Induktive komponenter
(1 124)Hurtige ændringer i den elektriske strøm er et ekstremt farligt fænomen, der kan beskadige printkortet i et elektronisk system. For effektivt at beskytte systemet mod elektrisk strømforstyrrelse bruges undertrykkelsesdrossler. De er en ekstremt vigtig komponent i elektrotekniske og elektroniske systemer, som bør være kendt af enhver professionel.
Drosseldesign
På trods af den afgørende rolle, som chokes spiller, er deres design ekstremt enkelt. En ledning af passende tykkelse, der er formet som en spiral, er grundelementet. Den mest almindelige løsning er at vikle spiralen om en kerne af ferromagnetisk materiale med stærke magnetiske egenskaber (f.eks. kobolt, nikkel eller almindeligt anvendt jern). Et andet, mindre udbredt design er air-core choke, dvs. at spolen fyldes med luft. Ulempen ved sidstnævnte løsning er dog, at den oprullede tråd skal forstærkes ordentligt for at forhindre afvikling, samt lavere induktans i forhold til chokes med kerner (med samme antal spoler). Brugen af kerne gør det muligt at justere chokes induktans ved at ændre dens position i forhold til de omgivende spoler. Afhængigt af driftsforhold og anvendelse skelner vi mellem design, der er udstyret med et lukket magnetisk kredsløb, dvs. såkaldt afskærmede chokes, og dem med et åbent magnetisk kredsløb.
Anvendelses- og installationsmetoden kræver brug af forskellige typer passive elementer med forskellige former og typer af trådviklinger. De mest almindeligt anvendte typer af chokes er præsenteret nedenfor:
- SMD-drossler;
- THT-drossler;
- DMF-strømkompenserede chokes.
Hvordan fungerer chokeren?
En drossel forhindrer pludselige ændringer i strømmen på grund af det magnetfelt, der skabes omkring en strømførende leder. Når intensiteten af den strømmende elektriske strøm ændres pludseligt, ændres magnetfeltet også, hvilket ophæver det uønskede fænomen med omvendt strøm. Denne såkaldte strømdæmpning kaldes også selvinduktion og øges proportionalt med ændringerne i den strømmende strøm.
Den vigtigste parameter for en drossel er dens induktans, som faktisk fortæller noget om dens evne til at generere et magnetfelt, der skaber omvendt strøm. For at vælge den rigtige drossel skal der også tages hensyn til dens modstand og tilladte driftsstrøm. En anden parameter, der beskriver spolens egenskaber, er Q-faktoren. Den bestemmer evnen til at drosle strømme med frekvenser, der afviger fra dens egen resonansfrekvens.
Enheden, der karakteriserer en spole, er Henry [H]. Den fortæller, at en strømændring på 1 ampere pr. sekund fremkalder en spænding på 1 volt.
Stigningen i en spoles induktans kan påvirkes af:
- Forøgelse af antallet af spoler og deres overfladeareal;
- Valg af egnet materiale til kernestrukturen med høj relativ permeabilitet;
- Afkortning af spolens længde.
Brug af chokes og deres funktion
Enheder, der bruger de omtalte induktionselementer, omgiver os overalt. Derfor er det værd at vide, hvor vi kan finde dem. Her er nogle eksempler:
- Drevsystemer udstyret med invertere - filtrering af interferens som følge af motorhastighedskontrol ved brug af en frekvensomformer;
- Alle typer højttalere - en choker, der fungerer som en anti-interferensanordning, forbedrer de akustiske kvaliteter af den genererede lyd betydeligt;
- Kapacitive batterier - chokes som beskyttelseselementer for kondensatorer
Standardspole versus drosselspole - grundlæggende forskelle
Chokes indgår i gruppen af induktorer. Derfor bruges begreberne drossel og spole i flæng. På dette tidspunkt skal det dog bemærkes, at ikke alle spoler er en drosselspole. Disse elementer adskiller sig primært ved den måde, de bruges på i det elektriske system. En spole er kun en drossel, hvis dens opgave er at forhindre en uønsket ændring i strømintensiteten. En anden anvendelse af en spole (f.eks. i elektromagneter som en kilde til at tiltrække metalelementer) betyder, at dette element ikke kan klassificeres som en drossel.
Effekttab i spolerne
Hovedårsagen til effekttab i spolerne er modstanden i viklingstråden. På grund af dette opvarmes spolen, og kernens magnetiske egenskaber ændres. Det er især farligt i tilfælde af høje strømme, da det kan beskadige elektroniske komponenter og dermed føre til, at hele systemet svigter.
En anden vigtig detalje er det præcise håndværk. Omhyggelig vikling af tråden eller passende mellemrum mellem efterfølgende spoler har en grundlæggende indvirkning på kvaliteten af det genererede magnetfelt. Spredning af det fører til et målbart tab af chokens effektivitet. Det er værd at nævne, at en dårligt fremstillet spole kan generere ekstra varme, hvilket øger risikoen for overophedning af kredsløbet som beskrevet ovenfor.
Kvaliteten af selve kernen har også stor indflydelse på effekttabet. Ujævn implementering af kernen kan føre til store afvigelser i de faktiske parametre i forhold til de nominelle værdier.
Chokes - hvordan vælger man den rigtige?
For at opsummere bruges chokes i enheder, der kræver undertrykkelse af pludselige ændringer i strømme, signalfiltrering eller beskyttelse mod overbelastning forårsaget af harmoniske strømme. På grund af den meget brede anvendelse og de parametre, der er specifikke for hver spole, skal man være særlig opmærksom på at vælge det passende kredsløbselement. Kun en drosselspole med en passende induktans og designet til at arbejde med en bestemt strømstyrke kan opfylde kravene. Derfor bør valg af så vigtige elementer i et elektronisk kredsløb ikke udelukkende styres af økonomiske aspekter. Det er værd at stole på produkter fra gennemprøvede producenter, der opfylder kvalitetskravene og giver mulighed for langvarig, fejlfri drift.
Lagerbygning:
