Porady
Elementy indukcyjne takie jak cewki i dławiki przeciwdziałające zmianom pola magnetycznego, znajdujące zastosowanie jako filtry strojeniowe, filtry przeciwzakłóceniowe i do magazynowania energii. Poznaj ofertę cewek i dławików znanych producentów Würth Elektronik, Siemens, Epcos, Bourns, NIC Components filtrujące zakłócenia o wysokich częstotliwościach.
Bez cewek i dławików nowoczesna elektronika byłaby po prostu nie do pomyślenia. Te niepozorne elementy, nazywane zbiorczo cewkami, stosowane są w większości urządzeń elektrycznych oraz w technice audio. Z naszego poradnika dowiesz się, co odróżnia od siebie cewki i dławiki oraz jak one działają.
Pod względem budowy cewka i dławik są identyczne: na rdzeniu ferrytowym nawinięty jest izolowany drut. Jako izolację stosuje się zwykle niezwykle cienką warstwę lakieru, oddzielającą poszczególne uzwojenia od siebie. Istnieją również cewki bez rdzenia magnetycznego; nazywane są one cewkami powietrznymi. Jaka jest jednak różnica między cewką a induktorem? Choć obie cewki mają taką samą budowę, to ich obszar zastosowań różni się zasadniczo. Przy przetwarzaniu sygnałów mówi się o cewkach, natomiast elementy służące do generowania lub wykorzystywania prądu elektrycznego nazywane są dławikami. Cewki stosowane w przetwarzaniu sygnałów mają zazwyczaj mniejsze tolerancje wykonania niż ma to miejsce w przypadku dławików. Cewki i dławiki są stosowane np. jako filtry sieciowe na zwrotnicach, w zasilaczach impulsowych lub do ograniczania prądu. Nowoczesna technologia ładowania, dzięki której smartfony mogą być ładowane bezprzewodowo, również wymaga takich komponentów.
Gdy przez uzwojenia cewki przepływa prąd, powstaje pole magnetyczne. Im większe natężenie prądu, tym silniejsze pole. Aby energia elektryczna mogła przepływać kolejno przez wszystkie uzwojenia, przewód musi być izolowany. Tylko w ten sposób poszczególne pola magnetyczne wszystkich uzwojeń mogą się sumować i łączyć w jedno duże pole. Proces ten nazywany jest również łączeniem strumienia. Z dłuższym przewodem wzrasta jednak opór omowy. Większa rezystancja wymaga wtedy zwykle wzmocnienia pola magnetycznego przez magnetyczny rdzeń ferrytowy.
To jak reaguje cewka indukcyjna zależy od tego jakie napięcie jest przyłożone. Przy napięciu stałym cewka staje się elektromagnesem. Poprzez proste włączanie i wyłączanie napięcia, pole magnetyczne cewki może być aktywowane lub dezaktywowane zgodnie z życzeniem. Z kolei cewka, do której przyłożone jest napięcie zmienne, wykazuje inną reakcję. Jeśli odnieść zachowanie do krzywej sinusoidalnej, cewka tworzy stale rosnące pole magnetyczne ze wzrostem napięcia. To z kolei generuje w cewce poprzez samoindukcję napięcie, które przeciwdziała doprowadzonemu napięciu. W rezultacie w cewce następuje zahamowany przepływ prądu. Przy krawędzi spływu sinusoidy napięcie jest następnie zmniejszane, co powoduje osłabienie pola magnetycznego. Ze względu na zapadające się pole ponownie powstaje napięcie, które dąży do utrzymania pola magnetycznego. Proces ten powtarza się z ujemną półfalą sinusoidy przy odwróconym kierunku prądu. Ponieważ prąd i napięcie nie są już zgodne, następuje przesunięcie fazowe o 90°.
Nasza praktyczna wskazówka: Unikaj szumów o wysokiej częstotliwości dzięki cewce indukcyjnej!
Gdy prąd elektryczny przepływa przez cewkę, mogą wystąpić wibracje, które objawiają się gwizdami o wysokiej częstotliwości. Zasadniczo nie jest to szkodliwe dla komponentu, ale może być odbierane jako denerwujące przez osoby przebywające w tym samym pomieszczeniu. Skutecznym sposobem na unieruchomienie komponentu jest całkowite zamknięcie go w żywicy.
FAQ - najczęściej zadawane pytania dotyczące cewek i dławików
Co oznacza przenikalność?
Przenikalność wskazuje, jak dobrze rdzeń cewki może przewodzić linie pola magnetycznego. Im wyższa wartość przenikalności, tym bardziej indukcja jest wzbudzana przez pole magnetyczne. W zależności od użytego materiału, przenikalność okazuje się być różna. Poniżej podajemy kilka przykładów: Żeliwo ma tylko wartości od 70 do 600. Natomiast blacha transformatorowa ma przenikalność od 600 do 7 600, a stop niklu z żelazem ma przenikalność od 2 700 do 20 000. Specjalny stop niklu zwany supermaluchem osiąga obecnie najwyższe wartości przenikalności od 100 000 do 300 000.
Co to jest dławik akumulacyjny?
Dławik akumulacyjny jest specjalnie zaprojektowany, aby uwolnić energię zmagazynowaną przez pole magnetyczne, gdy jest ono wyłączone. Rdzeń magnetyczny dławika posiada szczelinę powietrzną, która jest wypełniona i tym samym ustabilizowana za pomocą materiału niemagnetycznego. Szczelina zmniejsza gęstość strumienia magnetycznego, co pomaga zapobiec nasyceniu rdzenia magnetycznego. Przyczynia się również do równomiernego przebiegu indukcji. Dławiki akumulacyjne stosowane są między innymi w zasilaczach impulsowych.
Czy istnieją również szczególnie małe cewki i dławiki?
W dziedzinie elektroniki można znaleźć wiele wariantów. Szczególnie mała nawinięta cewka indukcyjna SMD jest przylutowana do płytki drukowanej, typowo SMD, nie za pomocą drutów, lecz za pomocą powierzchni lutowniczej umieszczonej pod elementem. Tak zwane induktory wielowarstwowe nie mają cewki wykonanej z drutu. Zamiast tego, do naniesienia wzoru w kształcie cewki używa się metalowej pasty. Dzięki temu komponenty te mogą być budowane tak małe, że można je montować nawet w niewielkich urządzeniach, takich jak smartfony.