คันเร่งไฟฟ้า - หลักการทำงานและตัวอย่างการใช้งาน

ตัวเหนี่ยวนำที่ใช้ในการยับยั้งสัญญาณรบกวน, เพื่อทำให้คลื่นปัจจุบันราบรื่น, เพื่อเก็บพลังงานในสนามแม่เหล็กของขดลวดหรือแกน, เพื่อแยกส่วนของวงจรออกจากกันด้วยความถี่สูง, เรียกว่า choke หรือ reactor (จากภาษาเยอรมัน drosseln — ถึง จำกัด, ลิ่ม).

ดังนั้น จุดประสงค์หลักของการทำให้สำลักในวงจรไฟฟ้าคือการกักกระแสไว้ในช่วงความถี่หนึ่งๆ หรือเพื่อสะสมพลังงานในช่วงเวลาหนึ่งในสนามแม่เหล็ก

ทางกายภาพ กระแสในขดลวดไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ทันที ต้องใช้เวลาจำกัด — เคลื่อนตามตำแหน่งนี้โดยตรง จากกฎของ Lenz.

หากกระแสที่ไหลผ่านขดลวดสามารถเปลี่ยนแปลงได้ทันที แรงดันไฟฟ้าไม่จำกัดจะปรากฏขึ้นทั่วขดลวด ความเหนี่ยวนำตัวเองของขดลวด เมื่อกระแสเปลี่ยนแปลง จะสร้างแรงดันไฟฟ้าขึ้นเอง— EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเอง… ด้วยวิธีนี้ โช้คจะชะลอกระแสไฟ

หากจำเป็นต้องระงับส่วนประกอบผันแปรของกระแสในวงจร (และเสียงหรือการสั่นสะเทือนเป็นเพียงตัวอย่างของส่วนประกอบแปรผัน) แสดงว่ามีการติดตั้งสำลักในวงจรดังกล่าว — ตัวเหนี่ยวนำซึ่งมีความต้านทานไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่สำคัญสำหรับกระแสที่ความถี่สัญญาณรบกวน ระลอกคลื่นในเครือข่ายจะลดลงอย่างมากหากมีการติดตั้งโช้คบนเส้นทาง ในทำนองเดียวกัน สัญญาณที่มีความถี่ต่างกันที่ทำงานในวงจรสามารถแยกหรือแยกออกจากกันได้

ในวิศวกรรมวิทยุ, ในวิศวกรรมไฟฟ้า, ในเทคโนโลยีไมโครเวฟ, กระแสความถี่สูงของหน่วยจากเฮิรตซ์ถึงกิกะเฮิรตซ์ถูกนำมาใช้ ความถี่ต่ำภายใน 20 kHz หมายถึงความถี่เสียง ตามด้วยช่วงอัลตราโซนิก — สูงสุด 100 kHz และสุดท้ายคือ HF และช่วงไมโครเวฟ — สูงกว่า 100 kHz หน่วย สิบและร้อย MHz

ดังนั้นมันจึงเป็นคันเร่ง ขดลวดเหนี่ยวนำตัวเองใช้เป็นความต้านทานอุปนัยขนาดใหญ่สำหรับกระแสสลับบางประเภท

ในกรณีที่โช้กต้องมีความต้านทานไฟฟ้ากระแสความถี่ต่ำแบบเหนี่ยวนำมาก จะต้องมีค่าเหนี่ยวนำมาก และในกรณีนี้ทำด้วยแกนเหล็ก สำลักความถี่สูง (แสดงถึงความต้านทานสูงต่อกระแสความถี่สูง) มักจะทำโดยไม่มีแกน

โช้กความถี่ต่ำ ดูเหมือนหม้อแปลงเหล็ก ต่างกันตรงที่มันมีขดเดียวเท่านั้น ขดลวดถูกพันบนแกนเหล็กของหม้อแปลงซึ่งมีแผ่นหุ้มฉนวนเพื่อลดกระแสไหลวน

ขดลวดดังกล่าวมีความเหนี่ยวนำสูง (มากกว่า 1 นิวตัน) มีความต้านทานอย่างมีนัยสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงของกระแสในวงจรไฟฟ้าที่ติดตั้ง: หากกระแสเริ่มลดลงอย่างรวดเร็ว ขดลวดจะรองรับหากกระแสเริ่มลดลง เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ขดลวดจะจำกัด มันจะไม่สะสมอย่างรวดเร็ว

การประยุกต์ใช้โช้กที่กว้างที่สุดอย่างหนึ่งคือวงจรความถี่สูง... วงจรทำงานบนคลื่นระยะกลางและยาว จากนั้นจึงมักมีการคดเคี้ยวตามขวาง

โช้คแกนเฟอร์โรแมกเนติกมีขนาดเล็กกว่าโช้คไร้แกนที่มีความเหนี่ยวนำเท่ากัน สำหรับการทำงานที่ความถี่สูง จะใช้แกนเฟอร์ไรต์หรือแมกนีโตไดอิเล็กตริกซึ่งมีความจุภายในต่ำ โช้คดังกล่าวสามารถทำงานได้ในช่วงความถี่ที่ค่อนข้างกว้าง

ดังที่คุณทราบ พารามิเตอร์หลักของการทำให้หายใจไม่ออกคือตัวเหนี่ยวนำ เช่นเดียวกับขดลวดใดๆ... หน่วยของพารามิเตอร์นี้คือ เฮนรี และการกำหนดคือ Gn พารามิเตอร์ถัดไปคือความต้านทานไฟฟ้า (ในกระแสตรง) วัดเป็นโอห์ม (โอห์ม)

จากนั้นจะมีลักษณะต่างๆ เช่น แรงดันไฟฟ้าที่อนุญาต กระแสไบแอสที่กำหนด และแน่นอนปัจจัยด้านคุณภาพ ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญอย่างยิ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวงจรการสั่น โช้กชนิดต่างๆ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันเพื่อแก้ปัญหาทางวิศวกรรมที่หลากหลาย

ประเภทของโช้ค

โช้กไม่มีคอยล์ ได้รับการออกแบบมาเพื่อลดสัญญาณรบกวนความถี่สูงในวงจรไฟฟ้า พวกเขามักจะเป็นแกนเฟอร์ไรต์ที่ทำในรูปของกระบอกกลวง (หรือโอริง) ซึ่งลวดผ่าน

ปฏิกิริยาของการหายใจไม่ออกที่ความถี่ต่ำ (รวมถึงความถี่อุตสาหกรรม) มีขนาดเล็กและที่ความถี่สูง (0.1 MHz ... 2.5 GHz) จะมีขนาดใหญ่ ดังนั้นหากสายเคเบิลเกิดสัญญาณรบกวนความถี่สูง สำลักดังกล่าวจะระงับด้วยการสูญเสียการแทรก 10 ... 15 เดซิเบลแมงกานีส-สังกะสีและนิกเกิล-สังกะสีเฟอร์ไรต์ถูกใช้เพื่อสร้างแกนแม่เหล็กของโช้กโดยไม่มีการหมุน

โช้ค AC มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวต้านทาน (อุปนัย) ตัวต้านทาน องค์ประกอบของวงจร LR- และ LC เช่นเดียวกับในตัวกรองเอาต์พุตของตัวแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ โช้กดังกล่าวทำด้วยตัวเหนี่ยวนำตั้งแต่หนึ่งในสิบของไมโครเฮนรีไปจนถึงหลายร้อยเฮนรีสำหรับกระแสตั้งแต่ ~ 1 mA ถึง 10 A พวกมันมีขดลวดเดี่ยวอยู่บนแกนแม่เหล็กที่ทำจากวัสดุเฟอร์โรหรือเฟอร์ริแมกเนติก

เมื่อออกแบบโช้ค AC จำเป็นต้องคำนึงถึงพารามิเตอร์หลักต่อไปนี้: พลังงานที่ต้องการ (ค่าที่อนุญาตมากที่สุดของกระแส), ความถี่ของกระแส, ศักดิ์ศรีและน้ำหนัก

ปัจจัยด้านคุณภาพสามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยวิธีการต่างๆ จากมุมมองของการผลิตวงจรแม่เหล็กจำเป็นต้องคำนึงว่าบุญสามารถเพิ่มขึ้นได้เนื่องจาก:

• การเลือกวัสดุแม่เหล็กที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กสูงและการสูญเสียต่ำ

• การเพิ่มพื้นที่หน้าตัดของวงจรแม่เหล็ก

• แนะนำช่องว่างที่ไม่ใช่แม่เหล็ก

โช๊คปรับให้เรียบ — องค์ประกอบของคอนเวอร์เตอร์ที่ออกแบบมาเพื่อลดส่วนประกอบผันแปรของแรงดันหรือกระแสที่อินพุตหรือเอาต์พุตของคอนเวอร์เตอร์ โช้คดังกล่าวมีขดลวดเดียวในกระแสซึ่ง (ไม่เหมือนกับโช้ค AC) มีทั้งส่วนประกอบ AC และ DC ขดลวดสำลักเชื่อมต่อเป็นอนุกรมกับโหลด

สำลักต้องมีตัวเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ (ความต้านทานอุปนัย). ที่ขดลวดจะมีการสังเกตการลดลงของส่วนประกอบสลับของแรงดันไฟฟ้าในขณะที่ส่วนประกอบคงที่ (เนื่องจากความต้านทานของขดลวดที่ใช้งานอยู่เล็กน้อย) จะถูกปล่อยออกมาที่โหลด

