Дроссель принцип действия: устройство и виды

Содержание

устройство и виды — Техника на vc.ru

Дросселем называют пассивный радиоэлемент, состоящий из катушки индуктивности с сердечником или без него. Этот термин произошел от немецкого «drosseln» — ограничивать или гасить. Такое слово хорошо выражает основную его функцию — сглаживание пульсации напряжения.

2647
просмотров

Принцип работы и применение дросселей

«ЗУМ-СМД» расскажет о принципе работы, классификации дросселей и о том, где они используются.

Фильтры сглаживания выпрямленного напряжения

Дроссель может накапливать энергию и преобразовывать ее в магнитное поле. Этот процесс обратимый, поэтому после окончания воздействия электродвижущей силы, энергия из магнитной индукции опять преобразуется в электрический ток. Элемент эффективно восполняет временные энергетические провалы, возникающие на выходе импульсного или синусоидального выпрямителя.

Преобразователи

На дросселе легко построить повышающий, понижающий, инверсивный или двухполярный преобразователь напряжения. Так как катушка дросселя состоит из целостного проводника, то изготовленные на их базе преобразователи имеют гальваническую связь входа с выходом.

Подавление помех

Основными источниками питающего напряжения являются генераторы постоянного или переменного низкочастотного напряжения. В таких цепях могут возникать помехи, вызванные:

воздействием активной нагрузки каскадов, параллельно подключенных к питанию;
наличием резистивного и индуктивного сопротивления линий питания каскадов, имеющих импульсное потребление;
электромагнитными наводками на питающие проводники;
дребезгом контактов разъемов питания и др.

С помехами, вызванными перечисленными выше причинами, эффективно справляются дроссели. Для низкочастотных переменных, а тем более постоянных напряжений в цепях питания, они практически не создают сопротивления. А вот помехи представляют собой высокочастотную составляющую, которая эффективно подавляется дросселем. Выполненные из медной проволоки проводники этих устройств практически не создают падения напряжения на них. Это очень важно при малых разностях потенциала на нагрузке и больших токах в их цепях.

Полосовые или частотные фильтры

Иногда нужно развязать переменные составляющие разных частот или максимально изолировать их. При этом частотных полос может быть несколько. С такими задачами справляются дроссели, которые не требуют дополнительного питания для их работы. Также они могут использоваться в цепях обратных связей каскадов активных усилительных компонентов, в том числе интегральных.

Классификация дросселей

Дроссели можно разделить:

по параметрам;
типу сердечников;
конструкции;
габаритам;
типу монтажа.

У низкочастотные дросселей большое количество витков намотаны на сердечники из мягкой стали. Высокочастотные индуктивности наматывают на ферримагнитных сердечниках различной конфигурации или вообще без них. Катушка таких устройств может быть выполнена на пластиковом каркасе или даже без него.

Чип-фильтры имеют многослойную структуру, такие дроссели используются, в основном, для SMD-монтажа. Безвитковые дроссели представляют собой ферритовые трубки, внутри их отверстий находится проводник, на котором гасятся помехи частотой от 0,1 МГц до нескольких ГГц.

Применение дросселей позволяет решать задачи построения эффективных устройств электроники и компьютерной техники. Качество современных пассивных приборов достигается с помощью инновационного оборудования, технологий и качественных материалов.

Принцип работы дросселя

Катушка индуктивности – устройство, основным компонентом которого является проводник скрученный в кольца или обвивающий сердечник. При прохождении тока, вокруг скрученного проводника (катушки), образуется магнитное поле (она может концентрировать переменное магнитное поле), что и используется в радио- и электротехнике.

Как работает дроссель
Устройство дросселя
Как работает трансформатор
Для чего нужен дроссель
Как обозначается дроссель на схеме
Из чего состоит дроссель
Как подключить дроссель
Как отличить резистор от дросселя

К точной и компьютерной технике технике больше близок дроссель (Drossel, регулятор, ограничитель), так как он чаще всего применяется в цепях питания процессоров, видеокарт, материнских плат, блоков питания. В последнее время применяются индукторы закрытые в корпуса из металлического сплава для уменьшения наводок, излучения, шумов и высокочастотного свиста при работе катушки.

