ГОСТ 2.723-68 Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах.

Три способа построения условных графических обозначений для трансформаторов и автотрансформаторов

1. Установлено три способа построения условных графических обозначений трансформаторов и автотрансформаторов:
упрощенная однострочная;
упрощенная многострочная (форма I);
развернуты (форма II).

2. В упрощенной однолинейной записи обмотки трансформаторов и автотрансформаторов изображают кружками (рис. 1). Выводы обмоток указывают линией с указанием количества выводов на ней в соответствии с требованиями ГОСТ 2.721. В автотрансформаторах сторона более высокого напряжения изображается в виде протяженной дуги (рис. 2).

Черт.1. Обозначение обмотки трансформаторов и автотрансформаторов в виде окружностей в упрощенных однолинейных обозначениях

Блин.1

Черт.2. Изображение стороны высшего напряжения в виде развернутой дуги в автотрансформаторах

Блин 2

В этом стандарте отсутствуют примеры упрощенных однострочных условных обозначений трансформаторов и автотрансформаторов.

3. В упрощенных многолинейных обозначениях обмотки трансформаторов (рис. 3) и автотрансформаторов (рис. 4) изображают так же, как и в упрощенных однолинейных обозначениях, на которых показаны провода обмоток.

Черт.3. Упрощенное многолинейное обозначение обмотки трансформаторов

Блин 3

Черт.4. Упрощенное многолинейное обозначение обмотки автотрансформаторов

Блин 4

4. В расширенной записи обмотки трансформаторов и автотрансформаторов изображают цепочками полукругов.

Основные параметры катушек индуктивности

Свойства катушек можно охарактеризовать четырьмя основными параметрами: индуктивностью, добротностью, собственной емкостью и стабильностью.

1. Индуктивность.

Индуктивность (коэффициент самоиндукции) является основным электрическим параметром и характеризует количество энергии, запасаемой катушкой при протекании через нее электрического тока. Чем больше индуктивность катушки, тем больше энергии она запасает в магнитном поле.

Индуктивность зависит от размеров каркаса, формы, числа витков катушки, диаметра и марки провода, а также формы и материала магнитопровода (сердечника).

В радиолюбительских схемах, как правило, не указывается значение индуктивности, так как радиолюбителя интересует не это значение, а количество витков провода в катушке, диаметр и марка провода, способ обмотки (объемная, виток к витку, крест к кресту, секционная обмотка) и размеры каркаса катушки.

2. Добротность.

Добротность (Q) характеризует качество индуктора в цепях переменного тока и определяется как отношение реактивного сопротивления катушки к ее сопротивлению активных потерь.

Активное сопротивление включает сопротивление провода обмотки катушки; сопротивление, вносимое диэлектрическими потерями в корпусе; сопротивление, вносимое собственной емкостью и сопротивлением, вносимые потери в экранах и сердечниках.

Чем меньше активное сопротивление, тем выше добротность катушки и ее качество. В большинстве случаев добротность катушки определяет резонансные характеристики и контур КПД.
Современные катушки средних размеров имеют добротность порядка 50 – 300.

3. Собственная емкость.

Катушки индуктивности имеют собственную емкость, которая увеличивается с количеством витков и размером катушки. Между соседними витками имеется межвитковая емкость, благодаря которой часть тока проходит не по проводу, а через емкость между витками, уменьшающую сопротивление между выводами катушки.

Дело в том, что общее напряжение, подаваемое на катушку, делится на межвитковые напряжения, благодаря чему между витками образуется электрическое поле, вызывающее накопление зарядов. Витки, разделенные слоями изоляции, образуют пластины множества мелких конденсаторов, через которые протекает часть тока, от общей емкости к которой добавляется собственная емкость катушки. Таким образом, катушка обладает не только индуктивными, но и емкостными свойствами.

Собственная емкость является вредным параметром, и ее стремятся уменьшить, применяя специальные формы для каркаса и способ намотки провода.

4. Стабильность.

