ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к домашней работе на тему «Расчёт катушек индуктивности»

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени академика С.П. КОРОЛЕВА

Факультет «Инженеров воздушного транспорта»

Кафедра Электронные системы и устройства

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к домашней работе на тему:

«Расчёт катушек индуктивности»

 

Студент: Валиев С.Э. гр.3203

Вариант №3

Проверил: Макарычев Ю.И.

 

 

Самара 2012

Оглавление

1.Задание. 3

2.Расчёты. 5

Нахождение индуктивности L_к 5

Выбор материала каркаса. 5

Катушка индуктивности, определение, основные параметры.. 5

Расчёт индуктивности катушки с учетом сердечника. 6

Определение числа витков. 7

Определение оптимального диаметра провода. 7

Учёт влияния экрана. 9

Расчёт собственной ёмкости катушки. 9

Потери в диэлектрике. 10

Сопротивление току высокой частоты.. 10

Потери, вносимые сердечником.. 11

Расчёт добротности. 11

Расчёт Т.К.И. 11

Выбор конденсатора. 12

Определение Т.К.Ч. расчётного колебательного контура. 12

Вывод. 13

Список использованной литературы: 14

 

 

1.Задание.

Рассчитать индуктивность колебательного контура на резонансной частоте f₀ ⁼ 4,0 МГц при условии, что ёмкость С_k = 120 пФ. Выбрать материал и размеры каркаса, тип намотки. Определить число витков и оптимальный диаметр провода. Вычислить собственную ёмкость и добротность, температурный коэффициент индуктивности (Т.К.И.) и температурный коэффициент частоты (Т.К.Ч.).

Рис.1 Контур.

Тип сердечника: цилиндрический резьбовой сердечник СЦР-1

Материал сердечника: карбонильное железо Р-10.

Материал экрана: латунь ( Cu + Zn )

 

 

Рис.1

Здесь f 0-

 

Рисунок 1 – электрическая схема колебательного контура

 

Рисунок 2 – электрическая эквивалентная схема замещения катушки индуктивности

 

Где rд – активные потери в диэлектрике за счёт поляризации, rf – активные потери в проводнике на высоких частотах за счет поверхностного эффекта и эффекта близости, С0- собственная емкость (между витками), L –индуктивность катушки.

 

 

Рисунок 3 – Схема включения исследуемой катушки индуктивности.

 

 

 

Расчёты.

Нахождение индуктивности Lк Индуктивность колебательного контура – это радиокомпонент, предназначенный для… Зная резонансную частоту f0 и ёмкость Ск , можно рассчитать индуктивность Lк по формуле: …

Выбор материала каркаса

Для ультрафарфора ТКЛР =

Катушка индуктивности, определение, основные параметры

Рис.4   Dс- диаметр сердечника,

Расчёт индуктивности катушки с учетом сердечника

Зная тип и материал сердечника можно рассчитать индуктивность катушки: , где μд - действующая магнитная проницаемость материала сердечника, её… μ=μн кμ к , где (μн, кμ, и к определяются по таблицам и графикам , причём и .

Определение числа витков

Значение L0 определяется по следующей формуле (из Петрова)   =

Определение оптимального диаметра провода

Оптимальный диаметр проволоки катушки индуктивности рассчитывают при помощи вспомогательного коэффициента: , d - диаметр провода без изоляции ; Используя эмалевую изоляцию провода типа… z = 0.1d= 0.1*0,8*√(4*106)=200 k = 4.7

Учёт влияния экрана

   

Расчёт собственной ёмкости катушки

Расчет собственной емкости однослойных катушек удобнее производить по эмпирической формуле: С0 = kk1D k и k1 можно определить по графикам k=0,4 k1=1,2 Тогда С0 = 0,4*1,2*1=0,48 пФ

Потери в диэлектрике

Потери в диэлектрике можно определить по следующей формуле:

r_д = 0,25*f^3*С_0*L² *tgδ_Д*10^-12

tgδ для Р-10 равна 0,07

Потери в диэлектрике будет равна

r_д = 0,25 *(4*10⁶)³*0,48*10^-12 *(6.757*10^-6 )² *10^-12* 0,07 = 23,241*10^-18 Ом

Сопротивление току высокой частоты

   

Потери, вносимые сердечником

rс = 2πL(δг*kμ*H+δв*kμ*f+δп) Предположим, что катушка находится в радиоприемнике, тогда Н=0: rс = 2πL(δв*kμ*f+δп)

Расчёт добротности

Добротность К.И. можно найти по следующей формуле:

 

, где r=r_с + r_э + r_д + r_f

Подставяя числовые данные в уравнение получаем:

Q = (2·3.14·4·106·6.757·10-6) / (78.29·10-9+1.088+23.241·10-18+2.817·10-7) = 156

Расчёт Т.К.И.

Т.К.И. = Т.К.μн + Т.К.Л.Р.кар + Т.К.Л.Р.Cu , находим из справочника ТКμн =150 ·10-6 Т.К.И.= (150 ·10-6 + 8,5·10-6 + 17,5·10-6) = 176·10-6 град-1

Выбрали керамический конденсатор К10

 

Определение Т.К.Ч. расчётного колебательного контура

 

ТКЧ =

 

 

Вывод

В данной работе были получены навыки обработки данных с колебательными контурами, изучение свойств, различных характеристик, зависимости одного элемента от большинства параметров, а так же их влияние на рабочее состояние, в итоге был выбран по имеющимся параметрам окончательный вариант типа катушки индуктивности и получили следующие характеристики:

 

L_k = 0.132 мкГн

L = 6.757 мкГн

N = 15

d_изол = 0.833 мм

L_эк = 0,6041 мкГн Гн

r_экр = 2,817*10^-7 Ом

C₀ = 0.48 пФ

r_д = 23,241*10^-18 Ом

r_f = 1.088 Ом

r_c = 78,29·10^-9 Ом

Q = 156

ТКИ = 176*10^-6 град^-1

ТКЧ = -13*10^-6 град^-1

Конденсатор: К10 – 2Е – М150 – 47 пФ +/-10% ОЖ.460.034.ТУ

 

Список использованной литературы:

1. Зеленский А.В., Макарычев Ю.И. Радиокомпоненты дискретной и

функциональной электроники: Учебное пособие. -Куйбышев: Куйбышевский авиационный институт, 1986.

2. Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. Изд.2-е , перераб. И доп. М., «Энергия», 1977.

3. Краткий справочник конструктора РЭА. / Под ред. Р. Г. Варламова. М: Сов. радио, 1973.

4. К.С. Петров «Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника» Питер

5. Сидоров И.Н. Индуктивные элементы радиоэлектронной аппаратуры. Справочник: – М.: Радио и связь, 1992.