Дроссель служит для уменьшения пульсаций напряжения, сглаживания или фильтрации частотной составляющей тока и устранения переменной составляющей тока. Сопротивление дросселя увеличивается с увеличением частоты, а для постоянного тока сопротивление очень мало. Характеристики дросселя получаются от толщины проводника, количества витков, сопротивления проводника, наличия или отсутствия сердечника и материала, из которого сердечник сделан. Особенно эффективными считаются дроссели с ферритовыми сердечниками (а также из альсифера, карбонильного железа, магнетита) с большой магнитной проницаемостью.

Используется в выпрямителях, сетевых фильтрах, радиотехнике, питающих фазах высокоточной аппаратуры и другой технике требующей стабильного и «правильного» питания. Многослойная катушка может выступать и в качестве простейшего конденсатора, так как имеет собственную ёмкость. Правда, от данного эффекта пытаются больше избавиться, чем его усиливать и он считается паразитным.

Как работает дроссель

В цепях переменного тока, для ограничения тока нагрузки, очень часто применяют дроссели — индуктивные сопротивления. Перед обычными резисторами здесь у дросселей имеется серьезные преимущества — значительная экономия электроэнергии и отсутствие сильного нагрева.

Устройство дросселя

Устроен дроссель очень просто — это катушка из электрического провода, намотанная на сердечнике из ферромагнитного материала. Приставка ферро, говорит о присутствии железа в его составе (феррум — латинское название железа), в том или ином количестве.

Принцип работы дросселя основан на свойстве, присущем не только катушкам но и вообще, любым проводникам — индуктивности.

Это явление легче всего понять, поставив несложный опыт.

Для этого требуется собрать простейшую электрическую цепь, состоящую из низковольтного источника постоянного тока (батарейки), маленькой лампочки накаливания, на соответствующее напряжение и достаточно мощного дросселя (можно взять дроссель от лампы ДРЛ-400 ватт).

Без дросселя схема будет работать как обычно — цепь замыкается, лампа загорается. Но если добавить дроссель, подключив его последовательно нагрузке(лампочке), картина несколько изменится.

Присмотревшись, можно заметить, что, во-первых, лампа загорается не сразу, а с некоторой задержкой, во-вторых — при размыкании цепи возникает хорошо заметная искра, прежде не наблюдавшаяся. Так происходит, потому что в момент включения ток в цепи возрастает не сразу — этому препятствует дроссель, некоторое время поглощая электроэнергию и запасая ее в виде электромагнитного поля. Эту способность и называют — индуктивностью.

Чем больше величина индуктивности, тем большее количество энергии может запасти дроссель. Еденица величины индуктивности — 1 Генри В момент разрыва цепи запасеная энергия освобождается, причем напряжение при этом может превысить Э.Д.С. используемого источника в десятки раз, а ток направлен в противоположную сторону. Отсюда заметное искрение в месте разрыва. Это явление называется — Э.Д.С. самоиндукции.

Если установить источник переменного тока вместо постоянного, использовав например, понижающий трансформатор, можно обнаружить что та же лампочка, подключенная через дроссель — не горит вовсе. Дроссель оказывает переменному току гораздо большое сопротивление, нежели постояному. Это происходит из за того, что ток в полупериоде, отстает от напряжения.

Получается, что действующее напряжение на нагрузке падает во много раз(и ток соответственно), но энергия при этом не теряется — возвращается за счет самоиндукции обратно в цепь. Сопротивление оказываемое индуктивностью переменному току называется — реактивным. Его значение зависит от величины индуктивности и частоты переменного тока. Величина индуктивности в свою очередь, находится в зависимости от количества витков катушки и свойства материала сердечника, называемого — магнитной проницаемостью, а так же его формы.

Магнитная проницаемость — число, показывающее во сколько раз индуктивность катушки больше с сердечником из данного материала, нежели без него(в идеале — в вакууме.)Т. е — магнитная проницаемость вакуума принята за еденицу.

В радиочастотных катушках малой индуктивности, для точной подстройки применяются сердечники стержеобразной формы. Материалами для них могут являться ферриты с относительно небольшой магнитной проницаемостью, иногда немагнитные материалы с проницаемостью меньше 1.В электромагнитах реле — сердечники подковоообразной и цилиндрической формы из специальных сталей.

Для намотки дросселей и трансформаторов используют замкнутые сердечники — магнитопроводы Ш — образной и тороидальной формы. Материалом на частотах до 1000 гц служит специальная сталь, выше 1000 гц — различные ферросплавы. Магнитопроводы набираются из отдельных пластин, покрытых лаком.

