Charakterystyka cewek powietrznych
Cewki powietrzne są elementami indukcyjnymi pozbawionymi rdzenia ferromagnetycznego. W odróżnieniu od konstrukcji wykorzystujących rdzenie ferrytowe lub inne materiały magnetyczne ich właściwości zależą przede wszystkim od geometrii uzwojenia, liczby zwojów oraz rodzaju i wymiarów zastosowanego przewodu.
Brak rdzenia magnetycznego eliminuje straty związane z jego przemagnesowywaniem oraz zjawisko nasycenia magnetycznego. Dzięki temu cewki powietrzne charakteryzują się liniową zależnością strumienia magnetycznego od prądu, co ma znaczenie w układach wymagających stabilnych właściwości indukcyjnych.
Rozwiązanie to ma jednak również ograniczenia. Uzyskanie określonej indukcyjności wymaga zazwyczaj większej liczby zwojów lub większych wymiarów niż w przypadku cewek z rdzeniem magnetycznym. Straty energii występują ponadto w samym uzwojeniu, a ich wielkość zależy m.in. od rezystancji przewodu oraz częstotliwości pracy.
Zastosowania w układach elektronicznych
Cewki powietrzne znajdują zastosowanie m.in. w układach wysokoczęstotliwościowych, w których istotne znaczenie mają brak strat związanych z rdzeniem magnetycznym oraz liniowa charakterystyka indukcyjna. Jednym z typowych obszarów zastosowania są obwody rezonansowe, w których cewka współpracuje z kondensatorem, tworząc układ o określonej częstotliwości rezonansowej. Rozwiązania tego rodzaju stosuje się m.in. w elektronice radiowej, generatorach i układach selekcji częstotliwości.
Cewki powietrzne wykorzystuje się również w filtrach i obwodach dopasowania impedancji. Odpowiednio zaprojektowane konstrukcje znajdują zastosowanie także w wybranych układach energoelektronicznych pracujących z wysokimi częstotliwościami przełączania.
O przydatności konkretnej cewki powietrznej decydują jednak nie tylko jej indukcyjność i wymiary. Istotne są również dobroć (Q), rezystancja uzwojenia, dopuszczalny prąd oraz częstotliwość rezonansu własnego. Parametry te wpływają na straty energii, charakterystykę częstotliwościową oraz możliwości zastosowania elementu w danym układzie.
Różnorodność konstrukcji cewek POLFER
Produkcja cewek powietrznych należy do głównych obszarów działalności POLFER, polskiego producenta podzespołów indukcyjnych działającego od 1966 roku. Firma oferuje konstrukcje cylindryczne i płaskie, wykorzystujące różne rodzaje przewodów nawojowych.
Geometria uzwojenia jest jednym z podstawowych czynników wpływających na właściwości cewki. Średnica, liczba zwojów, ich rozmieszczenie oraz odległości między nimi mają znaczenie zarówno dla uzyskiwanej indukcyjności, jak i pojemności pasożytniczej oraz częstotliwości rezonansu własnego. W zależności od wymagań aplikacji stosuje się zatem różne geometrie uzwojeń. Konstrukcje cylindryczne i płaskie pozwalają dostosować kształt elementu do warunków zabudowy oraz wymaganych właściwości elektrycznych.
Oferta POLFER obejmuje cewki powietrzne wykonywane z drutu okrągłego i prostokątnego, licy nawojowej oraz przewodów termospiekanych. Poszczególne rodzaje przewodów różnią się właściwościami, które należy uwzględnić podczas projektowania uzwojenia.
Znaczenie rodzaju przewodu nawojowego
Dobór przewodu wpływa na parametry elektryczne, wymiary i sposób wykonania cewki.
Drut okrągły jest powszechnie stosowany w konstrukcjach indukcyjnych. Jego średnica, długość uzwojenia i sposób rozmieszczenia zwojów wpływają m.in. na rezystancję elektryczną oraz możliwości uzyskania określonej geometrii cewki.
