Ювелирное обозрение

Расчет и изготовление катушки индуктивности, дросселя. Типовые электронные схемы с дросселями. Как сделать индуктор своими руками (10+)

Дроссель, катушка индуктивности – Проектирование, изготовление, применение

Изготовление дросселя

Сначала определимся с материалом магнитопровода (сердечника). Если частота больше 10 кГц, то используем ферриты, если меньше 3 кГц, то железо, если между этими значениями, то решаем, исходя из конкретных условий.

Дросселя изготавливаются с зазором в сердечнике. Правильная толщина зазора в сочетании с нужным числом витков обеспечивает нужные параметры дросселя.

Вашему вниманию подборка материалов:

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

При проектировании дросселя как минимум необходимо обеспечить:

• Нужную индуктивность,
• Допустимую магнитную индукцию, исключающую насыщение,
• Нужный диаметр обмоточного провода, подходящий под предполагаемую силу тока (обмотка с расчетным числом витков должна поместиться в окно магнитопровода).

Одним из подходов к расчету является итерационный: исходя из нужной максимальной силы тока и индуктивности, рассчитываем зазор и число витков. Исходя из числа витков, площади окна магнитопровода и плотности заполнения окна (около 0.6), определяем максимальную толщину провода, которым может быть выполнена обмотка. Проверяем, подходит ли такой провод под нужный ток. Если да, расчет окончен. Если нет, то выбираем больший магнитопровод и рассчитываем для него. В случае, если расчет дает слишком толстый провод (больше 1 кв. мм), то обмотку лучше выполнять жгутом более мелких проводов.

Формулы для расчетов:

[индуктивность дросселя, Гн] = [1.257E-9] * [площадь сечения магнитопровода, кв. мм] * [количество витков]^2 / [зазор в сердечнике, мм]

[максимальное значение индукции, Тл] = [1.257E-3] * [максимально возможная сила тока, А] * [количество витков] / [зазор в сердечнике, мм]

Для железа максимальная индукция выбирается в районе 1 Тл. Для ферритов: при частоте до 100 кГц – 0.3 Тл, при частоте выше 100 кГц – 0.1 Тл. Если необходимо снизить потери на перемагничивание магнитопровода, то максимальная индукция выбирается еще меньше.

[число витков] = [1E6] * [индуктивность, Гн] * [максимально возможная сила тока, А] / [площадь сечения магнитопровода, кв. мм] / [максимальное значение индукции, Тл]

[зазор в сердечнике, мм ] = [1.257E-3] * [максимально возможная сила тока, А] * [число витков] / [максимальное значение индукции, Тл]

Реактивное сопротивление катушки индуктивности

Идеальная катушка индуктивности не обладает классическим омическим сопротивлением, сопротивление дросселя постоянному току равно нулю. Но если к катушке индуктивности приложить переменное напряжение, то за счет периодического накопления энергии в магнитном поле и последующей отдачи ее, в цепи будет протекать конечный ток.

Причем ток через дроссель не зависит от напряжения в текущий момент, а зависит от истории изменения напряжения, то есть определяется первообразной напряжения от времени. Так, если на дроссель подано синусоидальное напряжение, то ток будет иметь форму минус косинуса. Именно благодаря такому фазовому сдвигу на идеальной катушке индуктивности не рассеивается тепловая энергия.

На реальных катушках индуктивности и в цепях вокруг них тепловая энергия, конечно, рассеивается, так как все они обладают ненулевым омическим сопротивлением. Именно на нем и рассеивается мощность.

Если рассматривать синусоидальное напряжение и оперировать понятиями действующего напряжения и тока, то можно написать формулу, напоминающую закон Ома для резисторов. [Действующий ток через дроссель] = [Действующее напряжение на дросселе] / [Z], где [Z] = (2 * ПИ * [Частота напряжения] * [Индуктивность дросселя]). Эта формула полезна при расчете индуктивных делителей переменного напряжения и фильтров высших и низших частот.