У катушки, намотанной на сердечник, кроме реактивного(Xl) имеется и активное сопротивление(R). Таким образом, полное сопротивление катушки индуктивности равно сумме активной и реактивной составляющих.

Как работает трансформатор

Рассмотрим работу дросселя, собранного на замкнутом магнитопроводе и подключенного в виде нагрузки, к источнику переменного тока. Число витков и магнитная проницаемость сердечника подобраны таким образом, что его реактивное сопротивление велико, ток протекающий в цепи соответственно — нет.

Ток, переодически изменяя свое направление, будет возбуждать в обмотке катушки (назовем ее катушка номер 1) электромагнитное поле, направление которого будет также переодически меняться — перемагничивая сердечник. Если на этот же сердечник поместить дополнительную катушку(назовем ее — номер 2), то под действием переменного электромагнитного поля сердечника, в ней возникнет наведенная переменная Э. Д.С.

Если количество витков обеих катушек совпадает, то значение наведенной Э.Д.С. очень близко к значению напряжения источника питания, поданного на катушку номер 1. Если уменьшить количество витков катушки номер 2 вдвое, то значение наведенной Э.Д.С. уменьшится вдвое, если количество витков наоборот, увеличить — наведенная Э.Д.С. также, возрастет. Получается, что на каждый виток, приходится какая-то определенная часть напряжения.

Обмотку катушки на которую подается напряжение питания (номер 1) называют первичной. а обмотка, с которой трансформированое напряжение снимается — вторичной .

Отношение числа витков вторичной(Np ) и первичной (Ns ) обмоток равно отношению соответствующих им напряжений — Up (напряжение первичной обмотки) и Us (напряжение вторичной обмотки).

Таким образом, устройство, состоящее из замкнутого магнитопровода и двух обмоток в цепи переменного тока, можно использовать для изменения питающего напряжения — трансформации. Соответственно, оно так и называется — трансформатор.

Для чего нужен дроссель

Виды дросселей

Дроссель используется вместо последовательного резистора, потому что обеспечивает лучшую фильтрацию (меньше остаточной пульсации переменного тока на источнике питания, что означает меньшее гудение на выходе усилителя) и меньшее падение напряжения. «Идеальный» индуктор будет иметь нулевое сопротивление постоянному току.

При использовании резистора большего размера, вы быстро достигаете точки, где падение напряжения возрастает до пиковых величин, и, кроме того, «провал» питания становится значительным, потому что разность токов между полной выходной мощностью и холостым ходом может быть немалой, особенно в усилителе класса AB.

Существует две распространенные конфигурации источника питания: конденсаторный вход и дроссельный вход.

Входной фильтр конденсатора не обязательно должен иметь дроссель, но для дополнительной фильтрации тот необходим. Источник питания дросселя по определению обязан оснащаться дросселем.

Источник питания с дросселем

На входе конденсатора будет конденсатор фильтра, следующий непосредственно за выпрямителем. Тогда он может иметь или не иметь второго фильтра, состоящего из последовательного резистора или дросселя, за которым следует другой конденсатор. Сеть «колпачок – индуктор – колпачок» обычно называется сетью «пи-фильтр». Преимущество входного фильтра конденсатора заключается в более высоком выходном напряжении, но он имеет более низкое регулирование напряжения, чем входной фильтр дросселя.

Источник питания дросселя будет иметь дроссель, следующий сразу за выпрямителем. Основное преимущество входного питания дросселя – лучшее регулирование напряжения, но за счет гораздо более низкого выходного напряжения. Входной фильтр дросселя должен иметь определенный минимальный ток, протекающий через него для поддержания регулирования.

Дроссель в собранном приборе

Пример:

Разница напряжений между двумя типами фильтров может быть довольно большой. Например, предположим, что у вас есть трансформатор 300-0-300 и двухполупериодный выпрямитель.

Если вы используете конденсаторный входной фильтр, вы получите максимальное напряжение постоянного тока без нагрузки в 424 вольт, которое снизится до напряжения, зависящего от тока нагрузки и сопротивления вторичных обмоток.

Если вы используете тот же трансформатор с входным фильтром дросселя, пиковое выходное напряжение постоянного тока будет составлять 270 В и будет гораздо более строго регулироваться, чем входной фильтр конденсатора (меньше перемен напряжения питания с изменениями тока нагрузки).

