Что такое дроссель и какой принцип его работы. Для чего нужен дроссель?

Содержание

Катушка имеет большую индуктивность, но весь механизм считается низкочастотным. Диапазон колебаний тока составляет от 20 до 100 кГц. В соответствии с этим критерием дроссели делятся на низкие, сверхзвуковые и сверхвысокие. Последние не имеют сердечника, а используют обычный резистор или пластиковую рамку.

Что такое дроссель и какой принцип его работы

Для стабильной работы некоторых схем требуется сглаживающий ток в цепи. В этой статье объясняется, что такое утопление. Он включает в себя определение этого термина, описание разновидностей, принципа действия и устройства, а также выбор систем подключения.

Устройство

Индуктор — устаревший термин, сейчас более известный как индуктивность, по сути это элемент электрической цепи, спиральный, винтовой или спиралевидный виток намотанного изолированного проводника, который имеет значительное индуктивное сопротивление при относительно низкой емкости и низком активном сопротивлении. Поэтому, когда на катушку подается переменный электрический ток, она обладает значительной инерцией. Он состоит из следующих элементов:

Катушка, на которую намотан изолированный медный или алюминиевый провод. В качестве проволоки используется в основном медная проволока. Алюминий используется в дешевых, низкокачественных компонентах для снижения стоимости производства устройства и его конечной цены.
Ферритовый сердечник. То же самое относится к сердечникам из диэлектрических материалов, которые изменяют свои свойства при воздействии электрического тока.
Клеммные контакты.

Конструкция дросселя очень похожа на конструкцию трансформатора. Основное отличие — наличие только одного набора обмоток. Душители также могут остаться без квартиры. Такие устройства используются в высокочастотных цепях.

Катушка также может быть изготовлена без магнитного сердечника внутри. Устройства без сердечника более сложны в использовании, поскольку такая конструкция требует гораздо большего количества витков в катушке.

Обычный электронный дроссель обозначен на рисунке волнистой линией. Если дроссели оснащены магнитопроводом, волнистая линия дополняется прямой линией.

Основные параметры электрической катушки зависят от ее индуктивности, которая измеряется в Генри («Гн»). Кроме того, важны следующие свойства: сопротивление постоянному току, коэффициент качества, ток намагничивания и изменение напряжения.

Принцип работы

Принцип работы индуктора можно описать следующим образом:

Душитель включается в цепь с источником переменного тока и лампой.
При включении цепи лампа загорается после короткой задержки. Этот момент наступает в начале первой полуволны, которая сопровождается увеличением тока, падением напряжения и появлением магнитной индукции.
В точке второй полуволны ток уменьшается, а напряжение увеличивается. В этот момент катушка полностью заряжена.
На третьей полуволне ток «проталкивается» через катушку и индуктор. В этот момент ток меняет направление.
В последнем полуцикле устройство полностью пропускает ток, в результате чего цепь начинает течь и лампа загорается. Это заставляет лампу включаться с определенной задержкой.

Назначение катушки для цепей переменного тока можно описать следующим образом:

Он используется в качестве элемента ограничения тока в цепи.
В качестве элемента насыщения в регуляторах напряжения.
В качестве фильтра для сглаживания электрических колебаний.
В качестве магнитного усилителя для цепей постоянного тока. Элемент можно использовать для изменения свойств индукции и тока в цепи.

Все эти особенности и свойства многожильных проволочных элементов используются в электротехнике и электронике при создании различных приборов и оборудования.

Провода Litz встречаются во всех электрических цепях. Сглаживание начального электрического напряжения защищает радиоприемник и электрические компоненты от критических перегрузок.

Особенности конструкции

Как упоминалось ранее, конструктивно это устройство состоит из проводника, намотанного вокруг сердечника. Сердцевина может быть любой формы:

линейный,
кольцевой,
овал,
подковообразная.

Эти элементы бывают как в открытом, так и в закрытом исполнении, в зависимости от области применения и конструкции конкретного устройства.

Сфера применения

При включении двигателей переменного тока возникает перегрузка по мощности. В этом случае дроссель действует как ограничитель тока и защищает сеть от перегрузки.