ส่วนประกอบปัจจุบันสร้างฟลักซ์แม่เหล็กโดยตรง (ซึ่งทำหน้าที่เป็นแม่เหล็ก) และฟลักซ์สลับในวงจรแม่เหล็กสำลัก ไซน์… เนื่องจากส่วนประกอบคงที่ของกระแส ฟลักซ์แม่เหล็ก (การเหนี่ยวนำ) ในวงจรแม่เหล็กจะเปลี่ยนตามเส้นโค้งการดึงดูดเริ่มต้น ในขณะที่เนื่องจากส่วนประกอบที่แปรผัน การกลับขั้วของแม่เหล็กเกิดขึ้นในบางรอบที่ค่ากระแสที่สอดคล้องกัน

เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น ส่วนประกอบกระแสสลับของฟลักซ์แม่เหล็กจะลดลง (ที่ส่วนประกอบกระแสสลับคงที่) ซึ่งนำไปสู่การลดลงของการซึมผ่านของแม่เหล็กส่วนต่าง และส่งผลให้ความเหนี่ยวนำของสำลักลดลง ทางกายภาพ การลดลงของความเหนี่ยวนำด้วยกระแสแม่เหล็กที่เพิ่มขึ้นนั้นเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อกระแสนี้เพิ่มขึ้น วงจรแม่เหล็กของโช้คจะอิ่มตัวมากขึ้น

หายใจไม่ออกจากความอิ่มตัว ถูกใช้เป็นตัวรีแอกทีฟรีแอกทีฟที่ปรับได้ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ โช้คดังกล่าวมีขดลวดอย่างน้อยสองอันซึ่งหนึ่งในนั้น (ทำงาน) รวมอยู่ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับและอีกอัน (ควบคุม) - ในวงจร DC หลักการทำงานของโช้คอิ่มตัวคือการใช้ความไม่เชิงเส้นของเส้นโค้ง B (H) ของวงจรแม่เหล็ก เมื่อถูกทำให้เป็นแม่เหล็กโดยการควบคุมและกระแสการทำงาน

วงจรแม่เหล็กของโช้คดังกล่าวไม่มีช่องว่างที่ไม่ใช่แม่เหล็ก ลักษณะสำคัญของโช้กอิ่มตัว (เมื่อเทียบกับโช้กที่ปรับให้เรียบ) คือค่าที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญขององค์ประกอบตัวแปรของฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรแม่เหล็กและลักษณะไซน์ของการเปลี่ยนแปลง

การพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำหนดข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับโช้ก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง จำเป็นต้องลดขนาดและลดระดับการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในสภาวะที่มีความหนาแน่นของการประกอบชิ้นส่วนสูง เพื่อแก้ปัญหานี้ได้รับการพัฒนา ตัวกรองชิปเฟอร์ไรต์หลายชั้นขึ้นอยู่กับบอร์ดยึดพื้นผิว

อุปกรณ์ดังกล่าวผลิตขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีฟิล์มบาง เฟอร์ไรต์ชั้นบาง ๆ จะถูกสะสมไว้บนพื้นผิว (ตัวอย่างเช่น บริษัท Chilisin Electronics ของไต้หวันใช้เฟอร์ไรต์ Ni-Zn) ซึ่งระหว่างนั้นจะเกิดโครงสร้างขดลวดครึ่งรอบ

หลังจากการทับถมของชั้นจำนวนที่สามารถเข้าถึงได้หลายร้อยชั้นจะมีการเผาผนึกซึ่งในระหว่างนั้นจะเกิดขดลวดปริมาตรที่มีแกนแม่เหล็กเฟอร์ไรต์ ด้วยการออกแบบนี้ทำให้สนามจรจัดลดลงเหลือน้อยที่สุดและด้วยเหตุนี้จึงไม่รวมอิทธิพลร่วมกันขององค์ประกอบที่มีต่อกันเนื่องจากเส้นแรงจะถูกปิดภายในวงจรแม่เหล็กเป็นหลัก

ตัวกรองหลายชั้นพร้อมชิปเฟอร์ไรต์: a — เทคโนโลยีการผลิต; ข — ลักษณะที่เกี่ยวข้องกับสเกลที่มีขั้นตอน 1 มม

ตัวกรองชิปเฟอร์ไรต์หลายชั้นใช้เพื่อกรองสัญญาณรบกวนความถี่สูงในวงจรไฟฟ้าและสัญญาณของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์จ่ายไฟ ฯลฯ ผู้ผลิตหลักของตัวกรองชิป ได้แก่ Chilisin Electronics, TDK Corporation (ญี่ปุ่น), Murata Manufacturing Co., Ltd (ญี่ปุ่น), Vishay Intertechnology (USA) เป็นต้น