Стабильность катушки характеризуется изменением параметров под воздействием температуры, влажности и во времени.

Изменение индуктивности под действием температуры характеризуется температурным коэффициентом индуктивности (ТКИ), равным относительному изменению индуктивности при изменении температуры на 1 °С. ТКИ катушки определяют методом намотки и качество диэлектрика каркаса.

Влага вызывает увеличение собственной емкости и диэлектрических потерь, а также снижает устойчивость катушки. Для защиты от воздействия влаги применяют герметизацию или пропитку и обмотку обмотки негигроскопичными составами.

Такие катушки имеют меньшую добротность и большую собственную емкость, но при этом более устойчивы к влаге.

Катушки индуктивности с магнитопроводами

Для получения небольших катушек различного назначения применяют магнитопроводы (сердцевины).

Ценной особенностью катушек с магнитопроводами является возможность их регулировки, т е изменения индуктивности в небольших пределах путем перемещения внутри катушки специального цилиндрического подстроечного элемента, состоящего из феррита с напрессованной на него резьбовой втулкой.

Магнитоэлектричество

представляет собой измельченное вещество, содержащее в своем составе железо (ферромагнетик), частицы которого равномерно распределены в массе диэлектрика (бакелита или аминопластика). Наиболее часто используемые магнитопроводы изготавливаются из альцифера (сплав алюминия, кремния и железа) и карбонильного железа.

Ферриты

представляют собой твердые растворы оксидов металлов или их солей, прошедшие специальную термическую обработку (обжиг). Полученное вещество является полупроводниковая керамика — имеет очень хорошие магнитные свойства и низкие потери даже на очень высоких частотах.

Основным преимуществом ферритов является их высокая магнитная проницаемость, что позволяет значительно уменьшить размеры катушек.

На старых принципиальных схемах магнитопроводы из магнитоэлектриков и ферритов обозначались одинаково — утолщенной пунктирной линией

(Рис а). Впоследствии стандарт ЕСКД отказался от этого обозначения для магнитопроводов из магнитоэлектрика, а для ферритового ввел обозначение, применявшееся ранее только для магнитопроводов низкочастотных дросселей и трансформаторов – сплошная толстая линия (рис б). Однако согласно последней редакции ГОСТ 2.723.68 (март 1983 г.) магнитопроводы катушек представляют собой линии нормальной толщины (рис в).

Катушки, индуктивность которых может изменяться с помощью магнитопровода, на электрических схемах обозначаются с помощью знака установочного регулирования, который представлен в его символе.

Изменение индуктивности указывается двумя способами: либо знаком контроля настройки, пересекающим обозначения катушки и магнитопровода (рис а), либо просто пересечением магнитопровода с изображением над катушкой (рис б).

1. Устанавливаются три способа построения условных графических обозначений для трансформаторов и автотрансформаторов:

упрощенная однострочная;

упрощенная многострочная (форма I);

развернуты (форма II).

2. В упрощенной однолинейной записи обмотки трансформаторов и автотрансформаторов изображают кружками (рис. 1). Выводы обмоток указывают линией с указанием количества выводов на ней в соответствии с требованиями ГОСТ 2.721. В автотрансформаторах сторона более высокого напряжения изображается в виде протяженной дуги (рис. 2).

Экранированные катушки индуктивности

Для исключения паразитных связей, вызванных внешним электромагнитным полем катушки и влиянием окружающего пространства на катушку, ее экранируют, т.е помещают в закрытый металлический экран.

Но под воздействием экрана изменяются важнейшие электрические параметры катушки: уменьшаются индуктивность и добротность, увеличиваются сопротивление и собственная емкость.

Изменение параметров катушки тем больше, чем ближе к ее изгибам расположен экран, т е изменение параметров зависит от соотношения размеров катушки и размеров самого экрана.

Для высокочастотных катушек экраны изготавливают в виде круглых или прямоугольных стаканов из алюминия, меди или латуни с толщиной стенки 0,3 — 0,5 мм.