В регуляторах напряжения это устройство используется для уменьшения амплитуды переменного тока и сглаживания пульсаций.

В магнитных усилителях используются специальные катушки: Их сердечник может быть намагничен постоянным током. Изменяя параметры постоянного тока, можно изменять параметры самой катушки, т.е. индуктивное сопротивление.

В люминесцентных лампах (ЛДС) дроссель выполняет две задачи:

Дроссель облегчает зажигание тлеющего разряда после включения стартера,
Он предотвращает мерцание лампы из-за колебаний напряжения в электросети.

Дроссели используются в инверторах и импульсных источниках питания для ограничения скачков тока. В этом случае рассматриваемое устройство играет роль фильтра.

При выборе сварочного аппарата возникает дилемма: отдать предпочтение качеству или цене. Обычно побеждает второй. Более дешевые «сварщики» характеризуются сильным зажиганием дуги и разбрызгиванием металла во время сварки из-за импульсов тока. Использование патрона в цепи сварочного аппарата приводит к получению высококачественного и равномерного сварного шва и облегчает зажигание и удержание дуги.

Проверка исправности

Конструкция патрона настолько проста, что он очень редко выходит из строя. Однако, к сожалению, иногда так и происходит. Наиболее распространенными неисправностями являются отказы коммутации и обрыв цепи, обычно вызванные внешними воздействиями (вибрация, влага, механические повреждения и т.д.).

Разомкнутую цепь легко диагностировать: Используйте кабель или тестер для проверки цепи между входными и выходными клеммами. Если мультиметр показывает бесконечное сопротивление или индикатор на щупе не загорается, значит, где-то есть обрыв.

Короткое замыкание между катушками не может быть обнаружено с помощью кабельного измерительного прибора. В этом случае вам понадобится прибор, который точно измеряет сопротивление. Используйте мультиметр в режиме омметра, измерьте показания и сравните их с номинальным значением. Если разница составляет более 20%, дроссельная заслонка определенно нуждается в замене, поскольку имеется неисправность между витками.

Несколько слов о проволоке, используемой для намотки патрона. Это специальный изолированный провод. Изоляция представляет собой тонкий слой диэлектрического лака, который не заметен, но хорошо изолирует. Поэтому, если вы наматываете катушку самостоятельно, не используйте обычную проволоку, а только специальную изолированную.

Виды и примеры использования

Чтобы лучше понять, что такое дроссель, давайте поговорим о его конкретном применении в схемах. Это можно наблюдать почти в каждой схеме. Они используются для разделения (создания независимых) частей, работающих на разных частотах. Они сглаживают резкие скачки тока (нарастание и спад) и используются для подавления шума. В некоторых схемах они служат в качестве пусковой цепи и помогают повысить напряжение при запуске. В зависимости от назначения они делятся на следующие типы:

Разглаживание. Благодаря самоиндукции они предотвращают резкое увеличение или уменьшение тока.
В силу своей природы они предотвращают снижение напряжения, препятствуя увеличению или уменьшению тока. Специально подобранные параметры отсекают (подавляют) пики на определенных частотах (или во всем спектре). Они также могут быть использованы на входе статических конденсаторов.
Линейные конденсаторы. Они устанавливаются в устройствах, питающихся от однофазной сети. Они используются для защиты оборудования от перенапряжения.
Конденсаторы двигателя. Они устанавливаются на входе электроприводов для сглаживания пусковых токов.

Почти в каждой схеме есть этот элемент.

Как видите, электрические дроссели имеют широкий спектр применения. Их можно найти во всех бытовых приборах и даже в лампочках. Не лампочки, а так называемые люминесцентные лампы, а также экономичные и светодиодные. Они просто очень маленькие. Если вы разберете проигрыватель, магнитофон или блок питания, то везде найдете индукционную катушку.

