Lineárne súčiastky elektronických obvodov - Cievky podrobne :)

Vytvorené: 01. 03. 2020 Tlačiť


Značky

Dvojpólové pasívne súčiastky konštruované tak, aby mali vlastnú indukčnosť L. Označujeme ich symbolom a písmenom L, jednotkou indukčnosti je henry [H]. Ďalším dôležitým parametrom je menovitý prúd [A], pri ktorom je možné cievku trvale prevádzkovať.

Cievka na hranatom jadre

Cievka je navinutá najčastejšie z medeného drôtu, aby mala čo najmenší odpor.

Cievka je schopná akumulovať energiu v magnetickom poli.

Charakteristické vlastnosti cievky sú:

indukčnosť cievky (vlastná indukčnosť cievky) závisí od počtu závitov, geometrickom usporiadaní a na magnetických vlastnostiach prostredia vnútri aj okolo cievky.
činiteľ akosti cievky.

Hodnotu vlastnej indukčnosti jednovrstvovovej valcovej vzduchovej cievky možno spočítať podľa vzťahu:

kde:

μ je permeabilita prostredia [H × m^-1],
N je počet závitov,
l je dĺžka cievky [m] a
S je obsah prierezu cievky [m²],

pričom dĺžka cievky musí byť väčší ako priemer cievky[1].

Cievky majú mnohé oblasti využitia ako v jednosmerných, tak aj v striedavých obvodoch silnoprúdovej elektrotechniky, a tiež slaboprúdové elektroniky. Cievky sa používajú ako súčasť ladiacich obvodov a filtrov, transformátorov elektrickej energie, na oddelenie striedavej zložky prúdu, v obvodoch číslicovej techniky...

Cievka ako elektromagnet - využíva sa magnetická sila magnetického poľa okolo cievky v zariadeniach ako napríklad:

elektromotory,
elektromagnety,
zvončeky,
reproduktory,
elektromagnetické relé,
elektromagnetické pneumatické ventily (a iné prvky e-pneumatiky), elektromagnetické hydraulické ventily (a iné prvky e-hydrauliky)
zapisovacie hlavičky pevných diskov,
meracie prístroje (galvanometer, ampérmeter, voltmeter...).

Cievka ako induktor - využíva sa elektrické napätie indukované premenlivým magnetickým poľom v okolí cievky v zariadeniach ako napríklad:

indukčné cievky pri spaľovacích motoroch,
dynamické mikrofóny,
tlmivky,
transformátory,
čítacie hlavičky v pevných diskoch,
cievky v meničoch jednosmerného napätia,
cievky v oscilačných obvodoch.

Na rozdiel od rezistorov a kondenzátorov, cievky (výnimku tvoria odrušovacie a vysokofrekvenčné oddeľovacie tlmivky) nie sú štandardizované a výrobcovia elektronických súčiastok ich nevyrábajú vo veľkom. Štandardizované a hromadne vyrábané sú len komponenty vhodné pre konštrukciu bežných cievok, napríklad jadrá, armatúry, kostričky a kryty.

Z konštrukčného hľadiska sú cievky tvorené drôtom, lankom, rúrkou, ktoré sú tvarované tak, aby vzájomná indukčnosť jednotlivých úsekov bola čo najväčšia. Vo väčšine prípadov sa vinutia cievok zhotovujú z izolovaných vodičov (meď, hliník). Medzi vrstvy vinutí sa vkladá prídavná izolácia z izolačného papiera.



Cievky s feritovým jadrom	Cievky so železným jadrom	Vzduchové cievky

Rozdelenie cievok

podľa použitia:
- cievky pre ladiace obvody a filtre, na ktoré sú kladené požiadavky teplotnej a dlhodobej stability,
- tlmivky sieťové nf alebo vf, ktoré majú brániť prechodu striedavej zložke prúdu (s frekvenciou f), alebo prúdovým impulzom vznikajúcim v obvode kladením induktívneho odporu XL. Vzhľadom na to, že induktívny odpor XL je tým väčší, čím väčšia je frekvencia striedavého prúdu, tak pre vysoké frekvencie vyhovujú tlmivky s nízkou indukčnosťou a pre nízke naopak s vysokou indukčnosťou,
podľa veľkosti magnetickej permeability jadra:
- vzduchové, ktoré majú vysoký ohmický odpor drôtu, prípadne veľkú hmotnosť vzhľadom k veľkému počtu závitov potrebných k dosiahnutiu danej indukčnosti. Na druhej strane nehrozí presýtenie pri veľkom magnetickom toku a následný prudký pokles permeability,
- s magnetickým jadrom umožňujúce dosiahnuť veľké hodnoty indukčnosti (napríklad kruhové feritové jadro) s malým počtom závitov. Aby sa predišlo presýteniu jadro by malo mať vzduchovú medzeru,
podľa pracovnej frekvencie:
- nízkofrekvenčné, medzi ktoré patria tlmivky, nf a sieťové transformátory,
- vysokofrekvenčné aplikované v obvodoch pre dlhé, stredné, krátke a veľmi krátke vlny,
podľa druhu vinutia:
- cievky s vrstvovým vinutím, ktoré sú vinuté závit vedľa závitu v jednej alebo vo viacerých vrstvách,
- cievky s „bezkapacitným“ vinutím,
- cievky krížovo vinuté,
- cievky vinuté v sekciách.


Fotografie cievok dynama, elektromotora a transformátora

Vzduchová cievka podrobne

Vzduchová cievka je najčastejšie valcová jedno alebo viacvrstvová, samonosná alebo na nosnej kostre.

Používa sa v oscilačných obvodoch, v reproduktoroch alebo reproduktorových pásmových filtroch...

Ploché cievky malých indukčností možno vyleptať aj priamo na plošnom spoji.

Cievky so železným jadrom podrobne

V jednosmerných obvodoch sa používa plné jadro z magneticky mäkkého železa. V striedavých obvodoch je jadro zložené z vzájomne odizolovaných plechov[2].

Cievky so železným jadrom sa používajú pre zabezpečenie lineárnych mechanických pohybov v relé, v stýkačoch, v solenoidoch. Ďalej tiež pre vytváranie rotačných pohybov v elektrických motoroch, na výrobu elektrickej energie v generátoroch, pre zmenu striedavých napätí a prúdov v transformátoroch...

Cievky s feritovým jadrom podrobne

Pre vyššie frekvencie je často používané feritové jadro, ktoré umožňuje vyrábať toroidné aj valcové cievky oveľa menších rozmerov[3] než so železným jadrom.

Používajú sa v striedavých napájacích zdrojoch pre elektroniku a počítačovú techniku, v DC/DC meničoch, vo filtroch...

Valcové cievky podrobne

Valcové cievky možno vyrobiť s posuvným jadrom ako premenné ladiace cievky.

Vysokofrekvenčné cievky sa navíjajú z lanka zloženého z navzájom odizolovaných tenkých drôtikov z dôvodu obmedzenia skin efektu[4].