Для обозначения на схемах экранированной катушки символ помещают на экранирующую пластину, соединенную с корпусом.

Следует также отметить, что в экранировании нуждаются только большие катушки диаметром более 15 — 20 мм.

Катушки диаметром не более 4 — 5 мм создают магнитное поле в сравнительно небольшом пространстве, а при удалении таких катушек от других частей на расстояние, в 4 — 5 раз превышающее диаметр, опасные связи, как правило, не возникают не встречаются, поэтому они не нуждаются в специальном экранировании.

Обозначение катушек с отводами и начала обмотки

В радио- и электротехнике, например в приемниках или импульсных преобразователях напряжения, иногда используется не вся индуктивность катушки, а только ее часть. Для таких случаев катушки изготавливаются с отводом или отводами.

При разработке любой конструкции иногда необходимо строго соблюдать начало и конец обмотки катушки или трансформатора. Для обозначения того, какой из концов обмотки является началом, а какой концом, в конце начала обмотки ставится жирная точка.

Для настройки катушек на частоты выше 15…20 МГц часто применяют магнитопроводы из немагнитных материалов (медь, алюминий и др.). Вихревые токи, возникающие в таком магнитопроводе под действием магнитного поля катушки, создают свое поле, противодействующее основному полю, в результате чего индуктивность катушки уменьшается.

Немагнитный магнитный триммер обозначается так же, как и ферритовый триммер, но рядом с ним указывается химический символ металла, из которого он изготовлен. На рисунке показан триммер из меди.

Вот и все, что я хотел рассказать о катушках индуктивности. Удачи!

5. Обозначения элементов катушек индуктивности, дросселей, трансформаторов, автотрансформаторов и магнитных усилителей приведены в табл.1.

Таблица 1

Имя	Обозначение
	Для меня	Форма II
1. Обмотка трансформатора, автотрансформатора, катушки индуктивности и магнитного усилителя
Заметки:
1. Количество полукругов на изображении обмотки и направление проводов не задано
2. При изображении магнитных усилителей, преобразователей с расстоянием используются следующие термины:
а) рабочая обмотка
б) обмотка управления
в) магнитопровод
3. Для обозначения начала намотки используйте точку
2. Магнитопровод:
а) ферромагнитный
Заметки:
1. Для немагнитного магнитопровода указывается химический символ металла, например медный магнитопровод
2. Ферритовый магнитопровод (обозначен толстой линией)
б) ферромагнитный с воздушным зазором
в) магнитоэлектрический
Примечание.
Количество тактов в обозначении магнитопровода не устанавливается
г) Исключено (поправка N 1)
3. Характер кривой намагничивания отражается с помощью следующих признаков:
а) прямоугольная петля гистерезиса
б) непрямоугольная петля гистерезиса
4. Первичный трансформатор тока
5. Обмотка накопительного трансформатора

Обозначения элементов катушек индуктивности, дросселей, трансформаторов, автотрансформаторов и магнитных усилителей

5. Обозначения элементов катушек индуктивности, дросселей, трансформаторов, автотрансформаторов и магнитных усилителей приведены в таблице 1.

Таблица 1

Имя	Обозначение
	Для меня	Форма II
1. Обмотка трансформатора, автотрансформатора, катушки индуктивности и магнитного усилителя
Заметки:
1. Количество полукругов на изображении обмотки и направление проводов не задано
2. При изображении магнитных усилителей, преобразователей с расстоянием используются следующие термины:
а) рабочая обмотка
б) обмотка управления
в) магнитопровод
3. Для обозначения начала намотки используйте точку
2. Магнитопровод:
а) ферромагнитный
Заметки:
1. Для немагнитного магнитопровода указывается химический символ металла, например медный магнитопровод
2. Ферритовый магнитопровод (обозначен толстой линией)
б) ферромагнитный с воздушным зазором
в) магнитоэлектрический
Примечание.
Количество тактов в обозначении магнитопровода не устанавливается
г) Исключено (поправка N 1)
3. Характер кривой намагничивания отражается с помощью следующих признаков:
а) прямоугольная петля гистерезиса
б) непрямоугольная петля гистерезиса
4. Первичный трансформатор тока
5. Обмотка накопительного трансформатора

Самоиндукция

Индуктор также обладает очень интересным свойством. При подаче на катушку постоянного напряжения в катушке на короткое время появляется противоположное напряжение.

