Indukční součástky
(22 201)Rychlé změny intenzity proudu jsou extrémně nebezpečným jevem, který může vést k poškození desky plošných spojů elektronického systému. K účinné ochraně proti rušení intenzity elektrického proudu se používají indukční tlumivky. Tyto jsou nesmírně důležitým prvkem elektrotechnických a elektronických systémů, o němž by měl vědět každý profesionál v oboru.
Konstrukce tlumivky
Navzdory velmi zodpovědné funkci, kterou plní tlumivky je jejich konstrukce velmi jednoduchá. Drát vhodné tloušťky tvarovaný do spirály je základním prvkem konstrukce. Nejběžnějším řešením je navinutí spirály na jádro vyrobené z feromagnetického materiálu, který má velmi silné magnetické vlastnosti (mimo jiné kobalt, nikl nebo běžně používané železo). Další, méně často používanou konstrukcí, je tlumivka bez jádra, tedy vyplnění spirály vzduchem. Nevýhodou druhého řešení je však nutnost vhodného zesílení navinutého drátu, aby byl chráněn před samovolnou deformací, stejně jako menší indukčnost ve srovnání s tlumivkami s jádry (při stejném počtu závitů). Použití jádra umožňuje navíc nastavit indukčnost tlumivky, a to změnou její polohy vzhledem k obklopujícím závitům. V závislosti na provozních podmínkách a použití se rozlišují konstrukce vybavené uzavřeným magnetickým obvodem – tzv. stíněné tlumivky a tlumivky s otevřeným magnetickým obvodem.
Účel a způsob montáže vyžadují použití různých typů pasivních prvků s různými tvary a způsoby vinutí drátu. Níže uvádíme nejčastěji používané typy tlumivek:
- SMD tlumivky;
- THT tlumivky;
- Kompenzační tlumivky DMF.
Jak funguje tlumivka?
Tlumivka zabraňuje náhlým změnám intenzity proudu v důsledku magnetického pole vytvořeného kolem vodiče pod napětím. V okamžiku prudké změny intenzity protékajícího elektrického proudu se mění i magnetické pole, které v podobě reverzních proudů eliminuje nežádoucí jev. Takzvané tlumení intenzity se nazývá samoindukce a zvyšuje se úměrně změnám, ke kterým dochází v protékajícím proudu.
Nejdůležitějším parametrem tlumivky je její indukčnost, která de facto vypovídá o schopnosti generovat magnetické pole generující reverzní proud. Pro vhodný výběr byste také měli vzít v úvahu odpor tlumivky a přípustný provozní proud. Dalším parametrem popisujícím vlastnosti cívky je činitel jakosti. Definuje schopnost tlumení průtoků s frekvencemi, které se odchylují od vlastní rezonanční frekvence.
Jednotkou charakterizující cívku je Henry [H]. Tato jednotka vyjadřuje, že změna intenzity proudu o 1 ampér za sekundu indukuje napětí 1 voltu.
Růst indukčnosti cívky je možné ovlivnit prostřednictvím:
- Zvýšení počtu závitů a jejich plochy;
- Výběru vhodného materiálu s vysokou relativní propustností na konstrukci jádra;
- Zkrácení její délky.
Použití tlumivek a jejich funkce
Zařízení, v nichž se používají tyto indukční prvky, nás obklopují na každém kroku. Proto je dobré vědět, kde všude je najdeme. Zde je několik příkladů:
-
Pohonné systémy vybavené střídači – filtrace rušení vznikajících při regulaci otáček motoru pomocí frekvenčního měniče;
-
Všechny typy reproduktorů – tlumivka, která plní odrušovací funkci, výrazně zlepšuje akustickou hodnotu generovaného zvuku;
-
Kapacitní baterie – tlumivky jako ochranné prvky pro kondenzátory.
Klasická cívka a tlumivka – základní rozdíly
Tlumivky zařazujeme do skupiny indukčních cívek. Z tohoto důvodu se termín tlumivka-cívka používal zaměnitelně. Zde je třeba poznamenat, že ne každá cívka je tlumivkou. Tyto prvky se liší především způsobem využití v elektrické soustavě. Tlumivkou je totiž pouze cívka, jejímž úkolem je zabránit nežádoucímu jevu změny intenzity proudu. Jiné použití cívky (např. v elektromagnetech jako zdroj síly přitahující kovové prvky) znamená, že tento prvek nelze klasifikovat jako tlumivku.
Ztráty výkonu v cívkách
Hlavním důvodem ztráty výkonu v cívkách je odpor vinutí. Důsledkem toho je zahřívání cívky a změny magnetických vlastností jádra. To je obzvláště nebezpečné v případě vysoké intenzity protékajícího proudu, protože to může vést k poškození elektronických prvků a v důsledku k selhání celého systému.
Dalším důležitým detailem je přesnost provedení cívky. Pečlivé navinutí drátu či vhodné mezery mezi po sobě jdoucími závity mají zásadní vliv na kvalitu výsledného magnetického pole. Jeho rozptyl představuje měřitelnou ztrátu výkonu tlumivky. Je třeba zmínit, že špatně vyrobená cívka může generovat další teplo, které zvyšuje výše popsané riziko přehřátí obvodu.
Kvalita samotného jádra má také velký dopad na ztrátu výkonu. Nerovnoměrné provedení může vést ke generování velkých odchylek skutečných parametrů od jmenovitých hodnot.
Tlumivky – správný výběr
Závěrem lze říci, že tlumivky se používají v zařízeních vyžadujících tlumení náhlých změn proudu, filtrování signálů nebo ochranu před přetížením způsobeným harmonickými proudy. Vzhledem k velmi širokému rozsahu aplikací a charakteristickým pro každou cívku parametrů je třeba věnovat zvláštní pozornost výběru vhodného obvodového prvku. Pouze tlumivka s vhodnou indukčností a navržená pro práci s konkrétním proudem může splňovat na ni kladené požadavky. Při výběru těchto důležitých prvků elektronického obvodu byste se proto neměli řídit pouze ekonomickými hledisky. Vyplatí se vsadit na sortiment osvědčených výrobců, který splní požadavky na kvalitu a umožní dlouhodobý a bezporuchový provoz.
Sklad:
