Acelerador eléctrico: principio de funcionamiento y ejemplos de uso.

Un inductor utilizado para suprimir interferencias, para suavizar las ondas de corriente, para almacenar energía en el campo magnético de una bobina o núcleo, para aislar partes de un circuito entre sí a alta frecuencia, se denomina estrangulador o reactor (del alemán drosseln, a límite, cuña).

Por lo tanto, el objetivo principal de un estrangulador en un circuito eléctrico es retener una corriente en un cierto rango de frecuencia o acumular energía durante un cierto período de tiempo en un campo magnético.

Físicamente, la corriente en la bobina no puede cambiar inmediatamente, toma un tiempo finito, sigue directamente esta posición de la regla de Lenz.

Si la corriente a través de la bobina se puede cambiar instantáneamente, aparecerá un voltaje infinito a través de la bobina. La autoinductancia de la bobina, cuando cambia la corriente, crea un voltaje por sí misma: EMF de autoinducción… De esta manera, el estrangulador frena la corriente.

Si es necesario suprimir el componente variable de la corriente en el circuito (y el ruido o la vibración son solo un ejemplo de un componente variable), entonces se instala un estrangulador en dicho circuito: inductor, que tiene una resistencia inductiva significativa para la corriente en la frecuencia de interferencia. Las ondas en la red se reducirán en gran medida si se instala un estrangulador en la ruta. De manera similar, las señales de diferentes frecuencias que operan en el circuito pueden separarse o aislarse entre sí.

En ingeniería de radio, en ingeniería eléctrica, en tecnología de microondas, se utilizan corrientes de alta frecuencia de unidades desde hercios hasta gigahercios. Las frecuencias bajas dentro de 20 kHz se refieren a frecuencias de audio, seguidas por el rango ultrasónico, hasta 100 kHz y, finalmente, el rango de HF y microondas, por encima de 100 kHz, unidades, decenas y cientos de MHz.

entonces es el acelerador bobina de autoinduccion, utilizado como gran resistencia inductiva para ciertas corrientes alternas.

En caso de que el estrangulador deba tener una gran resistencia inductiva a corrientes de baja frecuencia, debe tener una gran inductancia y en este caso está hecho con un núcleo de acero. Un estrangulador de alta frecuencia (que representa una alta resistencia a las corrientes de alta frecuencia) generalmente se fabrica sin núcleo.

Estrangulador de baja frecuencia Parece un transformador de hierro, con la única diferencia de que solo tiene una bobina. El devanado está enrollado en un núcleo de acero de un transformador cuyas placas están aisladas para reducir las corrientes de Foucault.

Tal bobina tiene una alta inductancia (más de 1 N), tiene una resistencia significativa a cualquier cambio en la corriente en el circuito eléctrico donde está instalada: si la corriente comienza a disminuir bruscamente, la bobina lo soporta, si la corriente comienza a disminuir aumente bruscamente, la bobina se limitará, no se acumulará bruscamente.

Una de las áreas de aplicación más amplias de los estranguladores son los circuitos de alta frecuencia... Las bobinas de una o varias capas se enrollan en núcleos de ferrita o acero o se usan sin núcleos ferromagnéticos, solo un marco de plástico o solo un cable. el circuito funciona con ondas de medio y largo alcance, por lo que a menudo es posible un devanado seccional.

Un estrangulador de núcleo ferromagnético es más pequeño que un estrangulador sin núcleo de la misma inductancia. Para el funcionamiento a altas frecuencias se utilizan núcleos de ferrita o magnetodieléctricos, que tienen una capacidad interna baja. Dichos estranguladores pueden operar en un rango de frecuencia bastante amplio.

Como saben, el parámetro principal del estrangulador es la inductancia, como cualquier bobina... La unidad de este parámetro es henry, y la designación es Gn. El siguiente parámetro es la resistencia eléctrica (en corriente continua), medida en ohmios (ohmios).

Luego están características tales como el voltaje permitido, la corriente de polarización nominal y, por supuesto, el factor de calidad, que es un parámetro extremadamente importante, especialmente para los circuitos oscilantes. En la actualidad, se utilizan ampliamente diferentes tipos de estranguladores para resolver una amplia variedad de problemas de ingeniería.

tipos de estranguladores

Choques sin bobinas están diseñados para suprimir el ruido de alta frecuencia en los circuitos eléctricos. Por lo general, son un núcleo de ferrita hecho en forma de cilindro hueco (o junta tórica) a través del cual pasa el cable.