Это противоположное напряжение называется ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС зависит от величины индуктивности катушки. Поэтому в момент подачи напряжения на катушку сила тока плавно изменяет свое значение от 0 до определенного значения в течение долей секунды, так как напряжение в момент подачи электрического тока также изменяет свое значение от нуля до стабильного значения. По закону Ома:

куда

I — ток в катушке, А

U — напряжение в катушке, В

R — сопротивление катушки, Ом

Как мы видим из формулы, напряжение изменяется от нуля до напряжения, подаваемого на катушку, поэтому и ток будет изменяться от нуля до некоторого значения. Сопротивление катушки для постоянного тока также постоянно.

И второе явление в индукторе заключается в том, что если мы разомкнем цепь на индуктор — источник тока, то наша ЭДС самоиндукции добавится к напряжению, которое мы уже приложили к катушке.

То есть, как только мы разомкнем цепь, напряжение на катушке в этот момент может быть во много раз больше, чем было до размыкания цепи, и ток в катушке спокойно упадет, так как ЭДС самоиндукции будет поддерживать пониженное напряжение.

Сделаем первые выводы о работе дросселя при подаче на него постоянного тока. При подаче электрического тока на катушку ток будет постепенно увеличиваться, а при снятии электрического тока с катушки ток будет постепенно уменьшаться до нуля. Короче говоря, ток в катушке нельзя изменить сразу.

Что влияет на индуктивность?

От каких факторов зависит индуктивность катушки? Давайте проведем несколько экспериментов. Я намотал катушку с немагнитным сердечником. Индуктивность настолько мала, что LC-метр показывает мне ноль.

Имеет ферритовый сердечник

Начинаю вставлять катушку в сердечник до края

LC-метр показывает 21 микрогенри.

Ввожу катушку в центр феррита

35 микрогенри. Уже лучше.

Продолжаю вставлять катушку на правый край феррита

Читайте также: Как правильно выбрать масло для бензопилы: обзор популярных марок, их преимущества и недостатки, какое использовать для двигателя, как часто доливать, в какой пропорции смешивать с бензином

20 микрогенри. Делаем вывод, что наибольшая индуктивность на цилиндрическом феррите приходится на середину. Поэтому, если мотаете цилиндр, старайтесь мотать его посередине феррита. Это свойство используется для плавного изменения индуктивности в переменных индукторах:

куда

1 — каркас катушки

2 витка катушки

3 — сердцевина, имеющая сверху прорезь для маленькой отвертки. Вкручивая или выкручивая сердечник, мы таким образом изменяем индуктивность катушки.

Будем экспериментировать дальше. Давайте попробуем сжать и разжать витки на катушке. Для начала ставим его посередине и начинаем обжимать витки

Индуктивность стала почти 50 мкГн!

И попробуем выпрямить изгибы вокруг феррита

13 микрогенри. Делаем вывод: для максимальной индуктивности необходимо мотать катушку «виток к витку».

Уменьшите количество витков на катушке вдвое. Было 24 поворота, стало 12.

Очень маленькая индуктивность. Количество витков я уменьшил в 2 раза, индуктивность уменьшил в 10 раз. Вывод: чем меньше число оборотов, тем меньше индуктивность и наоборот. Индуктивность не изменяется по прямой к виткам.

Давайте поэкспериментируем с ферритовым кольцом.

Измеряем индуктивность

15 микрогенри

Разделить витки катушки

Мы измеряем снова

Хм, тоже 15 микрогенри. Делаем вывод: расстояние от витка до витка в тороидальном индукторе не имеет значения.

Делаем несколько оборотов. Было 3 хода, стало 9.

