Электрический дроссель

Для чего нужен дроссель?

Таким образом, главное назначение дросселя в электрической схеме — задержать на себе ток определенного частотного диапазона или накапливать энергию за определенный период времени в магнитном поле.

Физически ток в катушке не может измениться мгновенно, на это требуется конечное время, — данное положение прямо следует из Правила Ленца. Если бы ток через катушку мог изменяться мгновенно, то на катушке при этом возникало бы бесконечное напряжение. Самоиндукция катушки при изменении тока сама формирует напряжение — ЭДС самоиндукции. Таким образом, дроссель задерживает ток.

Если необходимо подавить переменный компонент тока в цепи (а помехи или пульсации — это как раз пример переменной составляющей), то в такую цепь устанавливают дроссель — катушку индуктивности, обладающую для тока частоты помех значительным индуктивным сопротивлением.

Пульсации в сети существенно снизятся, если на пути установлен дроссель. Таким же образом можно развязать или изолировать друг от друга сигналы различной частоты, действующие в цепи.

В радиотехнике, в электротехнике, в СВЧ-технике, — используются высокочастотные токи от единиц герц до гигагерц. Низкие частоты в пределах 20 кГц относятся к звуковым частотам, затем следует ультразвуковой диапазон — до 100 кГц, наконец диапазон ВЧ и СВЧ — выше 100 кГц, единицы, десятки и сотни МГц.

Низкочастотный дроссель похож с виду на железный трансформатор, с тем лишь отличием, что обмотка на нем всего одна. Катушка навита на сердечник из трансформаторной стали, пластины которого изолированы между собой дабы снизить вихревые токи.

Такая катушка обладает высокой индуктивностью (более 1 Гн), она оказывает значительное противодействие любому изменению тока в электрической цепи, где она установлена: если ток резко стал убывать — катушка его поддерживает, если ток начал резко возрастать — катушка станет его ограничивать, не даст резко нарасти.

Одна из широчайших сфер применения дросселей — это высокочастотные схемы. Многослойные или однослойные катушки навиваются на ферритовые или стальные сердечники, либо используются совсем без ферромагнитных сердечников — просто пластмассовый каркас или только проволока. Если схема работает на волнах среднего и длинного диапазона, то возможно часто встретить секционную намотку.

Дроссель с ферромагнитным сердечником имеет меньшие габариты, чем дроссель без сердечника той же индуктивности. Для работы на высоких частотах используют сердечники ферритовые или из магнитодиэлектрических составов, отличающихся малой собственной емкостью. Такие дроссели способны работать в довольно широком диапазоне частот.

Как вы уже поняли, основной параметр дросселя — индуктивность, как и у любой катушки. Единица измерения данного параметра — генри, а обозначение — Гн. Следующий параметр — электрическое сопротивление (на постоянном токе), оно измеряется в омах (Ом).

Затем идут такие характеристики, как допустимое напряжение, номинальный подмагничивающий ток, и конечно добротность, — крайне важный параметр, особенно для колебательных контуров. Различные типы дросселей находят сегодня самое широкое применение для решения самых разнообразных инженерных задач.

Применение дросселей

Итак, по назначению электрические дроссели подразделяются на:

Дроссели переменного тока, работающие во вторичных импульсных источниках питания. Катушка накапливает энергию первичного источника питания в своем магнитном поле, затем отдает ее в нагрузку. Обратноходовые преобразователи, бустеры — в них используются дроссели, причем иногда с несколькими обмотками, как у трансформаторов. Аналогичным образом работает магнитный балласт люминесцентной лампы, служащий для ее розжига и поддержания номинального тока.

Дроссели для пуска двигателей — ограничители пусковых и тормозных токов. Это эффективнее, чем рассеивать мощность в форме тепла на резисторах. Для электроприводов мощностью до 30 кВт такой дроссель по внешнему виду напоминает трехфазный трансформатор (в трехфазных цепях используются трехфазные дроссели).