Как обозначается дроссель на схеме

Условные обозначения:

Условное графическое обозначение дросселей

Из чего состоит дроссель

Элементы:

катушка;

провод, намотанный на сердечник;

магнитопровод.

Есть схожесть с трансформатором, но слой обмотки всего один. Такая конструкция помогает стабилизировать сеть, а также исключить шанс резкого скачка напряжения.

Как подключить дроссель

Схема подключения очень простая и представляет собой цепь последовательно соединённого дросселя и самого устройства ДРЛ 250. Подключение идёт через сеть 220 вольт и работает при обычной частоте. Поэтому их без труда можно поставить в домашнюю сеть. Дроссель работает как стабилизатор и корректировщик напряжения.

Схема подключения дросселя

Как отличить резистор от дросселя

По внешнему виду: от резисторов отличаются обычно толщиной (дроссели толще), от конденсаторов – неправильной формой «капельки».

Более точный способ – сопротивление. У дросселя оно почти нулевое.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 5 чел.
Средний рейтинг: 4.2 из 5.

Принцип работы и назначение дроссельной задвижки

Главная страница
УСЛУГИ
Блог
Принцип работы и назначение дроссельной заслонки

Большинство дросселирующих элементов дроссельной задвижки имеют конструкцию игольчатого клапана; некоторые из них представляют собой цилиндрическую резину, а внешняя стенка резинового цилиндра приводится в движение газом и жидкостью для изменения размера его внутреннего отверстия; некоторые используют две перекрывающиеся металлические пластины, полагаясь на их относительное вращение. Измените размер отверстия. Хотя скорость потока фиксированного дросселя дроссельной заслонки фиксирована, можно получить различные рабочие объемы, заменив дроссель разных размеров в соответствии с потребностями. Фиксированный дроссель используется в сочетании с регулируемой воздушной заслонкой. Обычно рекомендуется сначала использовать регулируемый дроссельный клапан, а фиксированный штуцер использовать только при большом выбросе скважины.

1. Принцип работы дроссельной задвижки

Дроссельная задвижка очень похожа на шаровую задвижку по форме и устройству, разница только в форме и рабочем ходе тарелки задвижки. Поэтому компоненты дроссельной заслонки и шарового клапана очень распространены.

Все виды запорной арматуры могут изменять площадь поперечного сечения среднего канала, поэтому они также могут в определенной степени играть регулирующую роль, но их регулирующие характеристики не очень хорошие. Это связано с тем, что их открывающая и закрывающая части и шток клапана соединены подвижно, а в месте соединения имеется зазор, который неудобно регулировать; подъем и опускание открывающейся и закрывающей частей непропорциональны изменению площади канала, поэтому трудно добиться точной и непрерывной регулировки; Когда площадь канала мала, а скорость потока среды велика, это вызовет серьезную эрозию поверхности уплотнения и вызовет вибрацию диска клапана. Поэтому для регулировки обычно используется дроссельная задвижка со специальной конструкцией и формой открывающей и закрывающей частей.

Дроссельный клапан в основном используется для регулировки расхода и давления. При выборе клапана необходимо учитывать диапазон регулирования расхода, падение давления и его нагрузку, чтобы избежать преждевременного выхода из строя и обеспечить безопасное использование. Клапаны, используемые для дросселирования с высоким перепадом давления, требуют специально разработанных уплотнительных элементов клапана.

2. Функция дроссельной заслонки

Дроссельная заслонка может играть роль в управлении потоком жидкости. Вообще говоря, когда перепад давления дроссельной заслонки постоянен, размер отверстия влияет на изменение расхода жидкости. В двух словах, дроссельная заслонка выполняет три основные функции:

(1) Роль дросселирования и регулирования скорости

Дроссельная заслонка изменяет поток, контролируя сечение или длину дроссельной заслонки, что является основной функцией дроссельной заслонки и ее основной функцией.

(2) Играть роль сопротивления нагрузки

Дроссельная заслонка также может в определенной степени играть роль нагрузки, что является лишь частью функции дроссельной заслонки. Основной функцией воздушной заслонки по-прежнему является регулирование скорости дроссельной заслонки.

(3) Роль буфера давления

Дроссельная заслонка может оказывать буферное действие на жидкость. Когда жидкость поступает через дроссельную заслонку, дроссельная заслонка может в определенной степени препятствовать работе жидкости и уменьшать силу удара.