La reactividad de un estrangulador de este tipo a bajas frecuencias (incluida la frecuencia industrial) es pequeña, y a altas frecuencias (0,1 MHz ... 2,5 GHz) es grande. Por lo tanto, si se produce una interferencia de alta frecuencia en el cable, dicho estrangulador lo suprime con una pérdida de inserción de 10 ... 15 dB.Las ferritas de manganeso-zinc y níquel-zinc se utilizan para crear los núcleos magnéticos de estranguladores sin giros.

estranguladores de CA son ampliamente utilizados como resistencias (inductivas), elementos de circuitos LR y LC, así como en los filtros de salida de convertidores de CA. Dichos choques están hechos con inductancias desde décimas de microhenrios hasta cientos de henrios para corrientes de ~ 1 mA a 10 A. Tienen una sola bobina ubicada en un núcleo magnético hecho de material ferro o ferrimagnético.

Al diseñar un estrangulador de CA, es necesario tener en cuenta los siguientes parámetros nominales principales: la potencia requerida (el valor de corriente más permisible), la frecuencia de la corriente, la dignidad y el peso.

El factor de calidad se puede aumentar por varios métodos. Desde el punto de vista de la producción de circuitos magnéticos, es necesario tener en cuenta que el mérito puede aumentar debido a:

• selección de material magnético con alta permeabilidad magnética y bajas pérdidas;

• aumentando el área de la sección transversal del circuito magnético;

• introduciendo un espacio no magnético.

Suavizar estrangulaciones — elementos de convertidores diseñados para reducir la componente variable de la tensión o corriente a la entrada o salida del convertidor. Dichos choques tienen un solo devanado en cuya corriente (a diferencia de los choques de CA) están presentes componentes de CA y CC. La bobina de choque está conectada en serie con la carga.

El estrangulador debe tener una gran inductancia (resistencia inductiva). En su devanado se observa una caída en la componente alterna de la tensión, mientras que en la carga se libera la componente constante (debido a la pequeña resistencia activa del devanado).

Los componentes de corriente crean un flujo magnético directo (que actúa como un magnetizador) y un flujo alterno en el circuito magnético del estrangulador, sinusoidal… Debido a la componente constante de la corriente, el flujo magnético (inducción) en el circuito magnético cambia de acuerdo con la curva de magnetización inicial, mientras que debido a la componente variable, la inversión de la magnetización tiene lugar en ciclos parciales en los valores de corriente correspondientes.

A medida que aumenta la corriente, la componente alterna del flujo magnético disminuye (a una componente de corriente alterna constante), lo que conduce a una disminución de la permeabilidad magnética diferencial y, en consecuencia, a una disminución de la inductancia del estrangulador. Físicamente, la disminución de la inductancia con el aumento de la corriente de magnetización se debe al hecho de que a medida que aumenta esta corriente, el circuito magnético del estrangulador se satura cada vez más.

Asfixia por saturación se utilizan como reactancias inductivas ajustables en circuitos de CA. Dichos estranguladores tienen al menos dos devanados, uno de los cuales (funcionamiento) está incluido en el circuito de corriente alterna y el otro (control) - en el circuito de CC El principio de funcionamiento de los estranguladores de saturación es utilizar la no linealidad de la curva B (H) de los circuitos magnéticos, cuando son magnetizados por las corrientes de control y operación.

Los circuitos magnéticos de estos choques no tienen espacios no magnéticos. Las principales características de las bobinas de saturación (en comparación con las bobinas de suavizado) son el valor significativamente mayor de la componente variable del flujo magnético en el circuito magnético y la naturaleza sinusoidal de su cambio.

El desarrollo de equipos electrónicos impone diferentes requisitos a los choques, en particular, requiere una reducción en el tamaño y una reducción en el nivel de interferencia electromagnética en condiciones de alta densidad de ensamblaje de componentes. Para solucionar este problema se desarrollaron filtros de chip de ferrita multicapa basados ​​en una placa de montaje superficial.

