Радиоджинн - Катушки индуктивности, трансформаторы

Катушки индуктивности, трансформаторы питания, автотрансформаторы, дроссели.

В радиочастотных цепях БРЭА используются катушки индуктивности, которые способны концентрировать в своем объеме или на плоскости электромагнитное поле радиочастоты (рисунок 1).

По конструктивному исполнению катушки бывают однослойными и многослойными, с каркасом и без него, с сердечником и без него, экранированные и неэкранированные, цилиндрические, тороидальные и плоские, а по технологии изготовления - намотанные, воженные, печатные и тонкопленочные.

В зависимости от диапазона частот катушки индуктивности разделяются на длинноволновые (ДВ), средневолновые (СВ), коротковолновые (КВ) и ультракоротковолновыми (УКВ). По назначению и области применения катушки индуктивности подразделяют на четыре группы: контурные катушки, катушки связи, полосовые фильтры и дроссели радиочастоты.

Контурные катушки совместно с конденсаторами составляют колебательный контур. К контурным катушкам предъявляются высокие требования, так как их качество определяет параметры колебательного контура, а следовательно, и выходные параметры радиоприемника. Конструкция их определяется рабочей частотой или диапазоном частот, а так же колебательной мощностью в контуре.

Катушки связи применяют для индуктивной связи между отдельными цепями и каскадами. Такая связь позволяет разделить по постоянному току цепи базы и коллектора, сеточные и анодные цепи и др. К катушкам связи не предъявляют жестких требований по добротности и точности.

Полосовые фильтры в виде радиочастотных трансформаторов промежуточной частоты являются разновидностью радиочастотных катушек. Трансформаторы промежуточной частоты должны обеспечивать высокий коэффициент усиления, определенную полосу пропускания и стабильность настройки при воздействии внешних факторов. Дроссели радиочастоты применяют в цепях фильтрации питания усилителей радиочастоты. Они имеют большое сопротивление для токов радиочастоты и малое – для постоянного тока и тока звуковой частоты. Для повышения заградительных свойств дроссель должен обладать значительной по сравнению с контурной катушкой индуктивностью и весьма малой емкостью.

Рисунок 1. Катушки индуктивности: а) катушка индуктивности; б) дроссель радиочастоты; в) катушка индуктивности с отводами; г) катушка индуктивности с сердечником; д) катушка индуктивности с перестраиваемым сердечником; е) две катушки на одном каркасе с перестраиваемым сердечником, экранированные.

Основными параметрами катушек индуктивности радиочастоты являются номинальная индуктивность, добротность, температурный коэффициент индуктивности и собственная емкость.

Номинальная индуктивность катушки зависит в основном от ее конструктивных особенностей (размера, формы, числа витков и др.). Чем больше размеры катушки и чем больше она содержит витков, тем больше ее индуктивность. На индуктивность катушки в достаточной степени влияет введение в нее сердечника или помещение ее в экран. Индуктивность измеряется в Генри (Гн). Номинальная индуктивность катушек УКВ составляет десятые – сотые доли микрогенри, катушек КВ и СВ – соответственно единицы и сотни микрогенри, а ДВ – единицы миллигенри.

Добротность катушки при заданных индуктивности и рабочей частоте характеризуется бесполезным рассеиванием энергии из-за потерь в обмотке, каркасе, сердечнике и экране. Добротность катушки повышается при введении в нее сердечника из магнитного материала. В БРЭА используются радиочастотные катушки добротность от 40 до 200.

Температурный коэффициент индуктивности (ТКИ) определяется изменением индуктивности катушек при изменении температуры окружающей среды. Изменение температуры вызывает изменение геометрических размеров катушки, вследствие чего изменяется ее индуктивность. С ростом температуры индуктивность увеличивается, а при снижении ее – уменьшается. Для уменьшения ТКИ катушек каркасы их выполняют из керамики, а намотку производят проводом, нагретым до 80 – 120 ^оС, или методом вжигания серебра. В колебательных контурах для улучшения стабильности ТКИ к катушке подключают термокомпенсирующий конденсатор с отрицательным ТКЕ.