Особенности применения дросселей в схемах

Дроссели можно соединять последовательно и параллельно.

[Индуктивность последовательно соединенных дросселей] = [Индуктивность первого дросселя] + [Индуктивность второго дросселя]

[Индуктивность параллельно соединенных дросселей] = 1 / (1 / [Индуктивность первого дросселя] + 1 / [Индуктивность второго дросселя])

На рисунке приведены типовые схемы на катушках индуктивности. (А) – Индуктивный делитель переменного напряжения. [Напряжение на нижнем дросселе] = [Входное напряжение] * [индуктивность нижнего дросселя] / ([индуктивность нижнего дросселя] + [индуктивность верхнего дросселя]) (Б) – Фильтр высших частот. (В) – Фильтр низших частот.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Вот одна формула [число витков] = [1E6] * [индуктивность, Гн] * [максимально возможная сила тока, А] / [площадь сечения магнитопровода, кв. мм] / [максимальное значение индукции, Тл], по которой получается, что чем больше ток через дроссель, тем больше получается число витков — что в корне противоречит теории — чем нужен больший ток, тем должно быть меньше число витков (ЭТО Читать ответ.

А что такое E в первой формуле, прямо таки получается огромная величина индуктивности. В первой формуле правдоподобно, если индуктивность в микрогенри Если я правильно понял, то, например, E-3 означает 0.001? Читать ответ.

Инвертор, преобразователь, чистая синусоида, синус.
Как получить чистую синусоиду 220 вольт от автомобильного аккумулятора, чтобы за.

Диодные схемы. Схемные решения. Схемотехника. Частота, мощность, шумы.
Классификация, типы полупроводниковых диодов. Схемы, схемные решения на диодах. .

Понижающий импульсный источник питания. Онлайн расчет. Форма. Подавлен.
Как рассчитать понижающий импульсный преобразователь напряжения. Как подавить пу.

Простой импульсный прямоходовый преобразователь напряжения. 5 – 12 вол.
Схема простого преобразователя напряжения для питания операционного усилителя.

Сварка постоянным электрическим током получила широкое применение не только в масштабах крупных производств, но и в домашних мастерских. Современный рынок предлагает десятки (если не сотни) аппаратов для сварки с помощью электрической дуги, начиная от компактных маломощных сварочников, заканчивая промышленными высокопроизводительными агрегатами. Вне зависимости от типа оборудования, применяемого для электросварки, всех их объединяет одна проблема — неконтролируемое падение напряжение, из-за чего розжиг дуги и формирование шва становится затруднительным.

Для решения этой проблемы умельцы придумали дросель, внедряемый в цепь со сварочным оборудованием. У начинающих сварщиков сразу возникнет много вопросов: «Что это за деталь и как она функционирует? Как сделать дроссель самому на свой аппарат? Как рассчитать дроссель правильно?». В этой статье мы постараемся ответить на эти, и многие другие вопросы.

Общая информация

Для чего нужен дроссель? Эта небольшая деталь, подключенная в цепь, обеспечивает плавный розжиг дуги и поддерживает ее стабильность даже при перепадах напряжения, к тому же металл практически не разбрызгивается, шов получается более качественным, можно точно настроить аппарат и без проблем варить тонкий металл.

Принцип работы прост: дроссель пропускает через себя ток, накапливая его от сварочного аппарата. Накопленный ток как раз и используется для компенсации потерянного напряжения. Также дроссель с подмагничиванием обеспечивает нужное сопротивление тока, если напряжение слишком велико.

Совсем не обязательно покупать дроссель в магазине, тем более это далеко не дешевая покупка. Этот агрегат вполне можно смастерить самостоятельно. Его конструкция состоит из сердечника и двух обмоток с сечением, рассчитанным на работу с определенным значением постоянного тока. Именно поэтому не получится изготовить универсальный дроссель, ведь маленькая деталь не справится с мощным сварочником, и наоборот. Так что важно правильно рассчитать, сколько обмотки понадобится для работы с тем или иным напряжением.

