Катушка индуктивности без самоиндукции Российский патент 2023 года по МПК H01F41/98 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении катушек индуктивности любой формы, размеров и назначения.

Из уровня техники известна катушка для электромагнитов (патент US512340 от 1894-01-09), в котором для нейтрализации самоиндукции катушки предлагается бифилярная намотка (в два провода). Недостатком данного патента является низкая эффективность нейтрализации ЭДС самоиндукции.

Целью изобретения является повышение эффективности нейтрализации ЭДС самоиндукции катушки индуктивности.

Данная цель достигается тем, что катушка индуктивности включает провод, намотка катушки начинается с середины её провода, образуя первый виток с последующей перекрёстной намоткой оставшихся частей провода в противоположных направлениях, которые пересекают друг друга на противоположных сторонах с каждым полным оборотом.

Технический результат достигается за счёт применения нового принципа намотки, который позволяет увеличить энергию, запасённую в собственной ёмкости катушки индуктивности, необходимую для нейтрализации ЭДС самоиндукции катушки индуктивности.

Известно, что катушка индуктивности обладает ЭДС самоиндукцией. Катушка индуктивности имеет собственную ёмкость, её возникновение обусловлено конструкцией катушки индуктивности. Для нейтрализации ЭДС самоиндукции используется энергия, запасённая в собственной ёмкости катушки индуктивности.

Катушку индуктивности можно рассматривать как двухпроводную линию. Энергия конденсатора двухпроводной линии, используемая для нейтрализации ЭДС самоиндукции, вычисляется по формуле:

W_С = (C×U²)/2, Дж

где: W_C - энергия конденсатора двухпроводной линии, Дж;

С - ёмкость двухпроводной линии, Ф;

U - напряжение, приложенное к двухпроводной линии, В.

Ёмкость двухпроводной линии вычисляется по формуле:

C = (ε₀×ε×L)/ (ln(R/r)), Ф

где: С - ёмкость двухпроводной линии, Ф;

ε₀ - электрическая постоянная, 8,85×10^-12 Ф/м;

ε - диэлектрическая проницаемость среды между соседними витками;

L - длина двухпроводной линии, м;

R - расстояние между осями соседних проводов двухпроводной линии, м;

r - радиус провода без изоляции, м.

Собственная ёмкость катушки индуктивности является распределённой между витками. Напряжение, приложенное к двухпроводной линии, распределяется также между витками.

Заявленное изобретение относится к новому принципу намотки катушки индуктивности.

Принцип намотки показан на фиг.1 (соленоид, вид сверху и сбоку) и фиг.2 (плоская катушка), где 1 - провод, 2 - сердечник, 3 - место пересечения проводов.

Намотка катушки начинается с середины её провода, образуя первый виток. Далее следует перекрёстная намотка оставшихся частей провода в противоположных направлениях, которые пересекают друг друга на противоположных сторонах с каждым полным оборотом.

Порядок укладки провода в местах пересечений 3 произвольный. Сердечник 2 и катушка (форма, размеры, количество слоёв, шаг намотки и т.д.) используются в соответствии с применяемыми техническими решениями.

Результаты испытаний, проведённых при функционировании заявляемого решения и его аналогов, приведены в таблицах 1 и 2. Параметры намотки, режим работы системы управления индукционным нагревом, массы нагреваемых тел во всех примерах одинаковые. Из проведенных испытаний видно, что время нагрева t_нагр. и потреблённая мощность Рпотр. по новому принципу намотки меньше других вариантов, что подтверждает достижение технического результата - повышение эффективности нейтрализации ЭДС самоиндукции катушки индуктивности.

Применение нового принципа намотки катушки для другого назначения (электромагниты, электродвигатели, генераторы, трансформаторы и т.д.) также приведёт к повышению эффективности нейтрализации ЭДС самоиндукции.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении катушек индуктивности любой формы, размеров и назначения. Техническим результатом является повышение эффективности нейтрализации ЭДС самоиндукции катушки индуктивности. Катушка индуктивности включает провод, намотка катушки начинается с середины её провода, образуя первый виток с последующей перекрёстной намоткой оставшихся частей провода в противоположных направлениях, которые пересекают друг друга на противоположных сторонах с каждым полным оборотом, при этом одна половина провода при каждом перекрещивании расположена под второй половиной провода. 2 ил.

Катушка индуктивности, включающая провод, отличающаяся тем, что намотка катушки начинается с середины её провода, образуя первый виток с последующей перекрёстной намоткой оставшихся частей провода в противоположных направлениях, которые пересекают друг друга на противоположных сторонах с каждым полным оборотом, при этом одна половина провода при каждом перекрещивании расположена под второй половиной провода.