โช้กแกนแม่เหล็กทำจากแมกนีโตไดอิเล็กตริกที่ทำจากเหล็กคาร์บอนิล ใช้ในอุปกรณ์วิทยุที่ทำงานในช่วง 0.5 … 100.0 MHz

ในโช้ก แกนแม่เหล็กที่ทำจากวัสดุแม่เหล็กอ่อนที่รู้จักทั้งหมดสามารถใช้ได้: เหล็กกล้าไฟฟ้า เฟอร์ไรต์ แมกนีโตไดอิเล็กตริก ตลอดจนความแม่นยำ โลหะผสมอสัณฐานและนาโนคริสตัลไลน์

ซึ่งแตกต่างจากโช้คในหม้อแปลง เครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็ก และอุปกรณ์ที่คล้ายกัน วงจรแม่เหล็กทำหน้าที่รวมฟลักซ์แม่เหล็กในขณะที่ลดการสูญเสียแม่เหล็กให้น้อยที่สุด ในกรณีนี้ ฟังก์ชันหลักที่ดำเนินการโดยวงจรแม่เหล็กจะไม่รวมการผลิตจากวัสดุแมกนีโตไดอิเล็กตริกที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ต่ำ

เฟอร์ไรต์หลากหลายเกรดที่ออกแบบมาเพื่อทำงานในช่วงความถี่ที่คล้ายกับแมกนีโตไดอิเล็กตริกทำให้ช่วงการใช้งานของแมกนีโตไดอิเล็กตริกแคบลงสำหรับการผลิต วงจรแม่เหล็กของอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้า. 

แอพสำหรับหายใจไม่ออก

ดังนั้นตามวัตถุประสงค์แล้วโช้คไฟฟ้าจึงแบ่งออกเป็น:

AC choke ทำงานในอุปกรณ์สวิตชิ่งสำรอง ขดลวดจะเก็บพลังงานของแหล่งพลังงานหลักไว้ในสนามแม่เหล็ก จากนั้นจึงถ่ายโอนไปยังโหลด อินเวอร์ติงคอนเวอร์เตอร์ แอมพลิฟายเออร์ - พวกเขาใช้โช้ก บางครั้งมีขดลวดหลายเส้น เช่น หม้อแปลง มันทำงานในลักษณะเดียวกัน บัลลาสต์แม่เหล็กของหลอดฟลูออเรสเซนต์ใช้ในการจุดไฟและรักษากระแสไฟฟ้าที่กำหนด

โช้คสตาร์ทเครื่องยนต์ — ตัวจำกัดกระแสสตาร์ทและเบรก สิ่งนี้มีประสิทธิภาพมากกว่าการกระจายพลังงานเป็นความร้อนทั่วตัวต้านทาน สำหรับไดรฟ์ไฟฟ้าที่มีกำลังสูงถึง 30 กิโลวัตต์คันเร่งจะมีลักษณะคล้ายกัน หม้อแปลงสามเฟส (โช้คสามเฟสใช้ในวงจรสามเฟส)

สำลักอิ่มตัวมันถูกใช้ในตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าและตัวแปลง ferroresonant (หม้อแปลงถูกแปลงเป็นโช้คบางส่วน) เช่นเดียวกับในแอมพลิฟายเออร์แม่เหล็กที่แกนกลางถูกทำให้เป็นแม่เหล็กเพื่อเปลี่ยนความต้านทานอุปนัยของวงจร

โช๊คปรับให้เรียบนำไปใช้ใน ตัวกรอง เพื่อลบระลอกปัจจุบันที่แก้ไขแล้ว พาวเวอร์โช้กที่ปรับให้เรียบนั้นได้รับความนิยมอย่างมากในช่วงที่แอมพลิฟายเออร์หลอดรุ่งเรือง เนื่องจากไม่มีตัวเก็บประจุขนาดใหญ่มาก เพื่อให้คลื่นเรียบหลังจากวงจรเรียงกระแส โช้กต้องใช้ให้ถูกต้อง

ขณะอยู่ในวงจรไฟฟ้า โคมไฟโค้งสูญญากาศ ที่แนบมา ตัวเร่งคันเร่ง — เหล่านี้เป็นแอมพลิฟายเออร์พิเศษซึ่งโช้กทำหน้าที่เป็นโหลดแอโนดสำหรับหลอดไฟ

แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่เพิ่มขึ้นที่ปล่อยออกมาที่โช้ก Dp จะถูกส่งไปยังกริดของหลอดไฟถัดไปผ่านตัวเก็บประจุแบบปิดกั้น C จำเป็นต้องขยายช่วงความถี่ที่ค่อนข้างแคบและไม่ต้องการอัตราขยายที่สม่ำเสมอมากในย่านความถี่นี้