Мы измеряем

Ух ты! Количество витков я увеличил в 3 раза, а индуктивность увеличила в 12 раз! Вывод: индуктивность не меняется по прямой к виткам.

Если верить формулам расчета индуктивностей, то индуктивность зависит от «квадрата витков». Я не буду размещать эти формулы здесь, потому что не вижу необходимости. Скажу лишь, что индуктивность зависит еще и от таких параметров, как сердечник (из какого материала он сделан), площадь поперечного сечения сердечника и длина катушки.

Характеристика элементов

К исключительным характеристикам этого устройства относятся:

• Имеет высокую индуктивность;
• Подходит для разных токов, на что нужно обратить внимание при использовании в разных устройствах;
• Потеря сопротивления в проводниках, жилах, других элементах;
• Высокая эффективность в использовании;
• Емкость витков может быть паразитной;
• Индуктивность и ее изменения влияют на температурный коэффициент прибора;
• Значения Q могут зависеть от температуры.

Емкостная проводимость линий

Электрические линии, кроме активного и индуктивного сопротивлений, характеризуются также емкостной проводимостью, которая обусловлена ​​емкостью между проводами и между проводами и землей.

Значение рабочей емкости в трехфазной ВЛ можно приблизительно определить по формуле:

Из этой формулы видно, что рабочая емкость будет увеличиваться с увеличением сечения проводов и уменьшением расстояния между ними. Поэтому при равных долях токоведущих частей низковольтные линии обладают большей работоспособностью, чем высоковольтные. Из-за малых расстояний между токонесущими жилами кабеля и большей диэлектрической проницаемости изоляции по сравнению с воздухом работоспособность кабельной линии значительно превышает емкость воздушной линии.

Емкость одноцепной ВЛ определяется по формуле:

определение рабочей емкости кабельной линии по формулам, включающим диэлектрическую проницаемость изоляции кабеля, геометрические размеры и другие конструктивные особенности, является непростой задачей, поэтому значения рабочей емкости определяются из специальных таблиц, подготовленных изготовителем для различных марки кабелей в зависимости от их номинального напряжения.

Емкостной ток в начале линии на холостом ходу (при выключенных токоприемниках) можно определить по формуле:

Где: U — линейное напряжение сети, В; l – длина линии, км;

Емкостные токи имеют большое значение в воздушных линиях с рабочим напряжением 110 кВ и выше и в кабельных линиях напряжением выше 10 кВ. При расчете электрических сетей с напряжением ниже перечисленных выше емкость линии можно не учитывать. Емкость токопроводящих частей провода по отношению к земле имеет важное значение при расчете заземляющих устройств и защит.

В сети с изолированной нейтралью значение емкостного тока однофазного замыкания на землю можно приблизительно определить по формулам:

Идеальный дроссель

Идеальный дроссель имеет строго фиксированную индуктивность, соответствующую расчетной или надписи на корпусе, независимо от силы тока, напряжения и внешних условий, например температуры. Он не имеет паразитной емкости и внутреннего сопротивления, потерь на перемагничивание.

Идеальная катушка индуктивности выдерживает любой ток, имеет нулевые размеры и не занимает места на плате. Он не шумит. Ток через него зависит строго от напряжения и времени, без внешних помех.

Типы катушек индуктивности

Катушки индуктивности в основном делятся на два класса: с магнитным и немагнитным сердечником. Ниже на картинке катушка с немагнитным сердечником.

Но где ее сердце? Воздух — немагнитное ядро ​​:-). Такие катушки также можно намотать на своего рода цилиндрическую бумажную трубку. Индуктивность немагнитного сердечника используется, когда индуктивность не превышает 5 мГн.

А вот основные катушки индуктивности:

В основном используются сердечники из ферритовых и железных пластин. Сердечники иногда увеличивают индуктивность катушек. Сердечники в виде кольца (тороидальные) позволяют получить большую индуктивность, чем просто сердечники из цилиндра.