Dichos dispositivos se fabrican utilizando tecnología de película delgada. Sobre el sustrato se depositan finas capas de ferrita (por ejemplo, la empresa taiwanesa Chilisin Electronics utiliza ferrita Ni-Zn), entre las cuales se forma una estructura de bobina de media vuelta.

Después de la deposición de capas, cuyo número puede llegar a varios cientos, se produce la sinterización, durante la cual se forma una bobina de volumen con un núcleo magnético de ferrita. Gracias a este diseño, los campos de dispersión se reducen al mínimo y, en consecuencia, la influencia mutua de los elementos entre sí queda prácticamente excluida, ya que las líneas de fuerza están mayoritariamente cerradas en el interior del circuito magnético.

Filtros multicapa con chips de ferrita: a — tecnología de producción; b — apariencia relacionada con una escala con un paso de 1 mm

Los filtros de chip de ferrita multicapa se utilizan para filtrar interferencias de alta frecuencia en los circuitos de señal y potencia de los productos electrónicos de consumo, fuentes de alimentación, etc. Los principales fabricantes de filtros de chip son Chilisin Electronics, TDK Corporation (Japón), Murata Manufacturing Co., Ltd (Japón), Vishay Intertechnology (EE. UU.), etc.

Choques de núcleo magnético hechos de magnetodieléctrico a base de carbonilo de hierro se utilizan en equipos de radio que funcionan en el rango de 0,5 a 100,0 MHz.

En las bobinas se pueden utilizar núcleos magnéticos fabricados con todos los materiales magnéticos blandos conocidos: aceros eléctricos, ferritas, magnetodieléctricos, así como aleaciones de precisión, amorfas y nanocristalinas.

A diferencia de los estranguladores en transformadores, amplificadores magnéticos y dispositivos similares, el circuito magnético sirve para concentrar el flujo magnético y minimizar las pérdidas magnéticas. En este caso, la función principal que realiza el circuito magnético excluye prácticamente su fabricación a partir de un material magnetodieléctrico que tenga una permeabilidad magnética relativa baja.

Una amplia gama de ferritas de diferentes grados diseñadas para operar en rangos de frecuencia similares a los magneto-dieléctricos reduce el rango de aplicación de los magneto-dieléctricos para la fabricación. circuitos magnéticos de dispositivos electromagnéticos. 

App para asfixia

Entonces, por propósito, los estranguladores eléctricos se dividen en:

Reactancias de CA que funcionan en suministros de conmutación secundarios. La bobina almacena la energía de la fuente de alimentación primaria en su campo magnético y luego la transfiere a la carga. Convertidores inversores, amplificadores: usan estranguladores, a veces con múltiples devanados, como transformadores. Funciona de manera similar. balasto magnético de una lámpara fluorescente, utilizado para encender y mantener la corriente nominal.

Estrangulador de arranque del motor — limitadores de corriente de arranque y frenado. Esto es más eficiente que disipar energía como calor a través de resistencias. Para accionamientos eléctricos con una potencia de hasta 30 kW, dicho acelerador se ve similar transformador trifasico (Los choques trifásicos se utilizan en circuitos trifásicos).

estranguladores de saturaciónse utiliza en estabilizadores de voltaje y convertidores ferroresonantes (el transformador se convierte parcialmente en un estrangulador), así como en amplificadores magnéticos, donde el núcleo se magnetiza para cambiar la resistencia inductiva del circuito.

Suavizar estrangulacionesaplicado en filtros para eliminar la ondulación de corriente rectificada. Los estranguladores de potencia de suavizado fueron muy populares durante el apogeo de los amplificadores de válvulas debido a la falta de condensadores muy grandes. Para suavizar la onda después del rectificador, los estranguladores debían usarse correctamente.

Mientras que en los circuitos de potencia lámparas de arco de vacío adjunto impulsores del acelerador — estos eran amplificadores especiales en los que los estranguladores servían como cargas de ánodo para las lámparas.

El voltaje de CA aumentado liberado en el estrangulador Dp se alimenta a la rejilla de la siguiente lámpara a través del capacitor de bloqueo C. es necesario amplificar un rango de frecuencia relativamente estrecho y no se requiere una gran uniformidad de ganancia en esta banda.