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.