Дроссели насыщения, применяемые в стабилизаторах напряжения, и феррорезонансных преобразователях (трансформатор частично превращается в дроссель), а также в магнитных усилителях, где сердечник подмагничивается с целью изменения индуктивного сопротивления цепи.

Сглаживающие дроссели, применяемые в фильтрах для устранения пульсаций выпрямленного тока. Источники питания со сглаживающими дросселями были очень популярны в период расцвета ламповых усилителей из-за отсутствия конденсаторов с очень большой емкостью. Для сглаживания пульсаций после выпрямителя должны были использоваться именно дроссели.

Маркировка малогабаритных устройств

Устройства для электронных плат имеют размеры не более 2-3 см. Нанести читаемую маркировку в цифровом или буквенном обозначении практически невозможно. Для этого применяют цветовую маркировку электронных дросселей. Дроссели на схемах изображают в виде спирали с параллельной чертой.

На цилиндрический корпус радиодетали наносят несколько цветных колец. Первые две полосы (слева направо) означают величину индуктивности, измеряемую в мГенри. Третья полоса указывает множитель, на который нужно умножить число индуктивности. Четвёртое кольцо выражает допустимое отклонение в % от номинала. Если его не окажется на корпусе детали, то принято считать допуск в пределах 20%.

Таблица цветовой маркировки

Например, цвета колец расположились в следующем порядке: коричневый, жёлтый, оранжевый и серебристый. Это означает величину индуктивности 14 mH, где допуск отклонения составляет 10%.

Технический прогресс не стоит на месте. С каждым годом появляются новые аналоги устаревших моделей. Разработка новых технологий во всех сферах деятельности человека требует совершенствования радиодеталей, в том числе дросселей.

Принцип работы

Дроссель функционирует по принципу самоиндукции. По внешнему виду напоминает обычную катушку, работающую по типу электрического трансформатора, хотя конструкция состоит лишь из одной обмотки.

Дроссельная катушка имеет ферромагнитные или стальные пластины, изолированные одна от другой для исключения образования токов Фуко, характеризующихся большими помехами. Прибор выполняет функцию сдерживающего барьера при перепадах напряжения в электросети.

Но именно это устройство относится к низкочастотным. Переменный ток, идущий по сетям, характеризуется большим диапазоном колебаний: от 1 до 1 млрд Герц.

Условно они делятся на такие виды:

1. Низкие частоты (их ещё называют звуковыми) имеют границы колебаний 20−20000 Гц.
2. Ультразвуковые: от 20 до 100 кГц .
3. Сверхвысокие: свыше 100 кГц .

У приборов, работающих на высоких частотах, сердечник заменяется каркасами из пластика или резисторами, служащими основой для обмотки медным проводом. В этом случае дроссельный трансформатор оснащён в несколько слоёв или секционной обмоткой.

Главной технической характеристикой дроссельной катушки является индуктивность (принятые единицы измерения — Генри (Гн), сопротивляемая способность постоянному электрическому току (амплитуда колебаний приближается к нулю) изменением напряжения в требуемых пределах, номинальным подмагничиванием тока.

Используя магнитные сердечники, значительно уменьшаются размеры дросселей с теми же существующими значениями индуктивности. Применение ферритовых и магнитоэлектрических составов благодаря их небольшой ёмкости позволяет пользоваться ими при широких диапазонах.

По предназначению такого типа катушки делятся на три вида:

1. Переменного тока — применяются для ограничения его в сети.
2. Катушки насыщения — в стабилизаторах напряжения.
3. Сглаживающие ослабевают пульсацию выравниваемого тока.

Бывают ещё трёхфазные катушки, применяющиеся в определённых цепях. В наше время различные инженерные задачи решаются с использованием разнообразных типов дросселей.

Проверка индуктивности

Наличие в арсенале мультиметра такой полезной функции, как измерение индуктивности катушек, будет полезным для проверки соответствия дросселя характеристикам, заявленным в справочной литературе. Функция присутствует только в некоторых моделях цифровых мультиметров.

