Техника - молодёжи 1988-10, страница 64

К 3-й стр. обложки шя^шят^

В мире индуктивности

Виктор ХАЙРЮЗОВ,

инженер-физик

В 1831 году знаменитый Фарадей открыл явление электромагнитной индукции и опубликовал результаты своих экспериментальных исследований. В труде «Об индуктивном влиянии электрического тока на самого себя и об индуктивном действии индуктивных токов вообще», описывая явление самоиндукции, он указывает, что индуктивность проводника зависит от его длины, формы и особенно возрастает, если проводник свернуть в спираль, а вовнутрь ее поместить железный сердечник. Так М. Фарадей впервые предложил способы регулирования индуктивности.

Что же оставалось на долю изобретателей? Только совершенствование этих способов? В принципе так оно и есть, ведь М. Фарадей открыл фундаментальный закон. И все же какая бездна изобретательской фантазии проявилась в этой довольно-таки узкой области! Мы остановимся только на современных новациях.

Самый простой способ регулирования индуктивности — изменение длины провода обмотки — оригинально используют Д. Кубаев и В. Конев в предложенной ими катушке индуктивности (а. с. № 160227, 1967 год, рис. 1). В ней обмотка выполнена в виде плоской вытянутой спирали с прямолинейными участками. Прямолинейная часть внутреннего витка соединена с остальной обмоткой подвижной перемычкой, перемещаемой вдоль витков по направляющему пазу в плате. Для регулирования индуктивности тут достаточно изменять лишь длину одного витка. Правда, здесь невелик диапазон изменения индуктивности.

Более широкий диапазон имеет индуктивная катушка с подвижным контактом, предложенная В. Аникиным (а. с. № 686089, 1979 год, рис. 2). Она имеет подвижный контакт Г-образной формы, расположенный так, что одна из его частей находится между витками обмотки. А сама обмотка выполнена в виде плоской спиральной пружины. При плавном перемещении подвижного контакта в межвитковом пространстве обеспечивается регулирование длины всех витков обмотки, а следовательно, и индуктивности.

Англичанин М. Хьюберт заменил скользящий электрический контакт

более надежным. В качестве коммутирующего элемента он использовал фоточувствительный полупроводниковый слой (пат. Великобритании № 914860, 1961 год, рис. 3). Отводы витков индуктивной обмотки контактируют с фоточувствительным полупроводниковым слоем, а через него с то-копроводящей шиной. Попал свет на часть полупроводникового слоя — в месте его падения образуется токо-проеодящий мостик. А при перемещении луча вдоль полупроводникового слоя — например, при помощи непрозрачной шторки с вырезом, движущийся токопроводящий мостик подключает к токопроводящей шине новые витки обмотки.

Устранили скользящий контакт и наши изобретатели В. Нежинский, Н. Петренко и В. Поляков. Они предложили катушку индуктивности в виде плоских спиральных обмоток, закороченных проводящими перемычками. Обмотки ее выполнены на поверхности гибкого диэлектрического основания в виде куба. Удаляя в определенных местах проводящие перемычки, можно изменять индуктивность (а. с. № 1023410, 1983 год, рис. 4).

Радикально усовершенствовали способ регулирования индуктивности А. Бушмин и В. Хайрюзов. Подстройку индуктивности они предложили производить прямо в процессе изготовления катушки. Для этого спиральную обмотку получают, вырезая изолирующую канавку в проводящем покрытии диэлектрической подложки. Затем измеряют величину индуктивности полученной обмотки. Если измеренная величина индуктивности меньше номинальной, то вырезание изолирующей канавки продолжают в том же направлении, если измеренная величина индуктивности больше номинальной, то на участке подложки, заключенном между последним витком и контактом, вырезают изолирующую канавку по спирали в направлении, противоположном канавке. Такую подстройку ведут до тех пор, пока не будет полностью использовано приконтакт-ное пространство (а. с. № 1282226, 1987 год, рис. 5).

Регулировать индуктивность, как мы помним, можно, изменяя не только число витков и длину витков обмотки, но и ее форму.

Изобретатели И. Капустин, В Рошин, А. Торгашев и В. Борейко предлагают катушку индуктивности с изменяемым межвитковым расстоянием (а. с.

№ 641511, 1979 год, рис. 6). Для этого они сконструировали необычный гибрид. Их катушка индуктивности содержит каркас е виде сильфона, к гофрам которого прикреплены витки обмотки. Сдавливание сильфона приводит к изменению расстояния между витками, а следовательно, к изменению индуктивности.

Аналогичное решение предлагает И. Смирнов (а. с. № 1280647, 1986 год, рис. 7). Правда, у него изменяется и количество витков. Для этого один конец плоской однослойной спирали-обмотки жестко закреплен, а второй ее конец соединен с осью вращения в центре. Обмотка размещена свободно, с возможностью перемещения ее витков в горизонтальной плоскости. Вращаясь, обмотка наматывается на ось — индуктивность изменяется.

Радиолюбителям известно: если катушку индуктивности из двух обмоток включить последовательно-согласно (конец первой обмотки соединить с началом второй обмотки), то при их сближении индуктивность возрастает, если же обмотки включить последовательно-встречно (конец первой обмотки с концом второй обмотки), то при сближении обмоток индуктивность уменьшается.

Изобретатель В. Гаврилов предлагает катушку индуктивности, в которой используются оба варианта регулирования без переключения выводов обмоток (а. с. № 610192, 1978 год, рис. 8). В регулируемой катушке обе обмотки размещены на магнитопроводе, выполненном в виде замкнутого кольца, а каждая из обмоток состоит из двух — подвижной и неподвижной — секций, включенных встречно и расположенных на диаметрально противоположных сторонах магнитопрово-да. В зависимости от направления поворота секций их магнитные поля либо складываются, либо вычитаются, что позволяет изменять индуктивность и увеличивать диапазон регулирования.

Того же можно достичь, изменяя форму поперечного сечения каркаса с обмоткой (патент Японии № 60—206009, 1985 год, рис. 9). В результате сжатия каркаса витки обмотки приобретают форму эллипса, а значение индуктивности соответственно уменьшается. Если в процессе такой регулировки сжатие было чрезмерным и значение индуктивности оказалось ниже номинального, то следует приложить компенсирующее поперечное усилие с внутренней стороны, приводящее к расширению эллипсоидальных витков.

Оригинальный способ регулирования пленочной индуктивности путем изменения формы обмотки предлагают и авторы В. Хайрюзов и Я. Хайрюзова. Обмотку выполняют на гибком диэлектрическом основании. Регулировку ведут, перегибая основание по линии, проходящей через ось симметрии обмотки, и перемещая этот перегиб (а. с. № 1261019, 1986 год, рис. 10).

62