Собственная емкость катушки складывается из емкости между витками и слоями, а также из емкости отдельных витков по отношению к шасси или экрану. Значение собственной емкости от вида намотки и числа витков. Однослойные шаговые катушки имеют емкость 0,5 – 1,5 пФ, однослойные сплошные – 3 – 5 пФ, типа «универсаль» – 5 – 9 пФ и многослойные рядовые – 20 – 30 пФ.

3. Трансформаторы питания и автотрансформаторы

Трансформаторы питания служат для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, необходимого для питания различных электрических цепей БРЭА. Как правило, трансформаторы питания изготовляют комбинированными, т. е. позволяющими снимать несколько напряжений; при этом первичная обмотка (сетевая) может быть выполнена в виде одной обмотки с двумя отводами (рисунок 2, а) или двух одинаковых обмоток с одним отводом на каждой из них (рисунок 2, б). Во втором варианте первичная обмотка на различные напряжения (110, 127 или 220 В) переключается специальным сетевым переключателем.

Понижающая (вторичная) обмотка трансформатора питания выполняется сосредним выводом при использовании двухполупериодного выпрямителя и без среднего отвода для мостовой схемы выпрямления.

Автотрансформаторы, как и трансформаторы, служат для повышения (рисунок 3,а) или понижения (рисунок3, б) переменного тока электрической сети. Применяют их в тех случаях, когда не требуется разделения цепей нагрузки электрической питающей сети, а первичное и вторичное напряжение отличаются не более чем в два раза. Автотрансформатор имеет одну обмотку. Секции сетевой обмотки соединены непосредственно с другими обмотками. Так как автотрансформатор выполняется с одной общей обмоткой, имеющей соответствующие отводы, то у него расход материала и габариты меньше, а КПД больше, чем у трансформатора питания.

Катушки индуктивности радиочастоты могут иметь такие неисправности, как обрыв проводников в месте припайки их к контактным лепесткам, короткое замыкание витков, изменение номинального значения индуктивности. Очень редко, но встречаются внутренние обрывы обмоточного провода.

Исправность катушек индуктивности проверяют омметром, подключенным параллельно выводным лепесткам. Проверить наличие короткого замыкания затруднительно, так как при нескольких короткозамкнутых витках в катушке ее сопротивление, как правило, практически не изменяется. При внутреннем обрыве или механических повреждениях катушку перематывают или устанавливают новую. При перемотке катушек нельзя допускать отклонения от расчетных данных числа витков или диаметра провода. Новую катушку индуктивности изготовляют по образцу с соблюдением всех параметров: диаметра провода, габаритных размеров обмотки и материала каркаса.

В трансформаторах и дросселях встречаются такие неисправности, как обрыв провода у выводных концов или в самой обмотке, межвитковое замыкание в обмотках, пробой изоляции и замыкание обмотки на корпус или замыкание между обмотками внутри трансформатора. Внешним осмотром трансформаторов и дросселей можно обнаружить обрывы проводов у выводных концов и видимые пробои изоляции. Электрическое сопротивление обмоток постоянному току и отсутствие замыкания на корпус проверяют омметром. Измерения в каждой обмотке трансформатора производят раздельно. Для обнаружения обрывов или межвитковых замыканий щупы омметра подключают к двум выводам одной обмотки. В случае обрыва стрелка омметра не отклоняется. При межвитковом замыкании омметр показывает меньшее, чем приведено в технических данных трансформатора, сопротивление обмотки.

Проверку замыкания обмоток на корпус выполняют омметром, подключая один щуп омметра к корпусу (магнитопроводу) трансформатора, а другой – поочередно к концам всех обмоток. При частичном нарушении изоляции сопротивление может иметь значение от 10 Мом до нескольких килом, а при пробое – десятки или единицы Ом. Наличие короткозамкнутых витков в обмотках трансформатора питания можно определить по температуре нагрева. Если трансформатор через 2 – 3 минуты после включения сильно нагреется, то это указывает на наличие короткозамкнутых витков.

При установке новых трансформаторов необходимо проверить электрическое сопротивления обмоток по постоянному току с помощью омметра и правильно подсоединить выводы (у трансформаторов питания сопротивление первичной обмотки намного выше, чем вторичной).