Перед проведением практических работ па намотке катушек индуктивности
кружковцам нужно рассказать, что катушки индуктивности широко
применяются в радиоаппаратуре. Основными частями катушки индуктивности
являются каркас и обмотка. Некоторые катушки индуктивности каркаса не
имеют. Такие катушки намотаны проводом большого диаметра. Форма такой
катушки сохраняется за счет жесткости провода. Некоторые катушки
индуктивности имеют экран, сердечник, выводные лепестки. Каркас чаще
всего бывает цилиндрической формы. Материалом каркаса служит керамика,
пластмасса, фибра, электрокартон и т. д. Обмотка выполняется из
обмоточных проводов различных марок.
Катушки индуктивности могут быть низкочастотными (работающими в цепях
переменного тока частотой меньше 20 кГц) и высокочастотными (работающими
в цепях переменного тока частотой более 20 кГц). Низкочастотные катушки
индуктивности содержат большое число витков и имеют сердечник из
электрической стали различных марок, пермаллоя, стали ХВП. Сердечники
собирают из отдельных пластин, изолированных друг от друга лаком, окисью
или бумагой. Низкочастотные катушки индуктивности применяют в качестве
дросселей фильтров выпрямителей, анодных нагрузок усилителей и т. п.
Высокочастотные катушки индуктивности применяют в передающей, приемной,
телевизионной, звукозаписывающей и другой аппаратуре. Катушки состоят из
круглого или ребристого каркаса, обмотки, сердечника из
магнитодиэлектрика или латуни, экрана, защищающего катушку от влияния
внешних электрических и магнитных полей (материал экрана — медь, латунь,
алюминий, пермаллой, сталь). Обмотка катушек обычно пропитывается
электроизоляционными лаками для скрепления витков и увеличения
влагостойкости.
Для УКВ диапазона часто применяют бескаркасные
катушки из медной проволоки большого диаметра или трубки.
В зависимости от числа витков намотка катушек бывает однослойная и
многослойная. При однослойной намотке витки укладывают на каркасе один
возле другого. Существует несколько видов намотки однослойных катушек.
«Вплотную» — когда витки катушки укладывают вплотную друг к другу,
«прогрессивная» — витки катушки укладывают сначала вплотную друг к
другу, затем между витками делают постепенно увеличивающееся расстояние,
превышающее в конце катушки несколько диаметров провода. Эта намотка
носит еще название «вразрядку», «принудительная» — между витками
сохраняют определенное расстояние на всей длине намотки. Расстояние,
занимаемое одним витком, называется шагом намотки (см. рис. 41).
Многослойные катушки также имеют несколько видов намотки. Простые
многослойные рядовые обмотки укладывают рядами виток к витку. Они имеют
низкие качественные показатели. Обмотка «внавал» провод наматывают без
укладки витков в одну или несколько секций; «сотовая» — витки укладывают
с перегибами на торцах так, что образуются ячейки, похожие на пчелиные
соты; «универсаль» — витки имеют перегибы на обоих торцах и их
укладывают вплотную друг к другу. Перекрестная намотка является
разновидностью намотки «универсаль». Существуют и другие виды намотки,
не имеющие большого употребления. К ним относятся перекрестная намотка,
бифилярная намотка, «корзинка» и другие.
Широкое распространение получили тороидальные катушки. Обычно их
наматывают на сердечниках из магнитодиэлектрика. Намотка может быть
однослойная с укладкой витков и многослойная «внавал». Наматывают такие
катушки с помощью челнока, описание которого приведено в главе 1.
Высокочастотные катушки могут быть постоянной и переменной
индуктивности. Переменная индуктивность достигается применением
подвижного сердечника, изменением числа витков или взаимного
расположения катушек. Изменять число витков можно переключением выводов
катушек или скользящим контактом по виткам катушки. Подвижный сердечник
может изменять индуктивность катушек в довольно широких пределах.
