Výpočty cívek
Indukčnost cívek
L = µ0 * µr * N2 * S / l
kde
L - indukčnost [H]
µ0 - permeabilita vákua Pi*4e-7 = 1,256e-6 H/m (N/A2)
µr - relativní permeabilita
N - počet závitů cívky
S - průřez jádra cívky [m2]
l - délka cívky (u toroidu střední délka siločáry) [m]
Pokud má mít jednovrstvá vzduchová cívka co nejvyšší jakost, doporučuje se, aby r=1,25 x l a mezery mezi závity byly stejné jako tloušťka drátu, jak je vysvětleno v článku Optimální rozměry jednovrstvých cívek. Tam je i vzorec, skript a nomogram na návrh cívky s maximální jakostí. Cívka, která má mít malou jakost, např. tlumivka, se obvykle vine na malý průměr a je dlouhá.
V lineární oblasti (před nasycením jádra) zdrojU = -L ΔI / Δt
tj. L = ΔU * Δt / I - TODO provést pokus s měřením napájení cívky proudovým zdrojem a odečtením na osciloskop
Toroidní cívky
Pro zjednodušení výpočtu s vyráběnými toroidními jádry se používá cívková konstanta jádra AL [H/závit2] = µ0 * µr * S / l
L = AL * N2
Tabulka indukčností toroidních cívek pro některá jádra z Prametu Šumperk a Amidony
| toroid |
N1 ø6.3 |
N1 ø10 |
N1 ø16 |
N02 ø6.3 |
H20 ø6.3 |
H20 ø10 |
FT37-43 |
FT50-43 |
FT37-61 |
| µr |
~120 |
~20 |
~2000 |
|
850 |
|
125 |
| AL [nH / závit2] |
32,4 |
48 |
66,6 |
5,4 |
540 |
800 |
42 |
52,3 |
5,53 |
| toroid |
T50-1 |
T25-2 |
T37-2 |
T44-2 |
T50-2 |
T60-2 |
T80-2 |
T94-2 |
T106-2 |
T130-2 |
T37-6 |
T50-6 |
T37-10 |
| µr |
20 |
10 |
8 |
6 |
AL [nH / závit2]
|
10 |
3,4 |
4 |
5,2 |
4,9 |
6,5 |
5,5 |
8,4 |
13,5 |
11 |
3 |
4,9 |
2,5 |
Určení relativní permeability jádra:
střední délka siločáry l = Pi * (D+d) / 2 [m]
průřez jádra S = (D-d) * h / 2 [m2]
µr = (L * l) / (µ0 * N2 * S)
µr = [L * (D+d)] / [4e-7 * N2 * h * (D-d)]
Sycení jádra
U feritových materiálů NiZn s µr < 1000 je maximální sycení Bmax = 1,5T, u feritů MnZn s µr > 1000 je Bmax = 3T a u železoprachových je Bmax přes 10T, tam je ale důležité kontrolovat oteplení jádra (Curieovu teplotu).
B = (L * I) / (N * S)
kde
B - magnetická indukce [T]
L - indukčnost tlumivky [H]
I - magnetizační proud [A]
N - počet závitů cívky
S - průřez jádra [m2]
10000 Gaussů = 1 Tesla
|
Příklad: balun pro přenos výkonu P=1kW Z=50Ohm, jádro Amidon T200-2, N=30závitů, S=127mm2, AL=12nH/závit2
Cívka L = AL * N2 = 24 * 302 = 10,8uH
Pro spodní kmitočet 3,5MHz Xl = 2 * Pi * f * L = 2 * 3,14 * 3,5e6 * 10.8e-6 = 238ohm je minimálně 4x větší než Z tj. ok. Horní kmitočet omezí kapacita vinutí.
Proud cívkou bude I = √(P / R) = 4,47A
Sycení jádra B = (10.8e-6 * 4.47) / (30 * 127e-6) = 12.6mT
Pro 2 slepená jádra nebo jádro T200-2B (N=30, S=223mm2, AL=21,8nH/závit2): L = 19,6uH, Xl = 431ohm, B = 13mT
Jelikož B = µ0 * µr * N * I / l , tak na velikost sycení nemá vliv zvětšení tloušťky jádra, jen µr, počet závitů, proud a střední délka siločáry (kolega prohlásil slepím 2 jádra, aby to vydrželo větší výkon).