Чтобы воспользоваться этой функцией, необходимо настроить мультиметр на измерение индуктивности. Контакты щупов присоединяются к выводам катушки. При первом измерении мультиметр устанавливается в наибольший диапазон измерений, и потом диапазон уменьшается для получения измерения достаточной точности.

При проведении всех измерений важно не допускать касания руками контактов, на которых измеряются те или иные параметры, иначе проводимость человеческого тела может изменить показания прибора

Дроссели пусковые крановые.

Применяются в электроприводах крановых механизмов, как на передвижение мостов и тележек, так и на механизмах подъема. При использовании таких дросселей схема управления статорной цепью электродвигателя сохраняется неизменной, а в роторную цепь включается дроссель. Тогда вся схема роторной цепи имеет вид, представленный на рис.1. При включении дросселя может обеспечиваться значение пускового момента больше чем на естественной характеристике при существенном снижении пускового тока. Дроссели обеспечивают пуск и торможение электродвигателя плавно без ударов в механизме, с ограничением пусковых токов при отсутствии системы управления ротором двигателя, сохраняя примерное постоянство момента до скорости 0.5-0.6 от синхронной. На рис.2 представлены механические характеристики дроссельного асинхронного электропривода. Характеристика 1 – естественная характеристика электродвигателя, характеристика 2 – при включении дросселя в роторную цепь. Она напоминает вид “экскаваторной” характеристики. При управлении механизмом электроприводов крана прямоточным контроллером допускается полный произвол машиниста крана. Применение дросселя лишает машиниста возможности работать на максимально-предельных контррежимах. Для механизма подъема крана использование дросселя позволяет сформировать требуемые механические характеристики за исключением посадочной скорости механизма, режима выбора слабины канатов при низких посадочных скоростях. Преимущества дросселей нашего производства: 

• отсутствие релейно-контактной аппаратуры (контакторов) и пуско-тормозных резисторов в схеме с дроссельным электроприводом;
• снятие пиков тока и момента в роторных и статорных цепях электродвигателя увеличивает надежность работы и срок службы всего электропривода (коммутационной аппаратуры и др.) в 4-6 раз, а также составных элементов распределительных устройств сети электроснабжения;
• повышается надежность механической части крана (снижаются ударные нагрузки в механических передачах), что повышает сроки эксплуатации механического оборудования (редуктора и др.) в 2-4 раза;
• снижается расход электроэнергии на 5-8%;
• уменьшается расход времени на замену и ремонт пускорегулирующей аппаратуры;
• увеличивается межремонтный цикл механизмов грузоподъемных машин;
• снижается время на ремонт и обслуживание электропривода, особенно в тяжелых условиях работы механизмов и агрессивной окружающей среды (загазованность, запыленность, высокая температура воздуха);
• при монтаже новых и реконструкции старых кранов затраты на электрооборудование и кабельную продукцию сокращаются на 50%, а монтажные работы уменьшаются на 70%. 

Принцип работы

Эта разновидность катушки индуктивности предназначена для задержания на определенное время нежелательное влияние тока разных частот или его снижения. Резкие изменения я не наблюдал, силу тока в катушке практически нереально полностью снизить, это обусловлено законом самоиндексации, на выходе все равно сформируется напряжение.

Моторный дроссель для частотного преобразователя будет незаменим при работе электродвигателей, он включается непосредственно в цепь питания этого мощного оборудования. Синусоидальный фильтр связан с принципом работы ПЧ, приспособление способно снижать высшие гармоники питающего напряжения, и минимизирует высокочастотные токи в сети питания двигателя.