Drut prostokątny umożliwia inne ułożenie zwojów i wykorzystanie przestrzeni uzwojenia niż przewód o przekroju okrągłym. W odpowiednio zaprojektowanych konstrukcjach może pozwalać na uzyskanie większego współczynnika wypełnienia przekroju uzwojenia materiałem przewodzącym.
Lica nawojowa składa się z wielu cienkich, indywidualnie izolowanych i odpowiednio splecionych przewodów. Jej stosowanie ma na celu ograniczenie strat związanych ze zjawiskiem naskórkowości i efektem zbliżenia podczas pracy z prądem przemiennym. Korzyści zależą od budowy licy i zakresu częstotliwości pracy, dlatego dobór takiego przewodu wymaga uwzględnienia warunków konkretnej aplikacji.
Przewody termospiekane pozwalają natomiast uzyskać uzwojenia zachowujące określony kształt dzięki połączeniu sąsiednich zwojów po aktywacji warstwy spajającej. Technologia ta umożliwia wykonywanie cewek samonośnych, które nie wymagają stałego karkasu do utrzymania geometrii uzwojenia.
Zróżnicowanie rodzajów przewodów dostępnych w ofercie POLFER pozwala realizować konstrukcje uwzględniające odmienne wymagania elektryczne i mechaniczne.
Produkcja według wymagań odbiorcy
Oprócz standardowych konstrukcji POLFER oferuje wykonywanie cewek na indywidualne zamówienie. Producent deklaruje możliwość opracowywania elementów specjalnych, których budowa znacząco odbiega od typowych rozwiązań katalogowych.
W projektowaniu cewek na potrzeby określonej aplikacji należy uwzględnić zarówno wymagane parametry elektryczne, jak i ograniczenia konstrukcyjne urządzenia. Znaczenie mogą mieć m.in. indukcyjność, rezystancja uzwojenia, prąd roboczy, częstotliwość pracy, wymiary oraz sposób wyprowadzenia końcówek.
W przypadku cewek powietrznych szczególnie istotny jest wzajemny wpływ geometrii uzwojenia i jego parametrów elektrycznych. Zmiana średnicy, liczby zwojów czy rodzaju przewodu może wymagać ponownej oceny właściwości całego elementu.
POLFER wskazuje, że produkcja elementów specjalnych stanowi część działalności przedsiębiorstwa. Możliwość dostosowania konstrukcji do wymagań odbiorcy dotyczy nie tylko cewek, ale również dławików i transformatorów.
Zaplecze produkcyjne i doświadczenie
Dział produkcji cewek powietrznych został uruchomiony w POLFER w 2006 roku. Od tego czasu firma rozwijała park maszynowy i wdrażała technologie związane z wytwarzaniem podzespołów indukcyjnych.
Przedsiębiorstwo prowadzi również działalność badawczo-rozwojową ukierunkowaną na rozszerzanie możliwości produkcyjnych i rozwój nowych rozwiązań produktowych. Uzupełnieniem działalności jest produkcja korpusów i obudów oraz świadczenie usług podwykonawstwa i montażu podzespołów.
POLFER dostarcza elementy indukcyjne odbiorcom z różnych branż, w tym elektroniki, automatyki, motoryzacji, medycyny, transportu, elektromobilności i telekomunikacji. Według danych producenta blisko 90% całej produkcji trafia na eksport, przede wszystkim do państw Unii Europejskiej.
Oferta cewek powietrznych obejmuje zarówno różnorodne konstrukcje uzwojeń, jak i możliwość wykonywania elementów na indywidualne zamówienie. Pozwala to uwzględniać wymagania konkretnych projektów elektronicznych już na etapie doboru i opracowywania podzespołów indukcyjnych.
Źródło: POLFER Podzespoły Indukcyjne S.A.
Więcej na polfer.com.pl
