Indukčné prvky
(22 176)Rýchle zmeny intenzity prúdu sú mimoriadne nebezpečným javom, ktorý môže viesť k poškodeniu dosky plošných spojov elektronického obvodu. Na účinnú ochranu pred rušením elektrickým prúdom sa používajú indukčné tlmivky. Sú preto mimoriadne dôležitým prvkom elektrotechnických a elektronických systémov, ktorý by mal poznať každý odborník.
Konštrukcia tlmivky
Napriek veľmi zodpovednej funkcii, ktorú tlmivka plní, je jej konštrukcia veľmi jednoduchá. Základným prvkom je drôt primeranej hrúbky v tvare špirály. Najbežnejším riešením je navinúť špirálu na jadro z feromagnetického materiálu so silnými magnetickými vlastnosťami (napr. kobalt, nikel alebo bežne používané železo). Ďalšou, menej často používanou konštrukciou je bezjadrová tlmivka, t. j. plnenie špirály vzduchom. Nevýhodou tohto druhého riešenia je však potreba primeraného vystuženia vinutého drôtu, aby bol chránený pred samovoľným tvarovaním, ako aj nižšia indukčnosť v porovnaní s bezjadrovými tlmivkami (s rovnakým počtom závitov). Použitie jadra tiež umožňuje nastavenie indukčnosti tlmivky zmenou jej polohy vzhľadom na okolité cievky. V závislosti od prevádzkových podmienok a použitia rozlišujeme konštrukcie s uzavretým magnetickým obvodom - tzv. tienené tlmivky a s otvoreným magnetickým obvodom.
Účel a spôsob montáže si vyžaduje použitie rôznych typov pasívnych prvkov s rôznymi tvarmi a spôsobmi navíjania drôtu. Najčastejšie používané typy tlmiviek sú tieto:
- Tlmivky SMD;
- Tlmivky THT;
- Kompenzačné tlmivky DMF.
Ako funguje tlmivka?
Tlmivka zabraňuje náhlym zmenám intenzity prúdu v dôsledku magnetického poľa vytvoreného okolo vodiča pod napätím. Pri náhlej zmene intenzity pretekajúceho elektrického prúdu sa mení aj magnetické pole, ktoré spätnými prúdmi kompenzuje nežiaduci jav. Toto tzv. tlmenie prúdu sa nazýva samoindukcia a zvyšuje sa úmerne so zmenami pretekajúceho prúdu.
Najdôležitejším parametrom tlmivky je jej indukčnosť, ktorá de facto vypovedá o jej schopnosti generovať magnetické pole vytvárajúce spätný prúd. Pri správnom výbere je potrebné zohľadniť aj odpor tlmiviek a prípustný prevádzkový prúd. Ďalším z parametrov opisujúcich vlastnosti cievky je jej činiteľ kvality. Definuje schopnosť tlmiť toky pri frekvenciách odlišných od vlastnej rezonančnej frekvencie.
Jednotka, ktorá charakterizuje indukčnosť cievky, je Henry [H]. Hovorí, že zmena prúdu o 1 ampér za sekundu vyvolá napätie 1 volt.
Zvýšenie indukčnosti cievky môže byť ovplyvnené:
- Zvýšením počtu vinutí a ich plochy;
- Výberom vhodného materiálu s vysokou relatívnou priepustnosťou pre konštrukciu jadra;
- Skrátením jej dĺžky.
Použitie tlmiviek a ich funkcia
Zariadenia, v ktorých sa používajú spomínané indukčné prvky, nás obklopujú na každom kroku. Preto sa oplatí vedieť, kde ich môžeme nájsť. Tu je niekoľko príkladov:
- Pohonné systémy vybavené meničmi – filtrácia rušenia v dôsledku riadenia otáčania motora pomocou frekvenčného meniča;
- Všetky typy reproduktorov – odrušovacia tlmivka výrazne zlepšuje akustickú kvalitu generovaného zvuku;
- Kondenzátorové banky – tlmivky ako ochranné prvky pre kondenzátory.
Klasická cievka a tlmivka – základné rozdiely
Tlmivky sú zahrnuté v skupine indukčných cievok. Z tohto dôvodu sa pojmy tlmivka a cievka zamieňajú. Na tomto mieste je však potrebné poznamenať, že nie každá cievka je tlmivka. Tieto prvky sa rozlišujú predovšetkým podľa spôsobu ich použitia v elektrickom systéme. Tlmivka je len cievka, ktorej úlohou je zabrániť nežiaducemu javu zmeny intenzity prúdu. Iné použitie cievky (napr. v elektromagnetoch ako zdroj príťažlivosti pre kovové prvky) spôsobuje, že tento prvok nemožno klasifikovať ako tlmivku.
Strata výkonu v cievkach
Hlavným dôvodom straty výkonu v cievkach je odpor vinutého drôtu. To má za následok zahrievanie cievky a zmeny magnetických vlastností jadra. Je to obzvlášť nebezpečné v prípade vysokého prúdu, pretože to môže viesť k poškodeniu elektronických komponentov a následne k poruche celého systému.
Ďalším dôležitým detailom je presnosť konštrukcie cievky. Starostlivé navinutie drôtu alebo vhodné medzery medzi jednotlivými vinutiami majú zásadný vplyv na kvalitu vytváraného magnetického poľa. Jeho rozptyl je merateľná strata účinnosti tlmivky. Zle vyrobená cievka môže vytvárať dodatočné teplo, ktoré zvyšuje nebezpečenstvo prehriatia vyššie opísaného obvodu.Veľký vplyv na stratu výkonu má aj kvalita výroby samotného jadra. Nerovnomerná výroba môže viesť k veľkým odchýlkam skutočných parametrov od nominálnych hodnôt.
Tlmivky – správny výber
Tlmivky sa používajú v zariadeniach, ktoré vyžadujú potlačenie náhlych zmien prúdu, filtrovanie signálov alebo ochranu pred preťažením spôsobeným harmonickými prúdmi. Vzhľadom na veľmi širokú škálu aplikácií a parametrov charakteristických pre každú tlmivku je potrebné venovať osobitnú pozornosť výberu vhodného obvodového prvku. Požiadavky môže splniť len tlmivka s vhodnou indukčnosťou navrhnutá na prácu s konkrétnym prúdom. Výber takýchto dôležitých prvkov elektronického obvodu by sa nemal riadiť len ekonomickými aspektmi. Stojí za to vsadiť na sortiment osvedčených výrobcov, ktorý spĺňa požiadavky na kvalitu a umožňuje dlhodobú bezporuchovú prevádzku.
Sklad:
