Для чего нужен дроссель в блоке питания
Среди электронных компонентов на плате практически всегда имеется дроссель, он же — катушка индуктивности. Зачем он нужен и как он работает? В этой статье я измерю индуктивность различных катушек и расскажу как работает дроссель.
Дроссель (далее катушка индуктивности) это пассивный электронный компонент, который позволяет накапливать энергию в виде магнитного поля. Катушка индуктивности состоит из сердечника и обмотки. Не стоит путать катушку и трансформатор, так как они отличаются по строению и выполняют различные функции.
На самом деле практически любой проводник может быть рассмотрен как катушка индуктивности, но зачастую индуктивность прочих элементов бесконечно мала, поэтому не учитывается.
Дроссель чаще всего выполняется в виде катушки с определенным числом витков медного провода вокруг цилиндрического или тороидального сердечника. Вот несколько дросселей, которые я выпаял из различных устройств:
Вот одно из основных свойств катушки индуктивности:
Постоянный ток практически беспрепятственно протекает по катушке индуктивности, в то время, как переменный ток через него протекать не может.
Это свойство позволяет использовать дроссели в качестве цепях фильтров в импульсных источниках питания, не пропуская высокочастотные импульсы в бытовую сеть. Всё дело в реактивном сопротивлении, которое и оказывает значительное влияние на переменный ток. Это происходит из за того, что ток в полупериоде, отстает от напряжения. Если же подать на дроссель постоянное напряжение, то оно пройдет через катушку, но не сразу, что позволит использовать плавное включение нужного устройства, «сгладив» резкий импульс. Дроссель будет некоторое время запасать электроэнергию в виде магнитного поля.
Способность дросселя накапливать энергию называют индуктивностью. Единица энергии, которую может запасти дроссель называется равна 1 Генри. Для того, чтобы измерить индуктивность катушки или дросселя необходимо иметь специальный прибор — RLC Метр. Многие современные мультиметры также умеют измерять индуктивность, но не мой. Я использую отдельный бескорпусной прибор, про который я уже рассказывал ранее в следующей статье:
Приветствую, дорогие посетители моего канала! Сегодня мы поговорим о дросселе. Разберемся, что это, из чего состоит и как работает, где применяется. Информацию постараюсь подавать максимально доступно, буквально на пальцах расскажу, как всё устроено.
Схема подключения
Дроссели часто встречаются в блоках питания и светильниках с люминесцентными лампами. Подключение в схему дросселя для таких вариантов будет представлено ниже в статье.
Блок питания
У начинающих радиолюбителей часто возникает такой вопрос — зачем нужен дроссель в блоке питания. Он необходим по двум причинам:
- Для сглаживания переменной составляющей тока.
- Для сглаживания пульсаций.
Как правило, дроссели в этих блоках устанавливают после диодного моста непосредственно на выходе, а значит работают уже с постоянным током. При увеличении напряжения или коротком замыкании, дроссель сглаживает значительную часть пульсации. При стабильной работе блока питания, устройство сглаживает высокочастотные помехи, пропуская в цепь только прямой ток без каких-либо колебаний. Такая заслонка также выполняет роль дополнительного сопротивления, которое значительно снижает напряжение на выходе моста. Дроссель и такая схема подключения представлены на рисунке ниже.
DC/DC преобразователи, работающие на понижение напряжения
В понижающих преобразователях дроссель выступает в качестве источника энергии. Это становится возможным благодаря способности накапливать энергию. Такой процесс называют также зарядом дросселя. Достигается нужный результат путем подачи множества коротких импульсов на него. В дальнейшем дроссель становится источником энергии и отдает то, что накопил. При этом меняется полярность напряжения на обмотке, что провоцирует изменение направления протекания тока. На выходе через дроссель можно получить более низкое напряжение, например, если подали 12 В, будет 5 В.
Величины электрических параметров определяются продолжительностью подаваемого импульса, что позволяет регулировать выходное напряжение. Безопасность работы приборов с такой электрической схемой обеспечивается также благодаря конденсатору. Его функция заключается в сглаживании пульсации, т. к. иногда за 1 секунду проходит до 1000 импульсов и больше.
Что такое дроссель, принцип работы
В переводе с немецкого drossel означает «сглаживание». Это радиоэлемент, представляющий собой катушку, которая состоит из сердечника и свернутого изолированного проводника. В некоторых случаях сердечник отсутствует. Назначение дросселя – сглаживание скачков тока, отделение переменного тока от постоянного. С его помощью также регулируется подача электрических сигналов, отсекаются те, что сильно отличаются частотой.
Дроссель напоминает трансформатор, но он обычно имеет только одну обмотку (как в понижающих, повышающих преобразователях). При пропускании электрического тока образуется электромагнитное поле. Причем его нарастание и спад в дросселе происходит с задержкой, за счет этого и обеспечивается функция сглаживания резких скачков значений электрических параметров, т. к. магнитное поле в катушке не может быстро изменить направление.
Когда рост напряжения имеет импульсный характер, неравномерность сигнала поглощается дросселем. Благодаря этому на выходе получают стабильное напряжение. Такой принцип работы используется при производстве сетевых фильтров. Они обеспечивают возможность подачи напряжения без помех, за счет чего снижается вероятность поломки подключенной через дроссель техники в случае резких скачков.
Такая особенность функционирования дросселя востребована в цепях переменного тока. Для постоянного тока катушка не является сдерживающим элементом. Причем в цепях переменного тока дроссель может полностью заблокировать сигнал с неподходящими параметрами, если его индуктивность будет изначально слишком большой.
Признаки неисправности
Люминесцентная лампа может качественно работать на протяжении многих лет. Но со временем все же могут появиться признаки, сигнализирующие о проблемах. О неисправности дросселя можно судить по возникновению следующих ситуаций:
- Лампа начинает громко гудеть, иногда слышится дребезжание.
- Процесс зажигания проходит нормально, но вскоре после этого лампа гаснет.
- Происходит перегрев осветительного прибора.
- Можно наблюдать сильное мерцание.
- Визуально после включения в колбе видны движущиеся световые змейки.
При наличии хотя бы одного из этих признаков неисправности, нужно знать, как можно проверить дроссель мультиметром.
Примеры использования дросселей
Эта деталь широко применяется в самых различных сферах. Далее приведены наиболее распространённые примеры использования.
Разновидности
В настоящее время используются следующие виды электрических дросселей:
- Безвитковый. Дроссель безвитковый электромагнитный представляет собой кольцо из феррита и пропущенный через него проводник. Имеет большое внешнее сходство с обычным резистором. Основное назначение устройства заключается в подавление высокочастотных помех.
- Для переменного тока. Предназначен для создания реактивного и индуктивного сопротивления, фильтра пульсации тока в преобразователях напряжений.
- Сглаживающий. Дроссель электронный сглаживающий используется для занижения переменной части напряжения, или тока на входных и выходных частях электросхемы. Используются такие устройства в преобразователях тока. Сглаживающие дроссели подключаются последовательно к нагрузке, тем самым провоцируя сглаживание переменной части тока, пропуская через себя только постоянную составляющую линейного тока. Особенностью подобных элементов является большая индуктивность.
- Насыщения. Дроссель насыщения применяется для цепей переменного тока в качестве регулятора индуктивного сопротивления. Основным отличием устройства является наличие 2 обмоток: рабочей, для подключения к переменному току и управляющей, которая подсоединяется непосредственно к электроцепи с постоянным током. Для работы такого прибора применяется вариант нелинейности кривой магнитопровода. Иными словами, регулировка постоянного тока зависит от величины намагничивания сердечника.
Современная электротехника требует значительного уменьшения габаритных параметров элементов электросхем. На схемах с поверхностным монтажем, при условии большой ее загруженности деталями, используются так называемые чип-фильтры. У таких элементов отсутствует провод. Катушка формируется из нескольких слоев феррита. Основным назначением чип-фильтров является снижение высокочастотных помех на сложных электронных схемах.
Кроме того существуют пусковые устройства. Они используются в качестве ограничителей тормозного и пускового тока для электродвигателей. В электрике, чтобы запустить мощный электрический двигатель, применяются трехфазные разновидности. Они отличаются большой величиной индуктивности.
Индуктивность
Для замера индуктивности понадобится тестер с режимом измерения этого параметра. Обозначаются такие возможности мультиметра с помощью букв «Н» или «Гн». Замер этого параметра проводится следующим образом:
- Нужно установить мультиметр в режим измерения индуктивности.
- Далее надо будет убедиться, что проверяемое устройство отключено от электричества.
- Измерительные щупы подсоединить к контактам элемента.
Прибор должен показать значение индуктивности, близкие к указанным на корпусе устройства.
Виды повреждений дросселя
Проверяя дроссель на исправность, надо принимать во внимание следующее:
- Обрыв провода приводит к тому, что ток через катушку проходить не будет.
- В некоторых дросселях имеется только одна обмотка, но существуют разновидности и с большим их числом. Если происходит замыкание между обмотками, то дроссель не будет нормально функционировать.
- Иногда замыкание происходит между соседними витками в одной обмотке.
- Возможна неисправность магнитопровода.
- В некоторых случаях происходит пробой на корпус.
Наиболее частой причиной повреждений является износ защитного слоя провода или его перегорание. При обнаружении неисправности можно сделать замену детали или произвести ее ремонт.
Резонансные контуры
Если соединить в одной цепи индуктивную катушку и конденсатор, то можно получить колебательный контур. Его резонансная частота зависит от параметров деталей. На ней реактивное сопротивление контура будет минимальным. Таким образом можно получать фильтры, которые пропускают одни частоты и демонстрируют высокое сопротивление для других.
Для чего нужен дроссель?
Таким образом, главное назначение дросселя в электрической схеме — задержать на себе ток определенного частотного диапазона или накапливать энергию за определенный период времени в магнитном поле.
Физически ток в катушке не может измениться мгновенно, на это требуется конечное время, - данное положение прямо следует из Правила Ленца. Если бы ток через катушку мог изменяться мгновенно, то на катушке при этом возникало бы бесконечное напряжение. Самоиндукция катушки при изменении тока сама формирует напряжение — ЭДС самоиндукции. Таким образом, дроссель задерживает ток.
Если необходимо подавить переменный компонент тока в цепи (а помехи или пульсации — это как раз пример переменной составляющей), то в такую цепь устанавливают дроссель — катушку индуктивности, обладающую для тока частоты помех значительным индуктивным сопротивлением.
Пульсации в сети существенно снизятся, если на пути установлен дроссель. Таким же образом можно развязать или изолировать друг от друга сигналы различной частоты, действующие в цепи.
В радиотехнике, в электротехнике, в СВЧ-технике, - используются высокочастотные токи от единиц герц до гигагерц. Низкие частоты в пределах 20 кГц относятся к звуковым частотам, затем следует ультразвуковой диапазон - до 100 кГц, наконец диапазон ВЧ и СВЧ — выше 100 кГц, единицы, десятки и сотни МГц.
Низкочастотный дроссель похож с виду на железный трансформатор, с тем лишь отличием, что обмотка на нем всего одна. Катушка навита на сердечник из трансформаторной стали, пластины которого изолированы между собой дабы снизить вихревые токи.
Такая катушка обладает высокой индуктивностью (более 1 Гн), она оказывает значительное противодействие любому изменению тока в электрической цепи, где она установлена: если ток резко стал убывать — катушка его поддерживает, если ток начал резко возрастать — катушка станет его ограничивать, не даст резко нарасти.
Одна из широчайших сфер применения дросселей — это высокочастотные схемы. Многослойные или однослойные катушки навиваются на ферритовые или стальные сердечники, либо используются совсем без ферромагнитных сердечников — просто пластмассовый каркас или только проволока. Если схема работает на волнах среднего и длинного диапазона, то возможно часто встретить секционную намотку.
Дроссель с ферромагнитным сердечником имеет меньшие габариты, чем дроссель без сердечника той же индуктивности. Для работы на высоких частотах используют сердечники ферритовые или из магнитодиэлектрических составов, отличающихся малой собственной емкостью. Такие дроссели способны работать в довольно широком диапазоне частот.
Как вы уже поняли, основной параметр дросселя — индуктивность, как и у любой катушки. Единица измерения данного параметра — генри, а обозначение - Гн. Следующий параметр — электрическое сопротивление (на постоянном токе), оно измеряется в омах (Ом).
Затем идут такие характеристики, как допустимое напряжение, номинальный подмагничивающий ток, и конечно добротность, - крайне важный параметр, особенно для колебательных контуров. Различные типы дросселей находят сегодня самое широкое применение для решения самых разнообразных инженерных задач.
Итак, по назначению электрические дроссели подразделяются на:
Дроссели переменного тока, работающие во вторичных импульсных источниках питания. Катушка накапливает энергию первичного источника питания в своем магнитном поле, затем отдает ее в нагрузку. Обратноходовые преобразователи, бустеры — в них используются дроссели, причем иногда с несколькими обмотками, как у трансформаторов. Аналогичным образом работает магнитный балласт люминесцентной лампы, служащий для ее розжига и поддержания номинального тока.
Дроссели для пуска двигателей - ограничители пусковых и тормозных токов. Это эффективнее, чем рассеивать мощность в форме тепла на резисторах. Для электроприводов мощностью до 30 кВт такой дроссель по внешнему виду напоминает трехфазный трансформатор (в трехфазных цепях используются трехфазные дроссели).
Дроссели насыщения, применяемые в стабилизаторах напряжения, и феррорезонансных преобразователях (трансформатор частично превращается в дроссель), а также в магнитных усилителях, где сердечник подмагничивается с целью изменения индуктивного сопротивления цепи.
Сглаживающие дроссели, применяемые в фильтрах для устранения пульсаций выпрямленного тока. Источники питания со сглаживающими дросселями были очень популярны в период расцвета ламповых усилителей из-за отсутствия конденсаторов с очень большой емкостью. Для сглаживания пульсаций после выпрямителя должны были использоваться именно дроссели.
Для стабильной работы некоторых электрических схем требуется наличия в электроцепи сглаженного тока. Данная статья рассмотрит тему — что такое дроссель. Будет дано определение этого элемента, описаны разновидности, принцип работы, устройство, а так же будут приведены различные схемы подключения.
Защита от помех
Высокое индуктивное сопротивление позволяет построить защиту от помех. В результате применения дросселя импульсы, вызываемые ими, будут в значительной степени погашаться. Для этой цели, например, применяются безвитковые дроссели. Эта деталь представляет собой провод, проходящий через ферритовый цилиндр или кольцо. Его особенностью является низкое сопротивление на малых частотах и высокое на больших. Последняя особенность позволяет блокировать воздействие высокочастотных помех.
Устройство
Дроссель устаревшее название, в настоящее время более известен как катушка индуктивности, по своей сути — это компонент электрической цепи, винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Как следствие, при протекании через катушку переменного электрического тока наблюдается её значительная инерционность. Состоит из следующих элементов:
- Катушка, на которую намотан медный или алюминиевый изолированный провод. В основном применяется медный провод. Алюминиевые используются в бюджетных и низкокачественных элементах, чтобы снизить затраты при производстве устройства и уменьшить его итоговую цену.
- Ферритовый сердечник. Так же применяются сердечники из диэлектрических материалов, которые изменяют свои свойства при взаимодействии с электрическим током.
- Соединительные контакты.
Устройство дросселя очень схоже с трансформатором. Основное отличие заключается в наличие всего одного ряда обмотки. Так же дроссели могут быть бескорпусными. Такие устройства используются в высокочастотных схемах.
