (рис. 1.4) в пределах параметры дросселя при равном весе изменяются незначительно. Для дросселей малой мощности отношение желательно иметь не более двух.

При этом магнитопровод имеет наименьший вес.

В последние годы для изготовления дросселей радиоэлектронной аппаратуры применяют стандартные сердечники, предназначенные для маломощных трансформаторов. Как показали расчеты, иногда это приводит к неоптимальности дросселей.

Обмотки дросселей радиоэлектронной аппаратуры обычно делают из круглого медного провода диаметром от 0,06 мм до нескольких миллиметров с эмалевой изоляцией. В последнее время широкое применение для обмоток дросселей находит оксидированная алюминиевая фольга толщиной от 0,05 до 0,15 мм и шириной от 5 до 500 мм.

Рис. 1.5. Магнитопроводы из феррита.

Число витков обмотки дросселя может достигать 40000 при диаметре провода 0,1 мм. Как правило, все витки дросселя соединены последовательно и образуют только одну цепь. Напряжение на зажимах обмотки обычно не превышает 250 в. Плотность тока в обмотке зависит от мощности и размеров дросселя и условий его эксплуатации. Она обычно лежит в пределах от 1,5 до .

Обмотки броневых и стержневых дросселей представляют собой прямоугольные катушки, насаживаемые на сердечник. Обмотки можно разделить на каркасные и бескаркасные. Первые наматывают на каркас с боковыми щечками или на гильзу (рис. 1.6). Каркас — сборный из гетинакса или текстолита, либо прессованный из пластмассы. Сборные каркасы применяют лишь при мелкосерийном производстве аппаратуры. При намотке на каркас со щечками изоляционные прокладки распределяют равномерно по толщине катушки. Их число выбирают в зависимости от заданной величины напряжения — одна прокладка на каждые 150—200 в. Намотка провода на каркас осуществляется двумя способами [78]:

а) беспорядочно «вразброс» или «внавал»;

б) рядами, виток к витку, с прокладками слоев изоляции, например бумаги, между соседними рядами.

Намотка «внавал» может быть рекомендована для изготовления обмоток с большим числом витков и только на каркасе с боковыми щечками. Намотка дросселя рядами с изолирующими слоями между ними производится на гильзах. При намотке рядами тонких проводов получается малый коэффициент заполнения (порядка ), что крайне нежелательно, особенно для малых дросселей.

Рис. 1.6. Каркасы для обмоток дросселей: а — прессованный из пластмассы; б — сборный, со щечками; в — гильзы.

Бескаркасная или галетная обмотка изготовляется на специальных станках, на оправках. Витки скрепляются между собой клеем БФ. После сушки катушка иногда обволакивается эпоксидной эмалью типа что придает ей монолитность и хорошую влагостойкость.

Выводы в дросселе открытого исполнения (лепестки) закрепляют чаще всего на щечке каркаса или непосредственно на обмотке. Если же дроссель с кожухом, то лепестки при негерметизированной конструкции располагают на специальной колодочке, запрессованной в заливочную массу.

Для выводов концов обмоток герметизированных конструкций либо используют проходные изоляторы, либо выводы укрепляют на плате из пластического изоляционного материала. Один из выводов обмотки должен маркироваться точкой или звездочкой, указывающей начало обмотки. Это нужно делать потому, что в ряде случаев дроссель необходимо подключать в схему совершенно определенным образом.