מצערת חשמלית - עקרון הפעולה ודוגמאות שימוש

משרן המשמש לדיכוי הפרעות, להחלקת גלי זרם, לאגירת אנרגיה בשדה המגנטי של סליל או ליבה, לבידוד חלקים של מעגל זה מזה בתדר גבוה, נקרא משנק או כור (מגרמנית drosseln - ל גבול, טריז).

לכן, המטרה העיקרית של משנק במעגל חשמלי היא להחזיק על עצמו זרם בטווח תדרים מסוים או לצבור אנרגיה לפרק זמן מסוים בשדה מגנטי.

מבחינה פיזית, הזרם בסליל לא יכול להשתנות מיד, זה לוקח זמן סופי, - עוקב ישירות אחרי המיקום הזה מהשלטון של לנץ.

אם ניתן לשנות את הזרם דרך הסליל באופן מיידי, אז יופיע מתח אינסופי על פני הסליל. ההשראות העצמית של הסליל, כאשר הזרם משתנה, יוצרת מתח בפני עצמו - EMF של אינדוקציה עצמית… בדרך זו, החנק מאט את הזרם.

אם יש צורך לדכא את הרכיב המשתנה של הזרם במעגל (ורעש או רטט הם רק דוגמה לרכיב משתנה), אז מותקן משנק במעגל כזה - מַשׁרָן, בעל התנגדות אינדוקטיבית משמעותית לזרם בתדר ההפרעה. אדוות ברשת יצטמצמו מאוד אם יתקין משנק על השביל. באופן דומה, ניתן להפריד או לבודד אותות בתדרים שונים הפועלים במעגל.

בהנדסת רדיו, בהנדסת חשמל, בטכנולוגיית מיקרוגל משתמשים בזרמים בתדר גבוה של יחידות מהרץ ועד גיגה-הרץ. תדרים נמוכים בטווח של 20 קילו-הרץ מתייחסים לתדרי שמע, ואחריהם הטווח האולטראסוני - עד 100 קילו-הרץ ולבסוף טווח ה-HF והמיקרוגל - מעל 100 קילו-הרץ, יחידות, עשרות ומאות מגה-הרץ.

אז זו המצערת סליל אינדוקציה עצמית, משמש כהתנגדות אינדוקטיבית גדולה לזרמי חילופין מסוימים.

במקרה שהמשנק חייב להיות בעל התנגדות אינדוקטיבית גדולה לזרמים בתדר נמוך, הוא חייב להיות בעל השראות גדולה ובמקרה זה הוא עשוי עם ליבת פלדה. משנק בתדר גבוה (המייצג התנגדות גבוהה לזרמים בתדר גבוה) נעשה בדרך כלל ללא ליבה.

משנק בתדר נמוך זה נראה כמו שנאי ברזל, עם ההבדל היחיד שיש עליו רק סליל אחד. הפיתול מלופף על ליבת פלדה של שנאי שהלוחות שלו מבודדים להפחתת זרמי מערבולת.

לסליל כזה יש השראות גבוהה (יותר מ-1 N), יש לו התנגדות משמעותית לכל שינוי בזרם במעגל החשמלי שבו הוא מותקן: אם הזרם מתחיל לרדת בחדות, הסליל תומך בו, אם הזרם מתחיל להגדיל בחדות, הסליל יגביל, הוא לא יצטבר בחדות.

אחד מתחומי היישום הרחבים ביותר של משנקים הוא מעגלים בתדר גבוה... סלילים רב-שכבתיים או חד-שכבתיים מלופפים על ליבות פריט או פלדה או משמשים ללא ליבות פרומגנטיות כלל - רק מסגרת פלסטיק או רק חוט. המעגל פועל על גלים בטווח בינוני וארוך, אז לעתים קרובות מתאפשרת סלילה חתך.

משנק ליבה פרומגנטית קטן יותר מחנק חסר ליבה באותה השראות. לפעולה בתדרים גבוהים, משתמשים בליבות פריט או מגנטו-דיאלקטריות, בעלות קיבול פנימי נמוך. משנקים כאלה יכולים לפעול על פני טווח תדרים רחב למדי.

כידוע, הפרמטר העיקרי של המשנק הוא השראות, כמו כל סליל... היחידה של פרמטר זה היא הנרי, והייעוד הוא Gn. הפרמטר הבא הוא ההתנגדות החשמלית (בזרם ישר), הנמדדת באוהם (אוהם).

ואז יש מאפיינים כמו המתח המותר, זרם ההטיה המדורג וכמובן גורם האיכות, שהוא פרמטר חשוב ביותר, במיוחד עבור מעגלים מתנודדים. סוגים שונים של משנקים נמצאים בשימוש נרחב כיום כדי לפתור מגוון רחב של בעיות הנדסיות.