Здесь представлены принцип работы и функции дроссельной заслонки, и я надеюсь, что всем будет полезно понять, что такое дроссельная заслонка. Большинство открывающих и закрывающих частей дроссельной задвижки имеют коническую обтекаемую форму, посредством которой можно регулировать расход и давление, изменяя площадь проходного сечения. Дроссельный клапан используется для снижения среднего давления в случае чрезвычайно высокого перепада давления.

Типы дроссельных клапанов при добыче нефти и газа

5 марта 2020 г. СтатьиДроссельный клапан, Дроссельный клапан линейного нагревателя, Дроссельные клапаны, Сепаратор буровой площадкиWSI Comandix

На большинстве предприятий по добыче нефти и газа используется устройство, известное как дроссель, для управления потоком флюидов, добываемых из скважин. Как правило, такое оборудование, как линейные нагреватели и сепараторы буровых площадок, содержит дроссель. В нем есть небольшое отверстие, называемое дроссельной заслонкой, которое помогает снизить давление при протекании жидкости через него. Дроссель предназначен для борьбы с эрозионной службой в виде частиц песка в жидкости. Читайте дальше, чтобы узнать больше о дросселе, его частях и типах.

Что такое дроссельная заслонка?

(Название: Положительный дроссель)

Дроссельный клапан в нагревателе нефтяных месторождений, буровом сепараторе и другом нефтегазовом оборудовании аналогичен положительному дросселю. Он заменяет узел крышки и поставляется с узлом плунжера и регулируемым выдвижным штоком, который входит в боб. Это позволяет оператору регулировать давление и расход в соответствии с требованиями процесса. Регулируемые дроссельные клапаны обычно поставляются с ручным или автоматическим приводом штока клапана и более распространены из-за их гибкости.

Размер бобов в дроссельном клапане

(Название: дроссель)

Дроссель, изготовленный из стали или других прочных материалов, представляет собой сменный боб или вставку, изготовленную с точным диаметром. Он бывает разных размеров и образует дроссель, через который проходят жидкости.

Типы дроссельных клапанов

Игольчатый и седельный дроссель

(Название: Игольчатый и седельный дроссель)

Это самый упрощенный вариант прямого дросселя, состоящий из конусообразной заглушки, которая вставляется в боб. Он поставляется с поднимающимся штоком и маховиком.

Дроссель с заглушкой и клеткой

(Название: Дроссель с заглушкой и клеткой)

Обычно заглушка используется в качестве управляющего компонента для дросселирования потока жидкости во внутреннем диаметре клетки с отверстиями. Порты в клетке расположены таким образом, чтобы обеспечить наиболее подходящее сочетание пропускной способности и пропускной способности для различных целей.

Типы портовых клеток

4-портовая клетка – стандартная для клапанов, используемых в буровых сепараторах и линейных нагревателях. Меньшие, нижние порты обычно обеспечивают диапазон управления для начальных 15% клапана, а более крупные порты отвечают за оставшиеся 85%. Это приводит к равнопроцентному потоку, обеспечивая максимальный контроль в устройстве.
Многопортовая клетка — в основном используется для критически важных приложений, включая высокие перепады давления. Это также позволяет создавать индивидуальные конфигурации, подходящие для конкретных приложений.
Конструкция с заглушкой и клеткой – идеально подходит для приложений с высокой пропускной способностью, поскольку позволяет использовать в оборудовании максимально возможную площадь проходного сечения.

Клапаны с несколькими отверстиями (MOV)

(Название: Клапан с несколькими отверстиями)

Многократные отверстия относятся к соседним дискам, которые имеют пару круглых отверстий или отверстий. Вращение одного диска относительно другого помогает контролировать расход или снижение давления. Сопрягаемые поверхности обоих дисков выполнены с точностью, обеспечивающей полное отключение. MOV идеально подходят для применения в промышленных штуцерах, включая регулирование давления между змеевиками линейного нагревателя и управление устьем скважины, благодаря своим почти линейным характеристикам потока.

Дроссельный клапан линейного нагревателя

Блок линейного нагревателя обычно состоит из дроссельного клапана, расположенного между змеевиками предварительного и повторного нагрева. Это помогает снизить давление от устья скважины до трубопровода. Дроссельная задвижка и змеевик предварительного нагрева рассчитаны на максимальное давление закрытия скважины при закрытии задвижки.