Регулировка тока

Регулировка сварочного тока крайне важна для правильной работы и формировании качественного шва. Она может осуществляться несколькими способами:

• Регулировка тока путем изменения расстояния между элементами сварочного аппарата. Самый популярный способ. Чтобы уменьшить силу тока раздвиньте разрезанный сердечник трансформатора. Индукция несколько рассеется, и сила тока станет меньше. Чем больше сварочный агрегат, тем больше возможность регулировать ток, потому что интервал регулировки напрямую зависит от доступного размера в корпусе аппарата.
• Регулировка тока на обмотке трансформатора. Таким способом можно отсечь часть катушки, тем самым увеличив значение напряжения, пуская ток по более короткому пути. Чтобы ослабить ток путь нужно наоборот увеличить.
• Регулировка тока с помощью стальной пружины с креплением клемм через заданный интервал. Это неплохой способ регулировки, он позволяет плавно настраивать ток, но есть один существенный недостаток — пружина сильно нагревается и при этом постоянно находится под ногами у мастера, а это грубейшее нарушение техники безопасности.

Если внедрить в цепь дроссель, то решится большинство проблем, связанных с регулировкой тока. Это на первый взгляд небольшое приспособление способно в полной мере компенсировать недостающие напряжение или наоборот выполнять роль сопротивления, если напряжения слишком много. Настройка тока дросселем происходит очень плавно и сварщику не нужно держать под ногами раскаленную пружину.

Применение дросселя

Дроссель для сварки своими руками лучше всего работает на сварочных трансформаторах. Это доказывает наша практика. Дроссель быстро разжигает дугу даже при значительной потере тока, поэтому его можно без проблем использовать на даче или в цеху с нестабильным напряжением.

Отдельная особенность — это возможность использовать дроссель в паре с выпрямителем. Связка дроссель + выпрямитель способна увеличивать электродвижущую силу самоиндукции. В случае с полуавтоматом такой набор оборудования позволить легко зажечь дугу даже на значительном расстоянии от поверхности металла.

Дроссель своими руками

Теперь давайте разберемся, как дроссель для сварки своими руками можно намотать и как рассчитать дроссель. Чтобы намотать дроссель правильно, нужно досконально знать его устройство и понимать принцип работы. В разделе «Общая информация» мы кратко описали устройство и принцип действия этого прибора. Мы составили небольшую поэтапную инструкцию, следуя которой вы сможете собрать дроссель. Собранная вами деталь подойдет для использования на небольшом производстве или при домашней сварке. Итак, приступим:

1. Для начала вам нужно найти старый трансформатор, он будет нашей основой. Опытные мастера советуют брать повышающий элемент из лампового телевизора модели «ТСА 270-1», он будет выступать в роли сердечника. Подобные модели можно легко найти на блошином рынке или поискать в интернете на онлайн-досках объявлений.
2. Затем нужно разобрать трансформатор. Делается это просто: нужно срезать болты или повернуть головки в верхней части агрегата, затем снять катушки.
3. Полученные «подковы» (как их именуют умельцы) устанавливают специальные прокладки. Их изготавливают из тонкого картона и приклеивают к основанию «подковы». Прокладки нужны для образования индуктивного зазора.
4. Теперь нужно намотать провод на «подкову». Для этого берем алюминиевые провода сечением 36 миллиметров. Намотайте 22-24 витка с каждой стороны. Если вам удалось найти сердечник из лампового телевизора, то вы сможете намотать на каждую сторону по 8 витков в два слоя. Не забудьте сделать изоляцию между витками с помощью бумаги и бакелитового лака.
5. Провод следует наматывать в одну сторону на каждой из катушек. Это необходимо для того, чтобы в конце провода располагались в одинаковом направлении и вверху была перемычка между отводами, соединяющая катушки, а внизу располагался вход и выход.
6. Если вы все же неправильно намотали провода, и они располагаются в разном направлении, то установите по диагонали косую перемычку между верхним и нижним отводами. Вторая пара отводов будет играть роль входа и выход.
7. Рекомендуется устанавливать дроссель в сварочном аппарате только после диодов. Подключите ко входу кабель диодного моста.