Дроссель в лампах дневного света

Для работы люминесцентной лампы необходимо устройство «старт-стоп». В «старой» версии он состоит из дроссельной заслонки и стартера. Зачем нужен дроссель на люминесцентной лампе? Он служит одновременно двум целям:

При включении он генерирует заряд, необходимый для зажигания лампы (стартера).
Во время работы он компенсирует возможные скачки тока и обеспечивает равномерное свечение лампы.

Как подключить дроссель к люминесцентной лампе

В цепи люминесцентной лампы с электромагнитным балластом дроссель подключен последовательно с лампой, а стартер — параллельно. Если один из элементов выходит из строя или лампочка перегорает, лампочка просто не загорается. Принцип работы этой сборки следующий. При включении напряжение 220 В недостаточно для запуска лампочки. В холодном состоянии она имеет очень высокое сопротивление, и ток проходит через катоды лампочки, которые постепенно нагреваются, а затем через стартер.

Пускатель имеет биметаллический контакт, который нагревается и начинает изгибаться, когда через него проходит ток. В какой-то момент он касается второго неподвижного контакта и замыкает цепь. В этом случае в дело вступает дроссель, поскольку при нагревании контакт стартера накапливает энергию. В момент разрядки стартера происходит высвобождение накопленной энергии, и напряжение увеличивается. В начале она может достигать 1000 В. Этот разряд вызывает ускорение электродов и их отсоединение от катодов лампы. Освобожденные электроды начинают двигаться, ударяются о флуоресцентное покрытие лампы, и лампа начинает светиться. Тогда ток течет через лампочку, а не через стартер, поскольку его сопротивление уменьшилось. В этом режиме дроссель обеспечивает сглаживание пиков тока. Как вы видите, индуктор действует и как стартер, и как стабилизатор.

Как проверить дроссель мультиметром

Теперь, когда мы знаем, что такое индуктор и для чего он используется, нам нужно научиться определять, работает ли он. Если мультиметр может измерить индуктивность, это не составит труда. Мы просто проводим измерения. Если вы не знаете параметров индуктора, установите самый высокий предел измерения. Обычно это несколько сотен хенри. В чакале они обозначаются русской буквой Хн или латинской буквой H.

Установите переключатель мультиметра в правильное положение и коснитесь щупом проводов катушки. На дисплее появится номер. Если значения слишком низкие, установите переключатель в одно из следующих положений, ориентируясь на предыдущее значение.

Не все мультиметры имеют функцию измерения индуктивности.

Если на дисплее отображается, например, 10 м рт. ст., установите предел измерения на следующее более высокое значение. Затем измерьте еще раз. Затем на дисплее отобразится индуктивность измеряемой катушки. Используя таблицу данных, вы можете сравнить фактические значения с указанными. Они не должны слишком сильно отличаться друг от друга. Если разница слишком велика, необходимо заменить индуктор.

Если у вас есть простой мультиметр без функции измерения индуктивности, но с функцией измерения сопротивления, вы также можете проверить, работает ли он. В этом случае, однако, мы измеряем не индуктивность, а сопротивление. Измерив сопротивление обмотки, мы можем легко определить, работает дроссель или разомкнут.

Так вы сможете проверить, в хорошем ли состоянии дроссель для люминесцентных ламп.

Чтобы проверить патрон с помощью тестера, установите переключатель мультиметра в положение измерения сопротивления. Установите предел измерения. Лучше всего установить нижний предел, чтобы увидеть сопротивление обмотки. Затем коснитесь концов обмотки булавкой. Должно возникнуть некоторое сопротивление. Он не должен быть бесконечно высоким (разомкнутым) и не должен быть нулевым (замкнутым). В обоих случаях дроссель неисправен, все остальные значения являются показателем функциональности.

Чтобы убедиться, что дроссели не закорочены, можно перевести мультиметр в режим проверки целостности и прикоснуться щупом к клеммам. Если он звонится, значит, есть короткое замыкание, где-то есть неисправность, а значит, вам нужен другой дроссель.

Дроссели часто встречаются в источниках питания и светильниках с люминесцентными лампами. Подключение в схеме индуктора для таких вариантов показано далее в статье.

