введены следующие величины: d-0,05 см; /=0,15 см; г=0,7 см; /г=0,05 см; а„„ = 19,9-Ю"? °C~i; а„«=1Ы0-« °C-i; Сп=70 пФ.

Анализируя данные результаты, можно рассуждать следующим образом: «Изменяя число пластин, реализуется «плоская» конструкция с большим радиусом, либо «вытянутая» с малым радиусом. Для первого варианта характерны высокая температурная стабильность и увеличенный диапазон изменения емкости, для второго эти параметры хуже. Можно ли отдать предпочтение конструкции с малым числом пластин? Консольное крепление пластин с большим радиусом не обеспечит вибропрочности при механических воздействиях на конденсатор. Следовательно, число пластин желательно уменьшить,,,»

В качестве самостоятельной работы предлагается, пользуясь материалом, изложенным в § 3.1, составить программу для расчета токосъема конденсатора переменной емкости.

§ 4.3. РАСЧЕТ КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ

К катушкам индуктивности относят ЭРЭ, работа которых основана на взаимодействии электрического тока и магнитного поля или на эффекте перехода энергии электрического тока в энергию магнитного поля и обратно [1]. Конструктивно катушка индуктивности (в дальнейшем катушка) в большинстве случаев содержит каркас с закрепленным на нем проводом. Дополнительное введение различных деталей в такую конструкцию позволяет подразделять катушки на экранированные и неэкранированные, с сердечником и без сердечника, с магнитным сердечником и немагнитным сердечником и т. д. Специфика функционирования н конструктивного выполнения катушек вызывает трудности при микроминиатюризации данного ЭРЭ, вследствие этого в последнее время при проектировании РЭА катушки заменяют, например, активными элементами. Однако в некоторых случаях катушка является обязательной составной частью, входящей в ту или иную конструкцию ЭРЭ (устройства временной задержки, фильтрации электрического сигнала, контактные устройства и др.). Учитывая данное обстоятельство, приведем рекомендации по выполнению машинного расчета конструктивных параметров катушек, которые рекомендуется использовать, в частности, при разработке магнитострик-

ционных фильтров, устройств временной задержки, коммутационных устройств на герконах и др.

Основными исходными данными для расчета являются: 1) индуктивность L; 2) рабочая частота fo; 3) добротность Q; 4) функциональное назначение катушки; 5) тип РЭА, для которой разрабатывается катушка; 6) программа годового выпуска, возможности производства и др.

Прежде чем приступить к разработке катушки, следует изучить существующие конструкции и выяснить влияние функционального назначения катушки на ее конструктивное выполнение. По результатам анализа аналогичных конструкций выбирают основное направление проектирования. После этого, пользуясь приведенной далее программой, производят машинный расчет катушки согласно следующему алгоритму *.

1. Вводят исходные данные.

2. Сравнивая заданную индуктивность с индуктивностью, реализуемой на каркасе определенного диаметра (индуцируется на экране пульта оператора), выбирают тип обмотки катушки (однослойную с шагом, сплошную одно- или многослойную). При этом руководствуются следующими соображениями. При однослойной обмотке достигаются высокая добротность (Q= 150--400) катушки и температурная стабильность индуктивности [аь(10ч-50)х X 10"" °С~)], так как возможно применение тугой, горячей намотки, либо выполнение обмотки путем вжигания серебра в керамический каркас. Однако габаритные размеры катушки при этом возрастают. И наоборот, при больших значениях L с целью уменьшения габаритных размеров катушки применяют многослойные обмотки, имеющие низкую температурную стабильность индуктивности (аь>150-10-°С-1).

3. На основании принятого направления конструирования катушки отвечают на следующие запросы машины: нужно ли экранировать катушку? Катушка с сердечником или без него? Если да, то с каким сердечником - магнитным или немагнитным, цилиндрическим или броневым? При ответах необходимо учитывать следующее. Экранирование обеспечивает электромагнитную совместимость катушки с окружающими ее элементами. Однако при использовании любых экранов (немагнитных и магнитных) снижается температурная стабильность индуктивности. Кроме того, немагнитные экраны увеличивают габаритные размеры, сопротивление и собственную емкость катушки. Изменение перечисленных параметров зависит от соотношения между размерами катушки и экрана.

Применение сердечников обеспечивает изменение заданной индуктивности в требуемых пределах (на AL). Достоинствами немагнитных сердечников являются повышенная температурная стабильность индуктивности катушки и возможность использования при высоких рабочих частотах, недостатками - малые пределы ре-

* Излагается сокращенно.

гулировки индуктивности и снижение добротности катушки. Таким образом, данные сердечники используют в высокостабильных, высокочастотных катушках с однослойной обмоткой. Достоинство магнитных сердечников заключается в достижении больших пределов регулировки индуктивности, увеличении добротности катушки и возможности суш,ественного уменьшения ее габаритных размеров. Однако при этом значительно снижается температурная стабильность индуктивности (0200-10"" °С"), а рабочий диапазон частот ограничен значениями потерь, возникающих в магнитных материалах.

4. Для обеспечения машинного расчета индуктивности экранированной катушки L=L[l-ц(0/0,у] вводят следующие данные: диаметр D каркаса катушки (согласно п. 2); диаметр D экрана (по результатам п. 3); для того чтобы L я Q катушки уменьшились не более чем на 10%, рекомендуется принимать DJD = = l,б-2,5; для стабильных катушек D.JD2,5; длину / обмотки катушки с учетом того, что /= (0,б- 1,3)D, когда необходимы минимальная собственная емкость, а следовательно, и максимальная добротность. Значения коэффициента r\=F{l/D) рассчитывают с помощью машины.

При машинном расчете индуктивности катушки с магнитным цилиндрическим сердечником L = \iL вводят магнитную проницаемость сердечника \1 = ц.кк, где р - относительная магнитная проницаемость материала, из которого вьшолнен сердечник (выбирают, исходя из рабочей частоты катушки); = F {DjD) - коэффициент использования магнитных свойств материала; k = = F (l/D) - поправочный коэффициент, учитывающий длину сердечника. Зная изменение индуктивности за счет введения сердечника в катушку AL, выбирают геометрические размеры последнего (диаметр и длину /с). Необходимые рекомендации приведены, например, в [1, 10].

5. Для расчета числа витков N обмотки многослойной катушки по формуле L = Lo/VD 10", пользуясь графиками, приведенными в [10], вводят коэффициент формы (для однослойной обмотки его рассчитьшают на машине).

6. При необходимости находят оптимальный диаметр провода

обмотки u!,pt = Z„pt/(0,106j ;), где Z„pt = F[(fe/V/0,212j oD)2] рассчитывают на машине, а значение коэффициента k вводят по запросу машины (см. [10]).

7. Расчет габаритных разхмеров обмотки катушки выполняют после введения коэффициента неплотности укладки витков обмотки k = F{do), значения которого приведены в [10]. На данном этапе возможна корректировка габаритных размеров обмотки катушки путем многократного машинного пересчета.

8. Определяют добротность катушки без сердечника и экрана: Q = (2nf(,L)/(ro-f -f Гд), где - активное сопротивление обмотки постоянному току: = г„ [F (г) + {kNdj2DY G (2)] - сопротивление провода обмотки току частотой f„; й -коэффициент, учитывающий