Схемотехника · урок 6 из 18

Катушка, трансформатор, резонанс

Индуктивность «не любит» изменений тока: отсюда трансформаторы, колебательные контуры и опасные выбросы напряжения.

Катушка индуктивности — провод, свитый в спираль, часто на сердечнике. Её свойство зеркально конденсатору: U = L · dI/dt — ток через катушку не может измениться скачком. Индуктивность L — в генри (Гн), мГн, мкГн. Сопротивление катушки переменному току растёт с частотой: XL = 2πfL.

Трансформатор

N₁N₂220 В~12 В~
Трансформатор (рис. 1.45): две обмотки на общем сердечнике

Две обмотки на одном сердечнике. Напряжения относятся как числа витков: U₂ = U₁ · N₂ / N₁, а токи — наоборот. Мощность (почти) сохраняется. Трансформатор работает только на переменном токе и заодно гальванически развязывает: вторичная обмотка не соединена с сетью — поэтому её можно безопасно трогать.

Трансформатор

Резонанс

Катушка и конденсатор вместе образуют колебательный контур. На частоте, где их сопротивления равны, f₀ = 1 / (2π√(LC)), наступает резонанс: так радиоприёмник выбирает одну станцию из сотен.

Сопротивления X_L и X_C и резонанс

Выброс при отключении

Катушка реле или мотора при резком разрыве тока «пытается» его сохранить и выдаёт выброс в сотни вольт — он убивает транзисторы. Лечится одним диодом, включённым параллельно катушке «против» питания:

+12 ВK1релеVD1к ключу (урок 10)
Защитный диод на катушке (рис. 1.95)

Опыт на макетной плате

Нужно: реле на 5 или 12 В, батарея, светодиод с резистором 1 кОм, диод 1N4007.

  1. Подайте питание на обмотку реле — услышите щелчок контактов.
  2. Подключите светодиод с резистором параллельно обмотке «наоборот» (анод к минусу) и разорвите цепь: светодиод вспыхнет — это и есть выброс.
  3. Поставьте диод 1N4007 параллельно обмотке (полоской к плюсу) — вспышка пропадёт.

Проверьте себя

1. Обмотки 1000 и 100 витков, на первичной 220 В. Вторичная?

2. Почему трансформатор не работает от батарейки?

3. Как сопротивление катушки зависит от частоты?

4. Зачем диод параллельно обмотке реле?

По книге: П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники» (М.: БИНОМ, 2014), гл. 1, с. 35–36, 46–50, 61–66. Текст урока — пересказ, схемы перерисованы.