Катушка также может быть выполнена без установленного внутри магнитного сердечника. Устройства без сердечника более громоздкие, так как такая конструкция требует наличия гораздо большего количества витков на катушке.
Дроссель обычный электронный имеет обозначение на схеме в виде волнистой линии. Если дроссели оснащены магнитным сердечником, то волнистая линия дополняется прямой чертой.
Основные параметры электрического дросселя зависят от его индуктивности, которая измеряется в Генри («Гн»). Так же элементу присущи следующие характеристики: сопротивление при работе от постоянного тока, добротность, ток подмагничивания и величина изменяемого напряжения.
Проверка
До этого мы выяснили — для чего нужен дроссель, из чего состоит это устройство, где оно применяется и по какому принципу работает. Теперь попытаемся узнать, как можно протестировать данный элемент на работоспособность. При помощи мультиметра всегда можно проверить целостность элемента и величину его индуктивности.
Люминесцентный светильник
В такой схеме дроссель выступает в качестве пускового и сглаживающего устройства. Подключается он последовательно с лампой. При этом совместно с ним так же используется стартер. При таком подключении дроссель использует такой принцип работы:
- По цепи протекает переменный ток.
- Люминесцентная лампа в холодном состоянии не включается по причине своего высокого сопротивления. Протекающий ток не запускает лампу, а нагревает ее катоды, а затем перетекает к стартеру.
- Внутри стартера происходит нагрев подвижного контакта. После нагрева контакт замыкает цепь.
За момент нагрева катодов и стартера, происходит накопление тока в контуре дросселя. При замыкании стартера происходит вымещение тока дросселем и разрядка самого стартера. При разрядке приходят в движение электроны на катодах лампы. Они вступают в контакт с газом, и при этом лампа загорается. Схема люминесцентной лампы, состоящую из дросселя, двух стартеров и двух люминесцентных ламп представлена ниже.
Как выполняется проверка дросселя
Для этой цели удобно использовать мультиметр. В некоторых моделях присутствует режим непосредственного изменения индуктивности. Поэтому перед тем как проверить дроссель лампы дневного света мультиметром, нужно установить его в режим работы с индуктивностью.
Далее необходимо выбрать подходящий диапазон измерений. Он определяется на основе величины ожидаемого значения индуктивности. Подойдёт тот диапазон, максимальное значение которого будет больше предполагаемого. Если таких несколько, нужно использовать меньший из них.
Затем красный и чёрный щупы следует подключить к концам провода, намотанного на катушку. В результате значение индуктивности будет отображено на дисплее. При наличии технической документации полученный результат можно сравнить с тем, который должен быть.
Для проверки также можно использовать модели, в которых не предусмотрено непосредственное измерение индуктивности. В этом случае потребуется измерять сопротивление. При проведении такой проверки необходимо предпринять следующие шаги:
- Установить мультиметр в режим измерения сопротивления.
- Правильно выставить измеряемый диапазон. Поскольку речь идёт о сопротивлении металлического провода, то лучше начать с меньшего диапазона.
- Красным и чёрным щупом проверить концы намотанного на катушку провода.
- Если сопротивление равно бесконечности, то это означает, что в проводе имеется обрыв.
- Если оно значительно меньше ожидаемого или нулевое, то возможно межвитковое замыкание.
- Если сопротивление не отличается от ожидаемого, дроссель можно считать исправным.
При осуществлении проверки нужно следить за тем, чтобы щупы не прикасались к человеческому телу. Если это требование нарушить, то проверяющий получит сопротивление своего тела, а не провода катушки.
Проверку наличия обрыва также можно выполнить с помощью мультиметра:
- Прибор переключают в режим проведения прозвонки.
- Чёрным и красным щупами прикасаются к концам провода, намотанного на катушку. Если контакт имеется, прозвучит звуковой сигнал. В противном случае можно будет сделать вывод о наличии обрыва.
Чтобы убедиться в исправности изделия, также необходимо сделать проверку на пробой на корпус.