|
Toroidní feritová jádra
Amidon
průměry feritů v mm: T25=6.3 T37=10 T50=13 T68=17 T80=20 T94=24 T106=27 T130=33 T157=40 T184=46 T200=51
objednávat lze z TME
železoprachová jádra
| Označení | | | Barva | rezonanční obvody
[MHz] | µr | teplotní stabilita
[ppm/°C] |
|---|
| Tm-0 |
|
- |
světle hnědá / bez barvy |
100 - 300 |
1 |
0 |
| Tm-1 |
|
- |
modrá / bez barvy |
0.5 - 5 |
20 |
280 |
| Tm-2 |
|
- |
červená / bez barvy |
2 - 30 |
10 |
95 |
| Tm-3 |
|
- |
šedá / bez barvy |
0.05 - 0.5 |
35 |
370 |
| Tm-6 |
|
- |
žlutá / bez barvy |
10 - 50 |
8 |
35 |
| Tm-7 |
|
- |
bílá / bez barvy |
3 - 35 |
9 |
30 |
| Tm-10 |
|
- |
černá / bez barvy |
30 - 100 |
6 |
150 |
| Tm-12 |
|
|
zelená / bílá |
50 - 200 |
3 |
170 |
| Tm-15 |
|
|
červená / bílá |
0.1-2 |
25 |
190 |
| Tm-17 |
|
|
modrá / žlutá |
20 - 200 |
4 |
50 |
| Tm-18 |
|
|
červená / zelená |
0 - 0.5 |
55 |
|
| Tm-26 |
|
|
žlutá / bílá |
0 - 1 |
75 |
822 |
feritová jádra
| Označeni | µr | rezonanční obvody
[MHz] | širokopásmové obvody
[MHz] | RF filtry
[MHz] | teplotní stabilita
[%/°C] |
|---|
| FTm-31 |
|
|
?, na odrušení |
|
|
| FTm-33 |
800 |
0.01-1 |
1-30 |
20-80 |
0.1% |
| FTm-43 |
850 |
0.01-1 |
1-30, na odrušení |
20-250 |
1% |
| FTm-61 |
125 |
0.2-10 MHz |
10-200 |
200-1000 |
0.15% |
| FTm-64 |
250 |
0.05-4 |
50-500 |
200-5000 |
0.15% |
| FTm-67 |
40 |
10-80 |
200-1000 |
>1000 |
0.13% |
| FTm-68 |
20 |
80-180 |
0.5-30 ??? |
>10000 |
0.06% |
| FTm-73 |
2500 |
0.001-1 |
0.2-15 |
1-40 |
0.8% |
| FTm-77 |
2000 |
0.001-2 |
0.5-30 |
1-40 |
0.25% |
| FTm-83 |
300 |
0.001-5 |
1-15 |
0.5-20 |
0.4% |
| FTm-F |
3000 |
0.001-1 |
0.5-30 |
1-20 |
0.25% |
| FTm-K |
290 |
0.0001-30 |
50-500 |
200-5000 |
0.15% |
m = vnější průměr v setinách palce (25 = 0.25 inch); m = 25, 30, 37, 44, 50, 68, 80, 106, 200, ...
Pramet Šumperk
ferity Fonox
Materiály H jsou vodivé.
| | | Barva | f [MHz] | µr |
|---|
| N01P NiZn ferity |
|
růžová |
<250 |
11 |
| N01 |
|
červená (rumělka) |
30-100 |
10 |
| N02 |
|
světle zelené |
10-60 |
20 |
| N05 |
|
tmavě modrá |
6-30 |
50 |
| N1 |
|
žlutá |
1.5-10 |
120 |
| N2 |
|
tmavě zelená |
0.2-2 |
200 |
| H6 MnZn ferity |
|
černá |
0.2-1.6 |
600 |
| H10 |
- |
bez označení |
<0.3 |
1300 |
| H12 |
|
světle modrá |
<0.6 |
1260 |
| H18 |
|
fialová |
0.2 |
1800 |
| H20 |
|
šedá |
<0.1 |
2000 |
| H22 |
|
oranžová |
<0.1 |
2200 |
Ferroxcube
objednávat lze z TME
| | Barva | f [MHz] | µr |
|---|
| 4C65 NiZn ferit |
bílá |
cca 1-50MHz |
125 |
Srovnatelné materiály
Toroidy a dvouotvorová jádra v radioamatérské praxi - zdroj
|