Потери в работе снижаются, а коэффициент мощности в процессе увеличивается до максимума благодаря моторному дросселю

Не менее важно учитывать один нюанс, номинальный ток такого типа оборудования должен превышать те же самые высокие показатели двигателя. Рабочая частота может достигать выше 400 Гц, поэтому расчет падения производится с учетом этих особенностей

Дроссель в повышающих преобразователях

Поскольку приспособление не способно удерживать энергию и сразу отдает ее, то если насыщенный элемент отсоединить от сети, на выходах начнет расти напряжение. Устройство будет пытаться отдать накопленный заряд.

Продолжаться этот эффект будет до тех пор, пока величина не станет критичной и произойдет пробой прослойки между выводами приспособления. Это свойство применяется в повышающих преобразователях, ток способен достаточно спокойно протекать по замкнутой цепи.

Чтобы добиться изменений, в нее устанавливают транзистор, который выполняет функцию размыкания/замыкания, импульсное напряжение получится снимать.

Регулировка заслонки

Для того чтобы дроссельная заслонка работала как часы, ее датчик периодически нужно подстраивать. Для этого выполняется несколько простых действий:

1. Отключается зажигание, дабы перевести клапан в положение закрыто.
2. Обесточивается разъем датчика.
3. Регулируется датчик, при помощи щупа размером 0,4 мм, расположенным между винтом и рычагом.

Для проверки исправности датчика измеряется уровень напряжения с помощью омметра. Если напряжение обнаружено — датчик следует заменить. При обратной ситуации можно продолжать регулировать датчик.

Как известно, топливная система автомобиля — это его жизнеспособность. Если она хоть немного нарушена, машина может вас неприятно удивить в самый неподходящий момент. Если из строя выйдет дроссельная заслонка или другой элемент узла, то последствия могут быт плачевными. Поэтому куда лучше, не скупиться на автомобильную диагностику, при возникновении малейших подозрений на неисправность. Помните — безопасность на дороге превыше всего.

Назначение дросселей

Назначение сетевых дросселей

1. Повышение энергосберегающего эффекта от внедрения ЭПЧ путем увеличения коэффициента мощности системы «ЭПЧ – асинхронный двигатель (АД)».
2. Подавление высших гармоник входного тока ЭПЧ, генератором которых является неуправляемый выпрямитель ЭПЧ.
3. Выравнивание линейных напряжений на входе ЭПЧ при перекосах питающего напряжения.
4. Подавление быстрых изменений напряжения на входе ЭПЧ (грозовые перенапряжения, коммутация батарей статических конденсаторов и т. п.).
5. Снижение скорости нарастания тока короткого замыкания на выходе ЭПЧ.

Назначение сглаживающих дросселей

1. Уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения и тока на выходе выпрямителя.
2. Повышение энергосберегающего эффекта от внедрения ЭПЧ путем увеличения коэффициента мощности системы «ЭПЧ – асинхронный двигатель (АД)».
3. Подавление высших гармоник входного тока ЭПЧ, генератором которых является неуправляемый выпрямитель ЭПЧ.
4. Снижение скорости нарастания тока короткого замыкания на выходе ЭПЧ.

Назначение моторных дросселей

Выходное напряжение ЭПЧ — это последовательность прямоугольных импульсов регулируемой ширины и частоты. Скорость нарастания импульсов напряжения очень велика, что представляет опасность для изоляции питаемых АД. Ограничение скорости нарастания напряжения, а в результате — снижение риска повреждения изоляции двигателя достигаются путем установки между двигателем и ЭПЧ моторного дросселя типа ED3S (рис. 10). Моторные дроссели ED3S используются также для ограничения тока короткого замыкания до момента срабатывания защиты и выключения тока в цепи. Зачастую подбор соответствующей индуктивности моторного дросселя — это единственная возможность защиты выходных транзисторов. Подбор индуктивности моторного дросселя ED3S зависит от максимальной величины тока короткого замыкания в цепи. На практике зачастую двигатель значительно удален от ЭПЧ. Длинный кабель обладает большими емкостями, которые способствуют увеличению потерь мощности в ЭПЧ и кабеле. Моторный дроссель ED3S, кроме защиты изоляции двигателя, компенсирует емкость питающей линии, а также ограничивает гармоники и коммутационные перенапряжения в цепи АД. В результате двигатель меньше греется.