סוגי חנק

חנק ללא סלילים נועדו לדכא רעש בתדר גבוה במעגלים חשמליים. הם בדרך כלל ליבת פריט העשויה בצורה של גליל חלול (או טבעת O) שדרכו עובר החוט.

התגובתיות של משנק כזה בתדרים נמוכים (כולל תדר תעשייתי) קטנה, ובתדרים גבוהים (0.1 מגה-הרץ ... 2.5 גיגה-הרץ) היא גדולה. לפיכך, אם מתרחשת הפרעות בתדר גבוה בכבל, אז משנק כזה מדכא אותה עם אובדן הכנסה של 10 ... 15 dB.מנגן-אבץ וניקל-אבץ פריטים משמשים ליצירת הליבות המגנטיות של משנקים ללא סיבובים.

חנק AC נמצאים בשימוש נרחב כנגדים (אינדוקטיביים), אלמנטים של מעגלי LR ו-LC, כמו גם במסנני הפלט של ממירי AC. משנקים כאלה מיוצרים עם השראות מעשיריות של microhenries למאות הנרי עבור זרמים מ ~ 1 mA עד 10 A. יש להם סליל יחיד הממוקם על ליבה מגנטית העשויה מחומר פרו-או פרומגנטי.

בעת תכנון משנק AC, יש צורך לקחת בחשבון את הפרמטרים הנומינליים העיקריים הבאים: ההספק הנדרש (הערך המותר ביותר של הזרם), תדירות הזרם, הכבוד והמשקל.

ניתן להגדיל את גורם האיכות בשיטות שונות. מנקודת המבט של ייצור מעגלים מגנטיים, יש צורך לקחת בחשבון שניתן להגדיל את הכשרון בשל:

• בחירת חומר מגנטי עם חדירות מגנטית גבוהה והפסדים נמוכים;

• הגדלת שטח החתך של המעגל המגנטי;

• החדרת פער לא מגנטי.

מחליק חנק - אלמנטים של ממירים שנועדו להפחית את הרכיב המשתנה של המתח או הזרם בכניסה או במוצא של הממיר. למשנקים כאלה יש פיתול יחיד בזרם שבו (בניגוד למשנקים AC) קיימים גם רכיבי AC וגם DC. סליל המשנק מחובר בסדרה עם העומס.

המשנק חייב להיות בעל השראות גדולה (התנגדות אינדוקטיבית). בפיתול שלו, נצפית ירידה ברכיב המתחלף של המתח, בעוד המרכיב הקבוע (בשל ההתנגדות הפעילה הקטנה של הפיתול) משתחרר בעומס.

רכיבי הזרם יוצרים שטף מגנטי ישיר (שפועל כמגנט) ושטף מתחלף במעגל המגנטי של המשנק, סינוסואיד... בשל המרכיב הקבוע של הזרם, השטף המגנטי (אינדוקציה) במעגל המגנטי משתנה בהתאם לעקומת המגנטיזציה הראשונית, בעוד שבשל הרכיב המשתנה, היפוך המגנטיזציה מתרחש במחזוריות חלקית בערכי הזרם המתאימים.

ככל שהזרם עולה, הרכיב המתחלף של השטף המגנטי יורד (ברכיב זרם חילופין קבוע), מה שמוביל לירידה בחדירות המגנטית הדיפרנציאלית ובהתאם לירידה בהשראות המשנק. מבחינה פיזיקלית, הירידה בהשראות עם הגדלת זרם הממגנט נובעת מכך שככל שהזרם הזה גדל, המעגל המגנטי של המשנק הופך יותר ויותר רווי.

חנק מרוויה משמשים כתגובות אינדוקטיביות מתכווננות במעגלי AC. למשנקים כאלה יש לפחות שתי פיתולים, אחד מהם (עובד) כלול במעגל זרם החילופין, והשני (בקרה) - במעגל DC. עקרון הפעולה של משנקי רוויה הוא להשתמש בחוסר הלינאריות של עקומה B (H) של המעגלים המגנטיים, כאשר הם ממוגנטים על ידי זרמי הבקרה וההפעלה.

למעגלים המגנטיים של משנקים כאלה אין פער לא מגנטי. המאפיינים העיקריים של משנקי רוויה (בהשוואה למשנקים החלקה) הם הערך הגבוה משמעותית של המרכיב המשתנה של השטף המגנטי במעגל המגנטי והאופי הסינוסואידאלי של השינוי שלו.

הפיתוח של ציוד אלקטרוני מטיל דרישות שונות למשנקים, בפרט, הוא דורש הפחתה בגודל והפחתה ברמת ההפרעות האלקטרומגנטיות בתנאים של צפיפות מכלול רכיבים גבוהה. כדי לפתור בעיה זו פותחו מסנני שבבי פריט רב שכבתיים המבוססים על לוח הרכבה משטח.