Процедура выполняется таким образом:
- Мультиметром прозваниваем дроссель. Для этого одним щупом прикасаемся к проводу дросселя, а другим – к его корпусу.
- Если звучит звуковой сигнал, это означает, что между катушкой и корпусом имеется контакт. Наличие пробоя говорит о неисправности дросселя. Если сигнала нет, то рассматриваемая проблема отсутствует.
- После прозвонки надо установить режим проверки сопротивления. Диапазон измерения рекомендуется выбрать минимальный.
- В зависимости от величины полученного сопротивления можно не только убедиться в наличии неисправности, но и приблизительно определить место пробоя. Если было показано полное сопротивление катушки, то пробой находится рядом с положением второго щупа. В том случае, когда оно практически равно нулю, то рядом с первым. При наличии промежуточного сопротивления аналогичным образом можно сделать вывод о расположении соответствующей точки.
Иногда нужно найти место, где находится неисправность. В этом случае надо временно поставить заведомо исправную лампу. Если она не будет работать, значит, дело в дросселе. Но перед тем как прозвонить, следует осмотреть его. Визуально можно заметить следующие дефекты:
- На корпусе дросселя наблюдается почернение.
- Имеются явные следы перегрева проводов.
- На корпусе видно вздутие.
При наличии таких признаков имеет смысл провести более подробную диагностику или заменить проверяемый дроссель на исправный.
Иногда причиной проблемы могут стать плохие контакты между лампой и патроном. Они со временем теряют свою работоспособность из-за окисления или загрязнения. В такой ситуации их следует почистить. Для этого можно, например, использовать ластик, мелкую шкурку или аналогичные средства.
Если предстоит проверить несколько люминесцентных ламп, это можно сделать путём создания несложного испытательного стенда. На изображении показана его схема.
Цепь подключается к сети электропитания с напряжением 220 В. К дросселю последовательно подсоединяется лампа накаливания. После замыкания цепи возможны следующие ситуации:
- Лампа горит вполнакала. В этом случае можно сделать вывод об исправности дросселя.
- Она горит ярко. Такое возможно в том случае, если активное сопротивление дросселя снижено. Это говорит о наличии межвиткового замыкания.
- Лампочка не загорается, что свидетельствует о наличии обрыва провода. Это может быть следствием перегорания провода. В таком случае ещё одним сигналом о повреждении может стать неприятный запах.
С помощью такой простой схемы можно сделать вывод о степени работоспособности дросселя за минимальное время.
Дроссели насыщения
Они состоят из двух обмоток, одна из которой является рабочей, а другая – управляющей. Такие дроссели позволяют проводить регулировку индуктивного сопротивления контура при необходимости. Они применяются в стабилизаторах напряжения и магнитных усилителях.
Сопротивление
Замер сопротивления поможет узнать состояние катушки. Проверка в этом случае выглядит следующим образом:
- Дроссель необходимо отключить от цепи.
- Перевести тестер в режим замера сопротивления.
- Соединить измерительные щупы с контактами устройства.
Бесконечно большое сопротивление укажет на обрыв внутренней обмотки. Если сопротивления нет совсем – это указывает на короткое замыкание. Значение сопротивления должно быть близко к характеристикам, которые указаны на корпусе устройства.
Убедиться в отсутствии короткого замыкания можно при переключении тестера в режим «прозвонка». Звуковой сигнал тестера укажет на наличие короткого замыкания.
Использование дросселя в конструкции люминесцентной лампы
Люминесцентная лампа – это энергосберегающий осветительный прибор. Принцип работы состоит в следующем: из стеклянной колбы светильника удаляется воздух и закачивается инертный газ. Внутрь помещается небольшая капелька ртути. Для работы достаточно 30 мг вещества. Оттенок света люминесцентной лампы определяется используемым газовым составом.
На каждом торце светильника имеется по два входа. Внутри между ними с каждой стороны имеются спиральные нити накаливания. Стеклянная колба лампы изнутри покрыта слоем люминофора.