Если сила тока дросселем наоборот продолжает падать при применении, то нужно убрать несколько витков на каждой из катушек.

Вместо заключения

Теперь вы знаете, как сделать дроссель для сварочного аппарата своими руками и использовать его в своей работе. Самодельный дроссель легко можно собрать своими силами, зная элементарные законы электротехники. Расскажите о своем опыте конструирования дросселя в комментариях и делитесь этой статьей в социальных сетях. Желаем удачи!

Дроссель — промышленное название такого электротехнического элемента, как катушка индуктивности. Это приспособление имеет широкий спектр применения, в частности, мощный дроссель можно использовать для улучшения рабочих характеристик полуавтомата или инвертора для сварки.

Принцип работы

Основное свойство катушки индуктивности, представляющей собой магнитопровод, намотанный с соблюдением определенных условий вокруг ферромагнитного сердечника, – это стабилизация силы тока по времени.

Проще говоря, напряжение, приложенное к катушке, вызывает плавное нарастание силы тока на выходе. Изменение полярности приводит к такому же плавному уменьшению силы тока.

Главным фактором является то условие, что ток, проходящий по дросселю, не может резко возрастать или снижаться. Именно это и определяет ценность использования дросселя для сварки — компенсация сопротивления позволяет избежать резких скачков по амперажу.

Это позволяет подстраховаться от случайного прожига свариваемых заготовок, уменьшить разбрызгивание плавящегося металла и точно подобрать параметры тока для сварки по заданной толщине металла. Шансы получить хороший шов с применением дросселя для сварки значительно выше.

Параметр, определяющий коэффициент изменения по току — индуктивность. Измеряется она в Гн (генри) — за 1 секунду при напряжении в 1 В через дроссель с индуктивностью в 1 Гн может пройти только 1 А.

Число витков на катушке напрямую влияет на величину индуктивности. Она прямо пропорциональна количеству витков, возведенному в квадрат. Но если надо изготовить сварочный дроссель своими руками, то высчитывать точное число витков не обязательно.

Так как параметры сварочных аппаратов бытового назначения в большинстве своем стандартны и общеизвестны, сварщику для изготовления дросселя собственноручно достаточно будет воспользоваться приведенной ниже инструкцией.

Предназначение

В инверторе для сварки дроссель необходим, чтобы создать на электроде электрическую дугу. Поджиг происходит при достижении определенного уровня напряжения.

Сварочный дроссель увеличивает сопротивление, что смещает фазы между током и напряжением и позволяет производить более плавный поджиг. Сам по себе этот факт часто позволяет избежать прожигания заготовки, особенно если сварке подвергаются детали из тонкого листового металла.

Плавное изменение силы тока позволяет не испортить заготовку резкой подачей завышенной мощности, оптимально установить температуру дуги и, соответственно, не допустить разбрызгивания металла при сохранении нужной глубины обработки.

Другое ценное его свойство — это частичная защита от нестабильного напряжения в сети.

Дроссель для сварочного инвертора существенно облегчает поджиг электрода, который должен загораться при более высоком напряжении, чем выдает инвертор.

Примером может служить электрод MP-3, вольтаж для возгорания которого должен составлять 70 В. Выходной дроссель для сварки может существенно облегчить работу с этим электродом для инвертора, который выдает всего 48 В в режиме холостого хода.

Это происходит благодаря явлению самоиндукции. Устройство индуцирует ЭДС (электродвижущую силу), которая вызывает пробой воздуха и вспыхивание сварочной дуги, стоит только поднести присадку на расстояние в несколько миллиметров от поверхности металла.