Область применения

Индукторы используются как:

Ограничители тока,
катушки насыщения,
сглаживающие фильтры,
магнитные усилители (МУ),
резонансные контуры,
электронные дроссели в радио- и компьютерных схемах.

Токоограничители

В следующем списке приведен обзор использования дросселей в качестве ограничителей тока:

Индукторы без сердечника имеют низкое сопротивление, поэтому они эффективно ограничивают величину тока короткого замыкания. Даже малейшее снижение мощности дуги короткого замыкания является значительным.
При запуске мощных двигателей индукторы активируются во время запуска двигателя. После того как двигатель достигнет максимальной скорости, индуктор отключается стартером.
В люминесцентных лампах электрические дроссели препятствуют быстрому включению тока до максимального значения. В результате происходит постепенное нагревание ртути и переход ее в парообразное состояние. Балласты ламп DRL 250 расположены внутри лампы. Катушки для ламп ДНаТ расположены внутри корпуса лампы, отдельно от лампы.

Примечания: Аббревиатура DRL означает ртутно-паровые лампы. DNAT означает натриевая дуговая трубка.

Катушки насыщения

Как только магнитное поле насыщается, значение сопротивления катушки больше не увеличивается. В прошлом катушки насыщения были основой для регуляторов напряжения. Сегодня их заменили электронные системы.

Фильтры сглаживания

Что такое удушье в электронике? Они представляют собой сглаживающие фильтры, которые выпрямляют переменное напряжение. В результате обеспечивается стабильность работы электронных устройств. Такой фильтр выглядит как бочонок на USB-кабеле и имеет внутри одну катушку. В электронных платах используются дроссели r68.

Магнитные усилители (МУ)

Они были интегрированы в систему управления электродвигателями. Магнитная индукция в насыщающемся сердечнике была достигнута путем намагничивания стали сердечника. В стартере одновременно использовалось несколько обмоток. Сегодня вместо магнитных пускателей используются тиристорные системы.

Резонансные контуры

В резонаторах используется резонансная схема. Индукционная катушка соединена параллельно с конденсатором, образуя резонансный контур. Схема обеспечивает низкий импеданс при постоянной частоте.

Электронный дроссель в радио,- и компьютерных схемах

Индукторы типа r68 используются в печатных платах для изоляции токов определенной частоты. Они также служат защитой от внешних и внутренних помех от компонентов схемы.

Основные характеристики

Наиболее важными характеристиками являются следующие:

Значение индуктивности,
потеря сопротивления,
потеря ядра,
потери из-за токов смещения,
паразитная емкость,
ТКИ (температурный коэффициент индукции).

Дополнительная информация. Свойства индукционных катушек необходимы для расчета новых моделей устройств. Эти параметры также используются при проектировании печатных плат.

Разновидности дросселей

Они различаются в зависимости от их назначения и способа размещения. Однофазные катушки используются в люминесцентных лампах, работающих при напряжении 220 В. Трехфазные модули работают в цепях 380 В для ртутно-паровых и натриево-паровых ламп.

Встраиваемые модели устанавливаются в корпус устройства. В этом случае устройства защищены от пыли и влаги. В закрытой конструкции агрегаты размещаются в специальных воздуховодах.

Оптимальным выбором для высокочастотных устройств являются сердечники из магнитодиэлектрических сплавов или ферритов. Кстати, именно сплавы позволяют использовать этот тип сердечника практически во всех сериях.

Обозначение дросселя на схеме

Такие детали всегда представлены по единому принципу, поэтому достаточно понять его один раз, чтобы в дальнейшем регулярно читать такие диаграммы. Количество полукругов почти произвольно, чаще всего 3 или 4, чтобы их можно было легко сравнить с другими фигурами. Провода обмоток направлены в одну или разные стороны в зависимости от конфигурации схемы. Если необходимо показать окончание, полукруги рисуются рядом друг с другом, но точка между ними не ставится.

Также имеются цветные маркировки компонентов, соответствующие значениям индуктивности. Первые маркировки указывают значения индуктивности в mH. Третья отметка — множитель, а последняя отметка — доступный допуск. Дроссели обозначены 3 или 4 полосками, которые иногда преобразуются в точки. При наличии трех меток на детали стандартный допуск составляет 20 %.