Изменение индуктивности вариацией взаимного расположения катушек
осуществляется устройством, называемым вариометром. Принцип его действия
состоит в том, что две катушки, индуктивно связанные между собой (одна
внутри другой) и соединенные последовательно, имеют общую индуктивность,
равную сумме индуктивностей этих катушек, если их витки направлены в
одну сторону, и равную разности индуктивностей, если витки катушек
направлены в противоположные стороны. Вращая одну катушку внутри другой,
можно плавно изменять общую индуктивность.
Качество катушек индуктивности характеризуется рядом параметров:
величиной индуктивности, добротностью, стабильностью, собственной
емкостью, габаритами, весом, механической прочностью, допустимым рабочим
напряжением и т. д.
Индуктивность определяется числом витков, наличием сердечника, размерами
катушки и другими конструктивными особенностями катушки.
Добротность катушки непосредственно связана с резонансными свойствами
колебательного контура и определяется отношением индуктивного
сопротивления катушки на рабочей частоте к сопротивлению потерь, куда
входят омическое сопротивление обмотки, потери в изоляции провода,
каркасе и т. д.
Собственная емкость катушки складывается из емкости между отдельными
витками и емкости отдельных витков по отношению к экрану или шасси
прибора. Величина собственной емкости определяется конструкцией катушки,
видом намотки, способом экранирования и т. д. За счет со0ственной
емкости понижается действующая индуктивность, добротность и стабильность
катушки.
Стабильность катушки оценивает изменение ее
индуктивности под воздействием внешних факторов (температуры,
влажности). Указанные характеристики катушек зависят от их конструкции и
применяемых материалов.
Трансформаторы и дроссели низкой частоты широко используют в
радиоаппаратуре. Трансформаторы низкой частоты делятся на входные,
межкаскадные, выходные и силовые. Входные трансформаторы согласуют
входные цепи усилителя с источником сигнала (микрофоном, звукоснимателем
и т. д.). Выходные трансформаторы согласуют выходные цепи усилителя с
нагрузкой (громкоговорителем, головкой записи магнитофона и т. д.).
Межкаскадные трансформаторы обеспечивают связь и согласование цепей
между каскадами в усилителях. Силовые трансформаторы служат для
получения различных напряжений для питания радиоэлектронных устройств.
Дроссели низкой частоты применяют в фильтрах выпрямителей для
сглаживания пульсаций выпрямленного тока.
Трансформаторы и дроссели низкой частоты состоят из каркаса катушки,
обмоток, сердечника, арматуры, выводов и иногда экрана или кожуха.
Обычно начинающие юные радиолюбители используют для своих конструкций
малогабаритные трансформаторы от транзисторных приемников различных
типов. Поэтому им прежде всего следует знать характерные неисправности и
методы проверки трансформаторов. Причинами неисправностей бывают чаще
всего нарушения правил эксплуатации и хранения деталей, а также
небрежное изготовление или низкокачественный ремонт. Обрывы проводов
могут происходить из-за превышения допустимого тока, недостаточной
влагостойкости изоляции, от хранения в условиях повышенной влажности.
Кроме того, обрывы проводов могут происходить от попадания кислот и
щелочей на тонкий провод при сборке трансформатора. Короткие замыкания
являются следствием повреждения изоляции при повышенных напряжениях или
из-за перегрева. Междувитковые замыкания являются результатом
неправильной укладки витков или недостаточной изоляции выводов и мест
пайки. Местные перегревы вызываются плохими контактами в соединениях.
Проверку трансформаторов и дросселей начинают с внешнего осмотра и
устранения видимых внешних неисправностей. Целость обмоток проверяют
пробником или омметром на обрыв. Проверку на короткое замыкание между
обмотками или обмотками и корпусом (сердечником) также производят
омметром. Ремонт трансформаторов и дросселей низкой частоты заключается
в устранении механических дефектов или перемотке.