R

Rus2000

I=U/R
Рассмотрим простую тороидальную катушку, намотанную, почему-то, на рулончик скотча :) :
4487
Начало и конец обмотки разнесены для наглядности. Реально они должны встретиться при равномерной намотке.

Если проинтегрировать вектора токов каждого мельчайшего элемента провода на участке от начала до конца обмотки, то получится кольцо примерно такого вида:
4488
Это и есть паразитный виток тороидальной обмотки. Наибольший вклад в образование паразитного витка вносят внешние участки обмотки.
В реальности паразитный виток лучше представить не как тонкий проводник, а как такой жирненький кабель, сечением чуть больше сечения тора, с плотностью тока, неравномерно распределенной по сечению этого кабеля.
Магнитное поле паразитного витка выходит за пределы тороида и может наводить помехи на чувствительные участки схемы.
Верно и обратное - внешнее переменное магнитное поле наводит в этом витке паразитную ЭДС, величиной которой во многих случаях нельзя пренебречь.

Для компенсации этого витка нужен еще один виток, но намотанный в обратном направлении, т.е. "антипаразитный виток":
4491
Здесь ЭДС, наведенная на белый виток, компенсируется ЭДС синего витка.
И наоборот - магнитное поле белого витка компенсируется полем синего, т.е. внешнее поле практически отсутствует.

Как это реализовать на практике?
 
Последнее редактирование:
R

Rus2000

I=U/R
Катушка Роговского.
Идея проста и элегантна - по наружной поверхности тора прокладывается провод в направлении, обратном к направлению намотки катушки:
4492
Белая обмотка создает паразитный виток.
Синий провод - "антипаразитный" виток.

Еще фотки:
4493

4494

Слева - конец обмотки, справа - начало обмотки:
4495
Для наглядности оставлен зазор между началом и концом обмотки.
В реальности нужно уложить обмотку как можно более равномерно по кольцу.

4496

4497

Недостаток такого одиночного "антипаразитного витка" - неидеальная компенсация. Связана с тем, что реальный паразитный виток распределен в пространстве.
Представьте себе высокий тор малого диаметра, такой цилиндр с осевым отверстием - трудно одним тонким витком скомпенсировать распределеный паразитный виток, создаваемый катушкой, намотанной на таком высоком торе.
Второй минус - бесполезная дополнительная длина (и сопротивление) обмотки, не создающая полезной индуктивности.
В случае многослойных катушек потребуется столько "антипаразитных" витков, сколько слоев имеет катушка.

Плюс такой катушки - ее легко мотать.

В большинстве применений катушки Роговского вполне достаточно для компенсации паразитных витков.
 
Последнее редактирование:
R

Rus2000

I=U/R
Катушка Белки:
4498

Рассмотрим такой способ компенсации паразитного витка:
Традиционно, катушка намотана на специальный рулончик скотча :).
4499

4500

Паразитный и антипаразитный витки этой катушки в первом приближении выглядят так:
4501
Видно, что витки друг друга не компенсируют. Точнее, компенсируют лишь частично
В неоднородном магнитном поле ЭДС, наведенная в этих витках, будет разной.
А неоднородное МП у нас бывает вблизи от источников МП. Такими источниками могут быть, например, проводники с протекающими по ним импульсными токами большой величины (шины питания УМЗЧ, выходные дроссели и т.д.).

Можно распределить каждую половину обмотки равномерно по кольцу. В этом случае компенсация будет практически полной.
Но тогда пропадает смысл перехода провода через центр тора на его противоположный торец.
Т.е. эта катушка вырождается в катушку нашего коллеги с ником 19243.
 
Последнее редактирование:
R

Rus2000

I=U/R
Катушка 19243:

Идея простая, понятная и эффективная - ровно половина всех витков обмотки наматывается в одном направлении вдоль окружности тора, а вторая половина витков - в обратную сторону. Начало и конец обмотки встречаются вместе и, не образуя паразитных петель, уходят на плату.
Первая половинка обмотки:
4502
Специально для наглядности оставлен зазор между началом и концом полуобмотки.
Реально надо мотать каждую половинку как можно более равномерно по кольцу.

Красная термоусадка - середина обмотки:
4503

Далее мотаем вторую половину обмотки (синий провод) в обратную сторону.
4504

4506

Плюсы такой катушки:
Практически полная компенсация паразитного витка, удобство намотки.

