Катушки с цилиндрическими сердечниками

Промышленностью выпускаются цилиндрические сердечники из карбонильного железа и ферритов (рис. 3.1). Резьбовые сердечники используются в цилиндрических одно и многослойных катушках, когда требуется подгонка индуктивности в процессе регулировки аппаратуры, и в качестве элемента подстройки (подстроечника) броневых сердечников. Для этих же целей используются гладкие (стержневые) и трубчатые сердечники с напрессованной резьбовой втулкой из пластмассы. Стержневые сердечники применяются также в дросселях высокой частоты, а трубчатые — в ферровариометрах.

Для тонких катушек, намотанных непосредственно на сердечник, длина которого превышает длину катушки, эффективную магнитную проницаемость сердечника определяют по приближенной эмпирической формуле:

μ_с=μ_н/(1+0,84(D_c/ l _c)^1,7(μ_н-1)), (3.6)

где μ_н — начальная магнитная проницаемость материала сердечника; D_c— диаметр цилиндрического сердечника; 1_с — длина сердечника.

Катушки с тороидальными (кольцевыми) сердечниками характеризуются минимальными размерами, практически полным отсутствием внешнего магнитного поля, что позволяет использовать их без экранов, и сравнительно высокой добротностью (при выборе соответствующих материалов). Недостатки этих катушек сложность намотки, невозможность регулировки индуктивности и пониженная стабильность индуктивности. Катушки с кольцевыми сердечниками применяются в контурах промежуточной частоты малогабаритных приемников, в контурах, перестраиваемых подмагничиванием, в качестве дросселей и т.п.

Выбор материала и типоразмера сердечника для тороидальных катушек определяется требованиями к катушке. При высоких требованиях к стабильности параметров катушки следует применять кольца из альсиферов с компенсированным ТКμ_н. Размеры кольца выбирают с учетом требований к индуктивности и добротности катушки. Чем больше индуктивность и добротность катушки, тем большими должны быть размеры кольца.

Для намотки катушек с кольцевыми сердечниками следует применять обмоточные провода с повышенной механической прочностью изоляции (с дополнительной, шелковой, изоляцией или изолированных высокопрочными эмалями). Намотку выполняют при помощи шпули, на которую предварительно наматывают провод. Перед намоткой кольцо следует обмотать лентой из лакоткани.

Индуктивно связанные катушки используются для магнитной связи между колебательными контурами, между антенной (или антенным фидером) и входным контуром приемника, в межкаскадных связях, в качестве широкополосных трансформаторов, и т.п. Для обеспечения магнитной связи между катушками их наматывают на общий каркас (или сердечник) либо располагают рядом так, чтобы их оси были параллельны. Отклонение от этого условия приводит к уменьшению связи.

Степень магнитной связи между катушками характеризуется взаимной индуктивностью, которая зависит от числа витков катушек, их формы и размеров.

Ферровариометры (вариометры с ферромагнитными сердечниками) применяются в качестве элементов настройки колебательных контуров, например, в автомобильных приемниках. Ферровариометр (рис. 3.2) состоит из цилиндрической катушки, внутрь которой вдвигается сердечник из материала с высокой магнитной проницаемостью, например из феррита. Катушка размещается внутри цилиндра из ферромагнитного материала.

Коэффициент перекрытия ферровариометра тем больше, чем больше магнитная проницаемость материала сердечника и чем ближе он расположен к виткам катушки. Если использовать ферритовый сердечник, можно получить коэффициент перекрытия 25...30 и больше. Следует выбирать сердечники, у которых длина в 5...10 раз больше диаметра, а диаметр сердечника меньше наружного диаметра каркаса катушки на 0,5....! мм.

Ферровариометры могут использоваться для одновременной перестройки нескольких колебательных контуров. При этом сопряжение настроек контуров преселектора приемника и гетеродина обычно достигается включением дополнительных сопрягающих катушек индуктивности. В этом случае ферровариометры преселектора и гетеродина идентичны. Сопряжение может также достигаться применением сердечников различных форм и размеров или катушек с разным расположением витков.