Ферритовые сердечники используются для катушек средней индуктивности:

Катушки большой индуктивности выполнены по типу трансформатора с железным сердечником, но с обмоткой, в отличие от трансформатора.

Обозначение на схемах

Соленоид

Это понятие относится к цилиндрической обмотке провода, которая может быть намотана в один или несколько слоев. Длина цилиндра намного больше диаметра. Благодаря этой особенности при подаче электрического тока в полости соленоида создается магнитное поле. Изменение магнитного потока пропорционально изменению тока. Индуктивность соленоида в этом случае рассчитывается следующим образом:

df : dt = L dl : dt.

Этот тип катушки также называют электромеханическим приводом с выдвижным сердечником. В этом случае соленоид снабжен внешним ферромагнитным магнитопроводом — ярмом.

• Первый способен контролировать давление в магистрали.
• Вторая модель отличается от остальных принудительным управлением блокировкой муфты в гидротрансформаторах.
• Третья модель содержит регуляторы давления, отвечающие за работу переключения передач.
• Четвертая управляется гидравлически или клапанами.

Как измерить в домашних условиях

Приборы для прямого измерения индуктивности дороги и редко используются в быту. С приемлемой точностью результаты можно получить, используя обычные приборы для измерения переменного тока: амперметр и вольтметр. Также необходим омметр.

Процедура следующая:

1. С помощью омметра определить активное сопротивление обмотки R.
2. Подключите трансформатор последовательно с амперметром в сеть.
3. Параллельно обмотке подключен вольтметр.
4. По показаниям приборов определяют полное сопротивление трансформатора: Z = U/I
5. Индуктивное сопротивление находится путем вычитания из общего сопротивления активного сопротивления: XL = ZR
6. Индуктивность определяется по формуле: L=XL/(2πf), где π – число пи 3,14, f – частота измерения.

Как правило, активное сопротивление обмотки намного (на несколько порядков) меньше индуктивного, поэтому им можно пренебречь. Именно поэтому включение трансформатора в цепь постоянного тока вызывает короткое замыкание. В этом случае ток обмотки будет ограничен только активным сопротивлением.

Общие свойства катушек индуктивности

В зависимости от требуемой индуктивности и частоты, на которой будет работать катушка, она может иметь ряд конструкций.

Для высоких частот это может быть простая катушка, состоящая из нескольких витков провода, или катушка с сердечником из ферромагнитного материала и иметь индуктивность от нескольких наногенри до десятков миллигенри. Такие катушки используются в радиоприемной, передающей, измерительной технике и т д.

Катушки, работающие на высоких частотах, можно разделить на схемные катушки, коммутационные катушки и высокочастотные дроссели. В свою очередь катушки контура могут быть постоянной индуктивности и переменной индуктивности (вариометры).

По конструкции катушки ВЧ делятся на однослойные и многослойные, экранированные и неэкранированные, катушки без сердечника и катушки с магнитным и немагнитным сердечником, бескаркасные, цилиндрические плоские и печатные.

Для работы в цепи переменного тока низкой частоты, на звуковых частотах, во входных фильтрах источников питания, в силовых цепях электроосветительного оборудования применяют катушки с достаточно большой индуктивностью. Их индуктивность достигает десятков и даже сотен генри, а в обмотках могут создаваться большие напряжения и протекать значительные токи.

Для увеличения индуктивности при изготовлении таких катушек применяют магнитопроводы (сердечники), собранные из отдельных тонких изолированных пластин из специальных магнитных материалов — электротехнической стали, пермаллоев и др.

Применение пакетных магнитопроводов обусловлено тем, что под действием переменного магнитного поля в сплошном магнитопроводе, который можно рассматривать как совокупность короткозамкнутых витков, образуются вихревые токи, нагревающие магнитопровод, бесполезно потребляя часть энергии магнитного поля. Изоляция между стальными слоями препятствует возникновению вихревых токов и значительно снижает потери.

Катушки с магнитопроводами из изолированных пластин можно разделить на дроссели и трансформаторы .