Некоторые недочеты:
Диаметр намотки второй половины получается чуть больше диаметра намотки первой.
У 19243 витки второй полуобмотки проходили поверх витков первой на внешней стороне тора:
4508

КМК, с точки зрения компенсации паразитных витков, лучше этот перехлест проводов делать внутри окна тора.
 
Последнее редактирование:
R

Rus2000

I=U/R
Катушка Руса:
Аналогична предыдущей, но более сложная в намотке.
Незначительно увеличена идентичность паразитного и антипаразитного витков.
Наматываются сразу две половинки обмотки.
Красная термоусадка - середина обмоточного провода:
4509

Первые два витка:
4510

Вид с другой стороны:
4511

Первые шесть витков:
4512

Вся обмотка:
4513

Желательно мотать так, чтобы первая и вторая полуобмотки проходили друг над другом внутри окна тора, причем поочередно:
4514
Это дополнительно уменьшит разницу между прямым и обратным паразитным витком.

Выводы обмотки нужно делать от внутренней стороны тора.
4515
Выводы должны идти от тора к плате, не образуя петель. Просто плотной парой с небольшим повивом.

Намотка велась четным количеством витков.
Если нужно нечетное количество - достаточно отмотать один наружный виток (точнее, 3/4 наружного и 1/4 внутреннего) и сделать выводы обмотки на противоположном торце тора:
4516
Отмотано пол-витка.

Отмотан виток. Отводы обмотки с другого торца тора:
4517
Для наглядности один торец тора был помечен черным маркером:
4518

Продолжение следует...
 
Последнее редактирование:
R

Rus2000

I=U/R
Полезные материалы.

Как лучше наматывать тороидальные обмотки и делать их выводы:
4521

Зависимость эффективной магнитной проницаемости ферритов от частоты:
4522
 
Последнее редактирование:
R

Rus2000

I=U/R
Да, эту катушку часто называют катушкой Букварева.
 
1

12943

Постоялец
Некоторые недочеты:
Диаметр намотки второй половины получается чуть больше диаметра намотки первой.
У 19243 витки второй полуобмотки проходили поверх витков первой на внешней стороне тора:
Посмотреть вложение 4508

КМК, с точки зрения компенсации паразитных витков, лучше этот перехлест проводов делать внутри окна тора.
Как видно даже на моей паршивой фотке, перехлёст и снаружи, и внутри, да верхние витки больше. Если делать только внутри, то будет перехлёст через 2 витка, мотать труднее. Кстати диаметр провода на моей катушке 0,2мм.
 
Последнее редактирование:
1

12943

Постоялец
По намотке: условие минимальной индуктивности рассеяния, это равномерность намотки.
Слабое место - стык начала и конца обмотки, лучше связать первый и последний виток со средним.
 
Phantomas

Phantomas

VIP
Мотать в 2 провода удобно, когда мало витков. Это актуально для катушки на выходе усилителя. А вот для дросселя в ДК, для ферритов марки 20Н-50Н требуется уже 50-100 витков, там уже только послойная намотка, вперед-назад.
 
R

Rus2000

I=U/R
Да, мотать сложнее.
Но, во-первых, полсотни витков это всего 25 пар витков - наматывается элементарно, а во-вторых, терзают меня смутные сомнения в необходимости использования таких ВЧ-ферритов.
Надо проверить достаточность применения ферритов с проницаемостью 200-400.
 
Phantomas

Phantomas

VIP
В ушнике применял СМД дроссель с диапазоном рабочих частот до 300МГц. Там проблем с перегрузкой ДК не было. В ближайшее время проведу эксперименты, надо будет только закупиться ферритами.
 
1

12943

Постоялец
Измерил катушку с фото: 87мкГн (расчётная 90мкГн), витков - 20, феррит 3F5, проницаемость около 80, значит достаточно ВЧ.
Для 200мкГн потребуется 30 витков, это же совсем немного.
А если мю=400, надо 6 витков, три туда, три обратно.
 
1

12943

Постоялец
Ферриты купил в Лэпкос. Что надо, всё есть, цена норм.
 
Phantomas

Phantomas

VIP
Это если ферритовый тор достаточно большого размера, а если 10мм и 20-50Н, то и витков получается не мало.
 
1

12943

Постоялец
Не берите 20-50, возьмите 80. У меня такой, 225нГн/виток в квадрате:
 

Вложения

Phantomas

Phantomas

VIP
По поводу частотных характеристик ферритов еще надо проверять.
 
Сверху Снизу