Дроссель для сварки подключается ко вторичной обмотке трансформатора в аппарате. Его можно использовать в аппаратах любого типа — как в самодельных, так и заводского изготовления, работающих по любому принципу — инверторных, с понижающим трансформатором и тому подобное.

Материалы для изготовления

Дроссель для дооборудования полуавтомата либо инвертора можно собрать своими руками, используя конструктивные элементы из старой техники — ламповых телевизоров, уличных фонарей старой конструкции и других устройств, в которых имеется трансформатор.

Конструктивно он представляет собой сердечник из материала, проводящего магнитное поле, но не проводящего электрический ток либо надежно заизолированного, и трех слоев обмоток, разделенных диэлектриком.

В качестве основы для сердечника подойдет либо специальный материал — феррит, обладающий данными свойствами, либо ярмо (подкова) от старого трансформатора. Намотка устройства ля сварки делается алюминиевым или медным проводом сечением 20-40 мм.

Если используется алюминий, то сечение провода должно быть не менее 36 мм, медный провод может быть тоньше. Подойдет плоская медная шина сечением 8 мм.

Габариты сердечника должны позволять намотку примерно 30 витков шины данного сечения, с учетом прокладок-диэлектриков. Рекомендуется сердечник от повышающего трансформатора советского телевизора ТСА 270-1.

Последовательность действий

Когда необходимые инструменты и материалы подготовлены, можно приступать к изготовлению дросселя для сварки. Алгоритм действий такой:

1. разобрать трансформатор, очистить катушки от следов старых обмоток;
2. изготовить из стеклоткани, картона, пропитанного бакелитовым лаком, либо иных подходящих диэлектриков прокладки, которые в дальнейшем будут играть роль индуктивного (воздушного) зазора. Их можно просто приклеить к соответствующим поверхностям катушек. Толщина прокладки должна составлять 0,8-1,0 мм;
3. произвести намотку на каждую катушку толстого медного или алюминиевого провода. Ориентироваться стоит на круглый провод из алюминия с сечением 36 мм либо медный с аналогичным омическим сопротивлением. На каждую «подковку» наносится 3 слоя по 24 витка в каждом;
4. между слоями проложить диэлектрический материал — стеклоткань, пропитанный бакелитовым лаком картон или другой диэлектрик. Прокладки должны быть надежными, так как дроссель такой конструкции склонен к самопробою между намотками. Если сопротивление между намотками будет ниже, чем сопротивление воздуха между электродом и присадкой, то пробой произойдет именно между намотками, и устройство ля сварки будет необратимо повреждено.

Намотку надо производить равномерно, без перехлестов, строго в одну и ту же сторону, чтобы «мостик» между катушками был с одной стороны будущего дросселя, а контакты входа и выхода с другой.

В случае ошибки перемычку можно установить и косо. Важно, чтобы ее установка превращала катушки с разным направлением обмотки в катушки с одинаковым направлением по факту.

Включение и проверка

Дроссель для сварки подключается к системе между диодным мостом и массой — контактом, который идет на соединение со свариваемым материалом. Выход диодного моста соединяется со входом дросселя, к выходу собранной катушки индуктивности — соответственно контакт массы.

Всю конструкцию для сварки в сборе необходимо протестировать на кусочке металла того же химического состава и толщины, с каким в дальнейшем планируется вести большую часть сварочных работ. Показателями качества являются:

• легкий электроподжиг;
• стабильность дуги;
• относительно слабый треск;
• плавное горение без сильных брызг расплава.

Учтите, что введение этого элемента в конструкцию сварочного аппарата приводит не только к стабилизации работы, но и к некоторому падению силы тока. Если инвертор или полуавтомат начал варить хуже, то значит — упала сила тока.

Дроссель нужно отсоединить и снять несколько витков с каждой катушки. Точное количество витков в каждом конкретном случае подбирается эмпирическим путем.