Неисправности, регулировка и ремонт

1. Основная слабость — датчик положения дроссельной заслонки. Именно он чаще всего выходит из строя, в результате чего начинаются неисправности двигателя:

• Автомобиль не заводится или плохо заводится;
• На холостом ходу начинаются «сюрпризы»: двигатель слишком активно работает или глохнет;
• Исчезает плавность движения, появляются надрывы и провалы в работе двигателя;
• Ухудшается динамика разгона, внезапно пропадает тяга;
• Расход топлива увеличивается;
• На панели приборов загораются индикаторы неисправности, в частности, «Check Engine» может включаться и выключаться».

Однако ни один из этих признаков напрямую не указывает на неисправность дроссельной заслонки. Чтобы определить причину, вам нужно будет запустить диагностику.

2. Еще одна проблема, хоть и не такая неприятная, как выход из строя датчика, это засорение обводных каналов. В этом случае симптомы будут связаны только с работой двигателя на холостом ходу. Колеблющаяся скорость, резкая остановка — все это может быть поводом проверить и прочистить дроссельную заслонку.

3. Третья неисправность — утечка воздуха через сам корпус дроссельной заслонки или из-за неисправности во впускном коллекторе. В результате в двигатель поступает больше кислорода, и скорость увеличивается, когда в этом нет необходимости. Также нет ничего хорошего в том, что воздух попадает в цилиндры минуя фильтр.

Если соединительное уплотнение между дроссельной заслонкой и впускным коллектором сломано или сам амортизатор не закрывается нормально, это можно исправить, очистив и переустановив его. Однако утечка воздуха может происходить и через другие слабые места, поэтому за квалифицированной помощью лучше обратиться в сервисный центр. Возможно, «отравлены» сальники форсунок, вход вакуумного усилителя тормозов, есть другие неисправности на пути воздуха к цилиндрам. Проблемы нужно искать и устранять.

4. В конце концов, амортизация может быть потеряна. Адаптация — это регулировка ЭБУ, чтобы правильно согласовать положение педали акселератора с положением акселератора. Несоблюдение установки может произойти, когда аккумулятор или ЭБУ отсоединены, сам амортизатор снимается для чистки и ремонта, его замены и т.д. Можно провести адаптацию самостоятельно, но лучше доверить ее специалистам. Сервис дешевый, работает быстро, сложно там все напортачить.

Функция дроссельной заслонки зависит от других элементов системы подачи воздуха. В частности, на нее влияет качество воздушного фильтра: при нарушении владельцем автомобиля правил обслуживания фильтр пропускает меньше воздуха, чем необходимо, и появляются проблемы с признаками неисправности.

Также важно состояние антифриза, если он предусмотрен для обогрева регулятора холостого хода. И, конечно же, неисправности ЭБУ могут привести к проблемам с подачей воздуха

В свою очередь, дроссельная заслонка в случае выхода из строя может вызвать массу проблем, особенно когда двигатель работает на слишком обогащенной смеси. Позаботьтесь о своей машине, и она будет вам верой и правдой!

Обслуживание и ремонт дроссельной заслонки

• воздушный фильтр не задерживает всю пыль и грязь, часть ее попадает в заслонку и оседает на ее внутренних элементах;
• при работе картера часть выхлопных газов и паров масла также попадает в ускоритель, что приводит к образованию на нем сажи.

Для очистки вам понадобятся:

• хлопчатобумажные или льняные тряпки;
• ватные палочки;
• набор отверток для разборки группы;
• растворитель (подойдет ацетон, 646).

Вместо растворителя можно взять бензин. Однако следует учитывать, что нагар растворяет он немного хуже.

