Что такое бифилярная катушка
Содержание
Бифилярной называют катушку, намотанную бифилярным проводом, то есть, проводом, изготовленным из двух жил, изолированных друг от друга. В итоге получают 4 вывода (два начала и два конца), которые могут быть соединены несколькими способами, из-за чего обмотка приобретает разные свойства. Если по каждой из намоток проходит электрический ток, то магнитные потоки, создаваемые каждым из проводников, в зависимости от направления тока в них, могут суммироваться или вычитаться.
Индуктивность бифилярной катушки
Поскольку каждая намотка имеет начало и конец, а соединяться они могут последовательно и параллельно, комбинаторно возможны 4 варианта соединения:
- намотки параллельны и соединены последовательно;
- намотки встречные и соединены последовательно;
- намотки параллельны и соединены параллельно;
- намотки встречные и соединены параллельно.
При последовательном соединении 2 катушек индуктивности при наличии между ними индуктивной связи (общего магнитного потока) суммарная индуктивность Lобщ составляет:
Знак при члене зависит от вида связи между отдельными обмотками. У катушки, намотанной бифилярным проводом, связь очень сильная, поэтому коэффициент связи можно считать равным 1.
Для первого варианта (начало второй намотки соединяется с концом первой) и равенстве L1 = L2 знак при члене положителен, общая индуктивность учетверяется (что логично, зависимость индуктивности от числа витков обмотки при сильной связи квадратичная).
Для второго варианта (конец первой намотки соединен с концом второй) магнитные потоки взаимно компенсируются (они равны по величине и направлены встречно), поэтому общая индуктивность равна 0. Знак при члене отрицателен. Этим свойством бифилярной намотки широко пользуются на практике, создавая проволочные резисторы с близкой к нулю паразитной индуктивностью.
Бифилярная намотка для создания проволочных резисторов
Если бифилярная электромагнитная катушка используется с целью создания проволочного резистора, то общее сопротивление резистора при последовательном соединении отдельных намоток не зависит от варианта их соединения. Оно равно удвоенному сопротивлению каждой, если те идентичны по числу витков и сопротивлению.
А вот такие параметры резистора, как индуктивность и емкость (для резистора считающиеся паразитными), будут отличаться, чем и можно воспользоваться на практике.
Создаются такие резисторы с очень высоким сопротивлением путем намотки резистивного провода на тонкие пластины из изоляционного материала (слюды, микарты, бакелита или эбонита). Но подобной намотке свойственен и недостаток: при минимальной паразитной индуктивности увеличивается ее паразитная емкость, обусловленная близким расположением проводников.
Обмотка Айртона-Перри
Для уменьшения паразитной емкости резисторов для высокочастотных цепей, где нежелательны паразитные индуктивности и емкости, используется бифилярная карточная обмотка или обмотка Айртона-Перри (по именам Уильяма Эдварда Айртона и Джона Перри).
В этом варианте намотки встречные и соединены параллельно. При минимальной индуктивности минимизируется и собственная емкость, поскольку при встречной намотке между соседними витками двух намоток отсутствует напряжение. В отличие от катушки с одной намоткой, где приложенное к концам катушки напряжение разделяется между витками, и между соседними витками всегда присутствует напряжение, что и приводит к наличию паразитной емкости.
Бифиляр в электромагнитных реле и импульсных трансформаторах
Две параллельные обмотки успешно применяются для создания электромагнитных реле, включаемых в схемы (обычно полупроводниковые), которые должны быть защищены от опасного напряжения, возникающего в обмотке реле при его отключении. В силу действия первого закона коммутации в электрических цепях, который гласит, что ток в цепи с катушкой индуктивности не может скачкообразно изменяться, при отключении реле в цепи продолжает протекать ток, вызывающий искрообразование при контактном отключении реле, или возникновение опасной ЭДС при запирании управляющего работой реле полупроводникового ключа, что может привести к пробою полупроводникового перехода.
Обычно принято для исключения подобного включать параллельно катушке реле полупроводниковый диод, но возможно и применение двух изолированных одна от другой катушек реле. Одна катушка (основная) является управляющей, другая (вспомогательная) замкнута накоротко. При отключении основной обмотки магнитная энергия поглощается вспомогательной обмоткой, рассеиваясь в ней в виде тепла. Недостатком способа является увеличение времени переключения реле (за счет более медленного спадания магнитного потока). Этот же способ может использоваться и в импульсных трансформаторах.
Другой вариант — подключение к вспомогательной катушке полупроводникового диода. Вследствие сильной связи между обеими катушками подобная схема практически эквивалентна схеме с подключением диода параллельно управляющей катушке реле и также защищает управляющий работой реле электронный ключ от перенапряжения.
Иногда параллельно обмотке реле включают конденсатор с расчетом на действие второго закона коммутации в электрической цепи: в момент коммутации напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно, поэтому некоторое время сохраняется значение напряжения, бывшее на нем до коммутации.
Катушки Теслы и Мишина
Бифилярным свойством воспользовался Никола Тесла, оформив на себя в 1894 году патент США. Бифиляр Тесла наматывается в одной плоскости. Его собственная емкость является уже не нежелательной паразитной, а полезной. Тесла предлагал воспользоваться таким свойством (отсутствие самоиндукции и увеличенная собственная емкость) для создания электромагнитов.
Бифилярная плоская катушка Тесла стала основой для лечебной катушки Мишина. В ней обмотки не соединены между собой.
Катушка Мишина может быть плоской или тороидальной. С ее помощью получают электростатическое поле, негативно влияющее на закольцованные патогенные структуры в организме человека. Такие структуры возникают лишь тогда, когда человек болен. Их можно разрушить, используя катушку Мишина, настроенную на определенную резонансную частоту.
Загрузка...