מכשירים כאלה מיוצרים באמצעות טכנולוגיית סרט דק. על המצע מופקדות שכבות דקות של פריט (למשל, החברה הטייוואנית Chilisin Electronics משתמשת ב- Ni-Zn ferrite), שביניהם נוצר מבנה סליל בחצי סיבוב.

לאחר שקיעה של שכבות, שמספרן יכול להגיע לכמה מאות, מתרחשת סינטר, במהלכה נוצר סליל נפח עם ליבה מגנטית פריט. הודות לעיצוב זה, שדות התועים מצטמצמים למינימום, ובהתאם, ההשפעה ההדדית של האלמנטים זה על זה כמעט ולא נכללת, מכיוון שקווי הכוח סגורים בעיקר בתוך המעגל המגנטי.

מסננים רב שכבתיים עם שבבי פריט: א - טכנולוגיית ייצור; ב - מראה הקשור לקנה מידה עם מדרגה של 1 מ"מ

מסנני שבבי פריט רב שכבתיים משמשים לסינון הפרעות בתדר גבוה במעגלי הכוח והאות של מוצרי אלקטרוניקה, ספקי כוח וכו'. היצרנים העיקריים של מסנני שבבים הם Chilisin Electronics, TDK Corporation (יפן), Murata Manufacturing Co., Ltd (יפן), Vishay Intertechnology (ארה"ב) וכו'.

משנקי ליבה מגנטים עשויים מגנטו דיאלקטרי מבוסס ברזל קרבוניל משמשים בציוד רדיו הפועל בטווח 0.5 … 100.0 מגה-הרץ.

במשנקים, ניתן להשתמש בליבות מגנטיות העשויות מכל החומרים המגנטיים הרכים הידועים: פלדות חשמליות, פריטים, מגנטו-דיאלקטריות, וכן סגסוגות דיוק, אמורפי וננו-גבישי.

בניגוד למשנקים בשנאים, מגברים מגנטיים והתקנים דומים, המעגל המגנטי משמש לריכוז השטף המגנטי תוך מזעור הפסדים מגנטיים. במקרה זה, הפונקציה העיקרית המבוצעת על ידי המעגל המגנטי שוללת למעשה את ייצורו מחומר מגנטו-דיאלקטרי בעל חדירות מגנטית יחסית נמוכה.

מגוון רחב של פריטים בדרגות שונות שנועדו לפעול בטווחי תדרים הדומים למגנטו-דיאלקטריים מצמצמים את טווח היישומים של מגנטו-דיאלקטריות לייצור מעגלים מגנטיים של מכשירים אלקטרומגנטיים. 

אפליקציה לחנק

אז, לפי מטרה, משנקים חשמליים מחולקים ל:

משנקי AC הפועלים באספקת מיתוג משנית. הסליל אוגר את האנרגיה של מקור הכוח העיקרי בשדה המגנטי שלו, ואז מעביר אותה לעומס. ממירים הפוכים, מגברים - הם משתמשים במשנקים, לפעמים עם ריבוי פיתולים, כמו שנאים. זה עובד בצורה דומה נטל מגנטי של מנורת פלורסנט, משמש להצתה ולתחזוקה של הזרם הנקוב.

משנקים להתנעת מנוע - מגבילי זרם התנעה ובלימה. זה יעיל יותר מאשר פיזור כוח כחום על פני נגדים. עבור כוננים חשמליים עם הספק של עד 30 קילוואט, מצערת כזו נראית דומה שנאי תלת פאזי (משנקים תלת פאזיים משמשים במעגלים תלת פאזיים).

חנק מרווההוא משמש במייצבי מתח ובממירי ברזוננטים (השנאי הופך חלקית למחנק), כמו גם במגברים מגנטיים, שבהם הליבה ממוגנטת כדי לשנות את ההתנגדות האינדוקטיבית של המעגל.

מחליק חנקמיושם ב מסננים כדי להסיר את אדוות הזרם המתוקן. משנקי כוח החלקה היו פופולריים מאוד בתקופת הזוהר של מגברי השפופרת בגלל היעדר קבלים גדולים מאוד. כדי להחליק את הגל לאחר המיישר, היה צורך להשתמש במשנקים בדיוק כמו שצריך.

בעוד במעגלי חשמל מנורות קשת ואקום מְצוֹרָף מגבירי מצערת - אלה היו מגברים מיוחדים שבהם שימשו המשנקים כעומסי אנודה למנורות.

מתח ה-AC המוגבר המשתחרר במשנק Dp מוזן לרשת של המנורה הבאה דרך קבל החסימה C. יש צורך להגביר טווח תדרים צר יחסית ולא נדרשת אחידות גדולה של רווח בפס זה.