Изделия могут иметь различные формы и размеры, однако принцип действия при этом меняться не будет. Включается лампа с помощью пусковой схемы, важной частью которой является электромагнитный дроссель.
Свет в колбе возникает вследствие регулярно появляющихся разрядов. Дроссель при этом выполняет две функции:
- Поддерживает правильное формирование разрядов.
- Осуществляет коррекцию тока при возникновении такой необходимости.
При работе создаются импульсные разряды. Дроссель сдерживает пусковой ток и позволяет дождаться разогрева нитей накаливания. Затем проходит пиковое напряжение и осуществляется разряд. Использование дросселя предохраняет вольфрамовые нити накаливания от перегорания. Разряд создаёт ультрафиолетовое свечение. Оно преобразуется в обычное слоем люминофора, которым покрыта стеклянная колба изнутри.
DC/DC повышающие преобразователи
Такое свойство, как невозможность сохранения энергии дросселем в течение длительного периода, используется не только для понижения, но и для повышения значений электрических параметров (в частности, напряжения). Если нужно получить 12 В на выходе из поданных 5 В, также используют DC/DC преобразователи, но повышающие. Принцип их работы основан на свойстве дросселя накапливать энергию по мере подачи тока. Но при размыкании цепи напряжение резко повышается, частично достигает конденсатора.
При повторном замыкании цепи описанный цикл повторяется. Но пока дроссель накапливает энергию, питание обеспечивается благодаря конденсатору. Затем снова происходит резкий скачок напряжения. Он приобретает импульсный характер. А увеличение напряжение также обеспечивается благодаря тому, что суммируется его значение на источнике питания и дросселе.
Таким образом, дроссель выполняет важную функцию, поэтому до сих пор востребован в электротехнике. Его важность не может быть приуменьшена даже с появлением цифровых технологий, т. к. стабильность работы разных устройств, электроники намного сложнее обеспечить без такого свойства, как сглаживание импульсов питающей сети.
Катушку индуктивности, используемую для подавления помех, для сглаживания пульсаций тока, для накопления энергии в магнитном поле катушки или сердечника, для развязки частей схемы друг от друга по высокой частоте - называют дросселем или реактором (от нем. drosseln — ограничивать, глушить).
Проверка электронного дросселя
В светильниках нового поколения используется электронный дроссель или ЭПРА, что расшифровывается как электронная пускорегулирующая аппаратура. Такой дроссель не похож на катушку индуктивности. Он состоит из множества электронных компонентов, напаянных на плату и помещенных в один корпус. Поэтому прозвонить мультиметром два конца у электронного устройства не получится. Придется последовательно проверять все элементы схемы.
Сначала рекомендуется протестировать предохранитель, затем следует внимательно осмотреть все места пайки. Контакт мог пропасть из-за того, что отвалились какие-то ножки. Далее проверяются конденсаторы, диоды и транзисторы. Это делается с помощью мультиметра, установленного в соответствующий режим измерения.
Существует множество электрических схем, в которых применяются дроссели. Однако во всех случаях типовые неисправности выглядят похожим образом. Воспользовавшись приведёнными способами, можно найти причину проблемы или убедиться в исправности дросселя.
Принцип работы
Принцип работы дросселя можно описать следующим образом:
- Дроссель располагается в схеме с источником переменного тока и лампой.
- При включении цепи, лампа загорается с небольшим запаздыванием. Этот момент приходится на начало первой полуволны, которая сопровождается нарастанием тока, снижением напряжения и возникновением магнитной индукции.
- На момент второй полуволны, происходит снижение тока и нарастание напряжения. При этом происходит полный заряд катушки.
- На третьей полуволне происходит «проталкивание» тока сквозь обмотку и индуктивность. В этот момент ток меняет свою направленность.
- На конечной полуволне устройство полностью пропускает через себя ток, что приводит к его протеканию по электроцепи и включению лампы. Именно из-за этого лампа включается с определенным запаздыванием.
Назначение дросселя для цепей переменного тока можно охарактеризовать следующим образом:
- Используется в качестве ограничителя тока электроцепи.
