Дросселем называется катушка индуктивности определенной конструкции и номинала, предназначенная для установки в электротехнических и электронных схемах. Дроссель электрический требуется отличать от аналога, используемого в электронных устройствах с учетом их конструктивных особенностей. Для понимания, в чем состоят различия этих двух изделий, придется ознакомиться с принципом работы и существующими разновидностями.
Принцип работы
Принцип работы дросселей в электрической схеме можно объяснить так:
- при протекании переменного тока через индуктивный элемент скорость его нарастания замедляется, что приводит к аккумулированию энергии в магнитном поле катушки;
- объясняется это действием закона Ленца, согласно которому ток в индуктивности не может изменяться мгновенно;
- нарушение этого правила привело бы к недопустимому нарастанию напряжения, что физически невозможно.
Другой отличительной особенностью, поясняющей принцип работы индуктивности, является эффект самоиндукции, теоретически обоснованный Фарадеем. На практике он проявляется как наведение в катушке собственной ЭДС, имеющей противоположную полярность. За счет этого эффекта через индуктивность начинает течь ток, препятствующий нарастанию вызвавшего его полевого образования.
Указанное свойство позволяет применять индуктивные элементы в электротехнике для сглаживания низкочастотных пульсаций. Для них индуктивность представляется большим сопротивлением.
Использование в других технических областях (в высокочастотных устройствах, например) дроссель обеспечивает развязку основной электронной схемы от вспомогательных (низкочастотных) цепей.
Технические характеристики
Основным техническим параметром дросселя в электротехнике и электронике, полностью характеризующим его функциональность, является величина индуктивности. Этим он напоминает обычную катушку, применяемую в различных электрических схемах. И в том и другом случае за единицу измерения принимается Генри, обозначаемый как Гн.
Еще один параметр, описывающий поведение дросселя в различных цепях – его электрическое сопротивление, измеряемое в Омах. При желании его всегда удается проверить посредством обычного тестера (мультиметра). Для полноты описания работы этого элемента потребуется добавить такие показатели:
- допустимое (предельное) напряжение;
- номинальный ток подмагничивания;
- добротность образуемого катушкой контура.
Указанные характеристики дросселей позволяют разнообразить их ассортимент и использовать для решения самых различных инженерных задач.
Разновидности дросселей
По виду электрических цепей, в которых устанавливаются дроссельные элементы, классификация следующая:
- низкочастотные индуктивности;
- высокочастотные катушки;
- дроссели в цепях постоянного тока.
Низкочастотные элементы внешне напоминают обычный трансформатор, у которого имеется всего лишь одна обмотка. Их катушка навита на пластиковом каркасе с размещенным внутри сердечником, изготовленным из трансформаторной стали.
Стальные пластины надежно изолированы одна от другой, что позволяет снизить уровень вихревых токов.
Дроссельные НЧ катушки обычно имеют большую индуктивность (более 1 Гн) и препятствуют прохождению токов сетевых частот 50-60 Герц через участки цепей, где они установлены.
Еще одна разновидность индуктивных изделий – высокочастотные дроссели, витки которых навиваются на ферритовом или стальном сердечнике. Существуют разновидности ВЧ изделий, которые работают без ферромагнитных оснований, а провода в них наматываются просто на пластмассовый каркас. При секционной намотке, применяемой в схемах среднечастотного диапазона, витки провода распределяются по отдельным секциям катушки.
Электротехнические изделия с ферромагнитным сердечником имеют меньшие габариты, чем простые дроссели той же индуктивности. Для работы на высоких частотах применяются сердечники ферритовые или из диэлектрических составов, отличающихся малой собственной емкостью. Такие дроссели используются в довольно широком диапазоне частот.
Некоторые из них изготавливаются в виде толстой витой проволоки, совсем не имеющей каркаса.
Дроссель постоянного тока в основном применяется для сглаживания пульсаций, появляющихся после его выпрямления в специальных схемах.
Применение индуктивных элементов и их графическое обозначение
Электрические дроссели, работающие в цепях переменного тока, традиционно применяются в следующих случаях:
- для развязки вторичных цепей импульсных источников питания;
- в обратноходовых преобразователях или бустерах;
- в балластных схемах люминесцентных ламп, обеспечивающих быстрый запуск;
- для запуска электрических двигателей.
В последнем случае они используются в качестве ограничителей пусковых и тормозных токов.
Электротехнические изделия, устанавливаемые в электрических приводах мощностью до 30 кВт, по своему виду напоминают классический трехфазный трансформатор.
Так называемые дроссели насыщения используются в типовых обратноходовых стабилизаторах напряжения, а также в феррорезонансных преобразователях и магнитных усилителях. В последнем случае возможность намагничивания сердечника позволяет изменять индуктивное сопротивление действующих цепей в широких пределах. Сглаживающие дроссели применяются для снижения уровня пульсаций в выпрямительных цепях.
Источники питания с такими элементами до сих пор встречаются в электротехнической практике. Для запуска люминесцентных ламп все чаще используется «электронный» балласт, постепенно вытесняющий намоточные изделия. Его применение объясняется следующими преимуществами:
- низкий вес;
- эксплуатационная надежность;
- отсутствие характерного для обычных дросселей гудения.
Для обозначения дросселя на электротехнических и электронных схемах используются значки, представляющие собой отрезок витого проводника. Для катушек с сердечником внутри намотки дополнительно ставится черточка, а в бескаркасном варианте исполнения она отсутствует.