Для очистки вам потребуется сделать следующее:

• откручиваем винты, которыми крепится воздушный фильтр;
• снимаем воздушный фильтр;
• откручиваем винты, удерживающие дверь;
• отключите заслонку (при наличии электрических разъемов отключите и их);
• поместите сборку в небольшую чашку и полностью залейте растворителем (обычно для этого достаточно 2-х литровых бутылок);
• удерживайте акселератор 5-10 минут;
• вынуть сборку из растворителя и удалить грязь тряпкой (в труднодоступных местах — ватной палочкой);
• монтировать механизм в обратном порядке.

Следует помнить, что схема подключения амортизатора на разных моделях автомобилей разная. Перед началом работ лучше всего посмотреть фото отключенного от двигателя агрегата или изучить наглядную схему разборки. Это значительно облегчит выполнение процедуры.

Чего делать не стоит, так это самостоятельно работать с механизмом, имеющим электропривод — его можно легко повредить. Это касается и электронных приводов (и не только).

Также перед процедурой чистки следует ознакомиться с отзывами о вашей модели механизма. Некоторые устройства плохо переносят погружение в бензин или разбавитель и после этого начинают выходить из строя. В частности, это происходит с амортизаторами Mitsubishi Lancer 9 4G18.

Необходимо понимать, что чистка часто не дает желаемых результатов и двигатель продолжает некорректно работать. Это говорит только об одном: клапан вышел из строя. В этом случае его ремонтируют или полностью меняют. Если мы говорим о заслонке с электронным управлением, проблема может заключаться в неисправности блока управления.

Следующие симптомы могут указывать на необходимость чистки или неисправность:

• машину нельзя завести сразу;
• двигатель щелкает на холостых и холостых оборотах;
• двигатель самопроизвольно глохнет;
• холостой ход нестабилен.

Видео:Макет работы электронной дроссельной заслонкиСкачать

Применение дросселя

Индуктивность нашла широкое применение в большом разнообразии приборов электротехники, автоматики, радиотехники. Дроссели работают в виде различных электрических фильтров, преобразователей электрической энергии, разных типов электромагнитных реле, а также трансформаторов. Если же конденсатор выполняет накопительную функцию электрического заряда, то индуктивность накапливает электромагнитную энергию. Вот зачем нужен дроссель.

Посредством прохождения электричества по проводу происходит образование постоянного магнитного поля. Это зависит от количества витков: чем их больше на дросселе и больше проходящего через него количества тока, тем сильнее становится магнитное поле элемента. Чтобы увеличить мощность электрического магнита, в прибор следует встраивать ферромагнитный сердечник. Способность дросселя вырабатывать магнитное поле зачастую применяется в электромагнитах, имеющих большую мощность, в различных электромеханических реле, электродвигателях, а также генераторах.

Дроссельная катушка пропускает постоянный электроток с минимальным сопротивлением, но если проходит ток переменной частоты, оказывает большое сопротивление, то есть выступает в роли фильтра. Эта способность, которая называется индуктивностью, применяется для того, чтобы отделить цепь переменной частоты от цепи постоянной частоты тока. Дроссель с наличием стального сердечника применяется в фильтрах блоков питания сетевых выпрямителей, чтобы сглаживать пульсацию переменного тока.

Под воздействием на катушку переменного магнитного поля в ней происходит образование переменного электротока. Это индуктивное свойство применяется в электрических генераторах с постоянным и переменным током.

В них преобразуется механическая энергия в электрическую:

• гидроэлектростанциями используется энергия падающей воды;
• генераторы, работающие на жидком топливе, при сжигании бензина или дизеля вырабатывают электричество;
• тепловые электростанции в качестве топлива используют уголь или же природный газ;
• в атомных электростанциях механическая энергия получается благодаря нагреву воды.

В этом случае катушка выполняет функции трансформатора, который служит для выравнивания сопротивления нагрузки с внутренними сопротивлениями прибора, вырабатывающего электроэнергию. Трансформаторы применяются во всех отраслях электросвязи, всяческих автоматизированных системах, радиотехнике, различной электронике и т. д.