- Как элемент насыщения для стабилизаторов напряжения.
- В виде фильтра, сглаживающего электрические пульсации.
- В качестве магнитного усилителя для цепей постоянного тока. При помощи элемента можно изменить индуктивное сопротивление и характеристики тока самой цепи.
Все эти возможности и характеристики дроссельных устройств применяются в электротехнике и электронике при проектировании различных устройств, оборудования.
Расчет характеристик
Устройство электрическое дроссельное имеет на корпусе маркировку с основными своими характеристиками. Но если маркировки нет или предполагается самостоятельное изготовление устройства, то необходимо провести предварительный расчет основных параметров устройства. Как сделать подобный расчет, будет описано далее.
Когда делаются расчеты, применяется простая формула для вычисления индуктивности:
Чтобы подтвердить правильность рассчитанного количества витков, можно использовать тестер в режиме измерения индуктивности. Это поможет подтвердить правильность определения необходимого количества витков.
Токоограничители
При включении лампы дневного света на короткое время возникает мощный пусковой ток. Это может создавать риск поломки устройства. Применение дросселя сглаживает ток, позволяя лампе включиться в обычном рабочем режиме.
В процессе запуска мощных электродвигателей дроссель также сглаживает пусковой ток. После того как будут набраны рабочие обороты, он отключается и перестаёт влиять на дальнейшую работу мотора.
Заключение
В статье было дано определение — что это такое электрический дроссель и для чего он используется, а так же как работает и какими способами можно проверить его работоспособность. Так же было рассмотрено, как рассчитать параметры устройства при его самостоятельной сборке. Такие знания помогут начинающим радиолюбителям понять принцип работы электронных схем, включающих в себя дроссели различных типов и разновидностей.
Использование дросселей очень распространено. Но иногда с ними происходят поломки. Чтобы найти и устранить их причину, необходимо понимать, что собой представляет дроссель, как он работает и как его можно проверить.
Фильтры сглаживания
Использование дросселей помогает сгладить переменный ток. Они обеспечивают стабильность работы устройств. Примером такого использования могут быть служить утолщения в виде небольших бочонков на кабеле для USB.
Как работает дроссель
Эта деталь представляет собой одну из разновидностей катушек индуктивности. Её важной особенностью является высокое сопротивление при прохождении переменного тока.
При протекании тока по прямолинейному проводу вокруг него образуется магнитное поле. Его линии напряжённости представляют собой окружности, расположенные в перпендикулярной плоскости. Если намотать провод на сердечник, то магнитное поле станет выглядеть по-другому.
Важно отметить, что индуктивность имеется у любой детали, но её величина может существенно различаться. Использование катушки позволяет сделать индуктивность настолько значительной, что она будет оказывать существенное влияние на процессы, идущие в электрической цепи. Для определения индуктивности можно использовать формулу:
Эта формула позволяет не только рассчитать величину индуктивности, но и показывает, от каких параметров зависит искомая величина.
Как известно, в электрической цепи имеется два типа сопротивления – активное и реактивное. Последнее может быть индуктивным и ёмкостным. Активное способствует тому, что электрическая энергия преобразуется в другой вид и уходит из электрической цепи. Чаще всего это выражается в нагреве. В некоторых случаях он может быть настолько сильным, что способен расплавить металлический провод.
Реактивное сопротивление имеет другую природу. В этом случае энергия циклически преобразовывается из одного вида в другой, но из электрической цепи не уходит. Реактивное сопротивление проявляет себя только при работе с переменным током. Его циклические изменения вызывают колебания магнитного поля, которые, в свою очередь, усиливают или ослабляют электрический ток.
Внешне электромагнитный дроссель представляет собой сердечник, на который намотано большое количество витков провода. Как известно, электромагнитное поле при резком скачке тока оказывает влияние на сам проводник. При этом поле направлено противоположно изменению силы тока, но меньше его по абсолютной величине. В результате возникает тормозящее воздействие, которое сглаживает колебания.
Читайте также: