2. Материалы проводов, каркасов, сердечников
Обмоточные провода можно разделить на пять основных групп по виду изоляции: пленками эмалей; из хлопчатобумажного, шелкового или синтетического волокна; с комбинированной изоляцией; со стеклянной изоляцией; без изоляции.
К проводам первой группы относятся:
медные провода ПЭЛ (эмаль лакостойкая), выдерживающие нагрев до 100 °С и плотность тока до 2,5 А/мм2; ПЭТ (эмаль теплостойкая), выдерживающие кратковременный нагрев до 300 °С; ПЭВ (эмаль высокопрочная) с пробивным напряжением до 600 В и температурой нагрева до 350 °С; ПЭТВ (полиэтилентетрифталатная лаковая изоляция) с повышенной химической и термической стойкостью и возможностью длительной работы при температуре 260 °С при воздействии кислот и щелочей; ПЭВТЛ (эмалированный, высокочастотный, лудящийся), который может длительно работать при 150 °С и пробивном напряжении 60—100 В; изоляция из полиуретанового лака, являющегося флюсующим веществом, позволяет распаивать их без лужения;
провода из высокоомных сплавов марок ПЭК (константановый эмалированный), ПЭМТ (манганиновый), ПЭНХ (нихромовый).
К проводам второй группы относятся:
медные провода марок ПБО (изолирующая обмотка из хлопчатобумажной пряжи в один слой), ПБД (изоляция хлопчатобумажной пряжей в два слоя), ПШО, ПШБ (шелковая обмотка в один или два слоя).
К проводам третьей группы относятся:
медные провода марок ПЭЛБО с лакостойкой эмалевой и однослойной бумажной изоляцией, ПЭЛШО с шелковой изоляцией;
ЛЭШО-10-0,07 (литцендрат с эмалевым покрытием и обмоткой из шелковой пряжи в один слой, число проводов 10, диаметр 0,07 мм), предназначенные для высокочастотных катушек колебательных контуров, ПЭЛШКД (изолированный лакостойкой эмалью и обмоткой шелка в два слоя);
провода из сплавов высокого сопротивления: ПЭШОК (константановый, изолированный эмалью с одним слоем шелковой обмотки), ПЭШОМТ, ПЭШОНХ (соответственно манганиновый и нихромовый), ПЭВНХ (эмалированный высокопрочной эмалью, нихромовый).
К проводам четвертой группы относятся медные провода в стеклянной, стекловолокнистой и дельтаасбестовой изоляции: ПСД, ПСДТ, ПЭТСО, имеющие повышенную теплостойкость до 200 °С.
Для обмоток, предназначенных для работы в условиях повышенной влажности, высокой температуры, в агрессивных средах применяют провод, изолированный фторопластом: ПИФЭ-1,ПИФЭ-2. Особо тонкие провода (микропровода) изолируются сплошной стеклянной изоляцией, обладающей повышенной термо-, влаго- и химической стойкостью, а также пробивным напряжением не менее 1000 В.
Помимо обмоточного провода, катушка индуктивности содержит такие конструктивные элементы, как каркас, выводы, магнитный сердечник, экран и его крепление. Для катушек с тороидальными, броневыми и чашкообразными сердечниками тип и размер сердечника определяют геометрические размеры катушек. Сердечники изготавливаются из карбонильного железа или феррита и могут быть: цилиндрическими с резьбой (СЦП), цилиндрическими гладкими (СЦГ), чашкообразными (Ч), броневыми из феррита (Б), броневыми из карбонального железа (СБ) с замкнутой (СБа) и разомкнутой (СБб) магнитной цепью.
Катушки с сердечниками из магнитомягких материалов позволяют получать достаточно большие значения индуктивности и добротности при относительно малых габаритных размерах катушек. В низкочастотных катушках индуктивности и дросселях используют сердечники из листовой трансформаторной стали, набранные для уменьшения потерь от вихревых токов из возможно более тонких листов, изолированных один от другого. В сердечниках дросселей фильтров выпрямителей делается воздушный зазор для уменьшения постоянного магнитного потока с целью предохранения сердечника от насыщения. В катушках индуктивности для низких и повышенных частот в качестве материала сердечников используют горяче- и холоднокатаные листовые стали марок 931, 941, 945, 9310, (ГОСТ 802—58), железоникелевые сплавы типов пермаллой и гиперм марок Мо-пермаллой, Супермаллой, Гиперм-50, Гиперм-766 и магнитодиэлектрники на основе порошкообразного карбонильного железа, альсифера и молибденового пермаллоя. Для повышения магнитной проницаемости цилиндрического сердечника его наматывают из тонкой пермаллоевой ленты, прокатанной вдоль направления магнитного поля.
Для высокочастотных катушек используют сердечники из магнитодиэлектриков (сердечники из магнитодиэлектрика, полученного из порошка карбонильного железа путем прессования его с бакелитом, применяют на частотах до 30—50 МГц в катушках и дросселях средней стабильности) и ферритов. Наибольшее распространение получили никельцинковые, марганневоцинковые и литийцинковые ферриты. Они обладают высокой магнитной проницаемостью (у марганцевоцинковых ферритов она достигает 6000) и большим удельным сопротивлением (до 10 Ом.см). По механическим свойствам ферриты похожи на керамику. На высоких частотах применяют литийцинковые ферриты с магнитной проницаемостью до 100—200, а на частотах до 100 кГцв основном используют марганцевоцинковые ферриты, у которых на более высоких частотах резко возрастают потери. Ферриты обладают высокой диэлектрической проницаемостью, подвержены старению (магнитная проницаемость уменьшается на 1—10% за один год), механические воздействия (тряска, удары и т, п.) могут приводить к необратимым изменениям магнитной проницаемости. Магнитодиэлектрики обладают значительно более высокой стабильностью, однако высокостабильные катушки приходится делать вообще без сердечников. В обозначении марки феррита первые цифры указывают магнитную проницаемость (например, 1500НМ1, 508Ч2), буквы — рабочий частотный диапазон — низкочастотный, до 9 МГц; ВЧ — высокочастотный), последняя буква может указывать материал (например, М — марганцевоцинковый, Н - никельцинковый, Л — литийцинковый), буквы И и С обозначают, что феррит предназначен для работы соответственно в импульсном режиме и сильных полях.
На высоких частотах применяют сердечники из немагнитных материалов, которые иногда имеют форму дисков, поворачивающихся внутри катушки. При введении таких сердечников в катушку или повороте диска таким образом, что угол между его плоскостью и плоскостью витков катушки уменьшается, индуктивность катушки уменьшается, причем пропорционально ей уменьшается добротность.
Для ВЧ-контуров уменьшение потерь достигается применением ребристых каркасов из пластмассы, а для высокостабильных катушек, работающих при повышенных температурах, — каркасов из керамики.