Дроссели используются не только в различных типах ламп, но и при сборке импульсных источников питания, где они выполняют роль фильтров. В электрических цепях его обычно называют дросселем, но принцип устройства остается тем же. Этот компонент также встраивается в сварочные аппараты и используется в промышленных целях.

Бесконечно высокое сопротивление указывает на обрыв внутренней обмотки. Если сопротивление отсутствует, это указывает на короткое замыкание. Значение сопротивления должно быть близко к значениям, указанным на корпусе устройства.

Свойства, назначение и функции

Давайте теперь рассмотрим, что такое душитель с точки зрения электротехники. Короче говоря, это элемент, сглаживающий ток в цепи, что хорошо видно на диаграмме. Если вы подадите переменный ток, то заметите, что напряжение на катушке увеличивается постепенно и с определенной задержкой. После отключения напряжения в цепи некоторое время продолжает течь ток. Это происходит потому, что поле катушки продолжает «гонять» электроны за счет накопленной энергии. Это означает, что ток не может мгновенно появляться и исчезать в катушке.

Ток в дросселе равномерно нарастает и так же равномерно спадает. Из этих схем ясно, что дроссель является элементом сглаживания тока.

Это свойство используется, когда требуется ограничение тока, но нагрев ограничен (и его следует избегать). Поэтому дроссель используется в качестве индуктивного резистора для задержки или сглаживания скачков тока. Как и резистор, индуктор имеет определенное сопротивление, которое вызывает падение напряжения и ограничивает ток. Однако он гораздо менее горячий. Поэтому его часто используют в качестве индуктивной нагрузки.

Дренажные устройства обладают двумя свойствами, которые также используются в схемах.

Поскольку они являются подгруппой индукционной катушки, они могут накапливать заряд,
прерывать ток с определенной частотой (частота задержки зависит от параметров катушки).

В некоторых устройствах (люминесцентные лампы) для накопления заряда используется дроссельная катушка. Во всех типах фильтров он используется для подавления нежелательных частот.

Виды и примеры использования

Разглаживание. Благодаря самоиндукции они предотвращают резкое увеличение или уменьшение тока.
В силу своей природы они предотвращают снижение напряжения, препятствуя увеличению или уменьшению тока. Специально подобранные параметры отсекают (подавляют) пики на определенных частотах (или во всем спектре). Они также могут быть использованы на входе статических конденсаторов.
Линейные конденсаторы. Они устанавливаются в устройствах, питающихся от однофазной сети. Они используются для защиты оборудования от перенапряжения.
Конденсаторы двигателя. Они устанавливаются на входе электроприводов для сглаживания пусковых токов.

Почти в каждой схеме есть этот элемент.

Дроссель в лампах дневного света

При включении он генерирует заряд, необходимый для зажигания лампы (стартера).
Во время работы он компенсирует возможные скачки тока и обеспечивает равномерное свечение лампы.

Как подключить дроссель к люминесцентной лампе

Зачем нужен дроссель в блоке питания

Как упоминалось ранее, дроссель сглаживает колебания тока. Если он также имеет высокое сопротивление, можно подобрать параметры для подавления определенных частот.

Как проверить дроссель мультиметром

Не все мультиметры имеют функцию измерения индуктивности.

Так вы сможете проверить, в хорошем ли состоянии дроссель для люминесцентных ламп.

Электронные устройства не должны быть больше 2-3 см. Сделать числовую или алфавитную маркировку читаемой практически невозможно. Для этого используется цветовая маркировка электронных дросселей. Дроссели показаны на схемах в виде спирали с параллельной линией.

Характеристики

Катушка трансформатора должна выбираться по нескольким характеристикам, самой важной из которых является индуктивность (измеряется в Гн), но кроме нее есть и другие:

Сопротивление. Сопротивление.
Колебания напряжения (допустимые).
Ток намагничивания, применяемый номинал.

Люминесцентные лампы представлены на рынке в широком ассортименте. И для каждого типа люминесцентных ламп существует свой дроссельный трансформатор. Например, DRL и DNAT не могут гореть с одним и тем же типом дросселя. Это разные параметры запуска и горения. И напряжение, и сила тока различны.

Однако лампа MGL может питаться как от спирали лампы ДРЛ, так и от лампы ДНаТ. Но здесь есть один момент. Яркость этого источника света зависит от приложенного напряжения. И цветовая температура будет разной.

Предупреждение. Любой трансформаторный дроссель «переживет» несколько ламп в течение своей жизни. Конечно, это только в том случае, если устройство работает исправно.

Типы дросселей

Однако следует учитывать, что с годами лампа будет «стареть». Вольфрамовые электроды люминесцентных ламп покрыты специальной пастой из щелочных металлов. Но эта паста постепенно испаряется, электроды оголяются и, соответственно, напряжение увеличивается, вызывая перегрев дросселя. Конечным результатом могут быть две вещи:

Обмотка катушки повреждается так, что электроды отключаются.
Происходит короткое замыкание катушки. Лампа подключается непосредственно к электросети. Лампочка перегорит — это точно, и она может взорваться и повредить весь светильник.

Поэтому рекомендуется не ждать, пока лампочка перегорит сама. Существует определенный график замены, установленный производителем, который должен строго соблюдаться. Опытные электрики обязательно проверяют эти лампы на параметр напряжения во время профилактического обслуживания. Если она приближается к пределу нормы, лампа заменяется до окончания срока службы. Лучше заменить дешевую лампочку, чем дорогой дроссельный трансформатор.

Принципиальная электрическая схема лампы

Кроме того, сейчас производители предлагают улучшенные системы защиты для люминесцентных ламп. Они добавили в свою конструкцию предохранительные выключатели, которые срабатывают при повышении напряжения в разрядном источнике света.

Разделение по назначению

По сути, все пускорегулирующие аппараты делятся на две основные группы, как и лампы, в которые они устанавливаются.

Однофазный. Они используются в бытовом и офисном освещении с питанием от сети 220 вольт.
Трехфазный. Они подключены к напряжению 380 вольт. К ним относятся лампы DRL и DNAT.

В зависимости от места установки эти устройства также делятся на две группы:

Встраиваемые. Их также называют открытыми душителями. Эти душирующие устройства размещаются в корпусе светильника, который защищает их от влаги, пыли и ветра.
Закрытые (герметичные, водонепроницаемые). Эти устройства помещены в специальную коробку, которая защищает их. Эти модели можно устанавливать на открытом воздухе.

Электронные аналоги

Основной объем дросселей составляют довольно громоздкие устройства. Чтобы уменьшить их размеры без изменения параметров, необходимо заменить катушку индуктивности полупроводниковым стабилизатором, который по сути является мощным транзистором. Другими словами, конечным результатом является электронный дроссель.

По сути, установленный транзистор стабилизирует скачки (колебания) напряжения и уменьшает пульсацию напряжения. Однако следует учитывать, что электронный дроссель все еще является полупроводниковым устройством. Поэтому не имеет смысла использовать их в высокочастотных устройствах.

Полезные советы

Как и многие другие электронные устройства, дроссели характеризуются в соответствии с их параметрами. Это довольно сложная аббревиатура, которую неопытные электрики не поймут. По этой причине была введена цветовая кодировка. То есть, устройство маркируется кольцами разного цвета, которые указывают на индуктивность устройства. Первые два кольца — это номинальная индуктивность, третье — множитель, а четвертое — допуск.

Предупреждение. Если индуктор имеет только три цветных кольца, то по умолчанию считается, что его допуск составляет 20%.

Цветовое кодирование

Цветовое кодирование особенно полезно для людей, которые только начинают разбираться в электричестве. С его помощью можно точно подобрать параметры устанавливаемых устройств (транзистор, электронный дроссель, резистор и т.д.).

Это интересно: Как отремонтировать светодиодную лампочку на 220 В. Чем заменить сгоревший светодиод в лампочке если нет светодиода