Обозначение, параметры и разновидности катушек индуктивности
Одним из самых известных и необходимых элементов аналоговых радиотехнических схем является катушка индуктивности. В цифровых электронных схемах индуктивные элементы практически потеряли свою актуальность и применяются только в устройствах питания как сглаживающие фильтры. Катушки индуктивности на принципиальных схемах обозначаются латинской буквой “L” и имеют следующее изображение. Разновидностей катушек индуктивности существуют десятки. Они бывают высокочастотные, низкочастотные, с подстроечными сердечниками и без них. Бывают катушки с отводами, катушки, рассчитанные на большие напряжения. Вот так, например, выглядят бескаркасные катушки. Катушки для СВЧ аппаратуры называются микрополосковыми линиями.
Они даже внешне не похожи на катушки. С катушками индуктивности связан такой эффект как резонанс и гениальный Никола Тесла получал на резонансных трансформаторах миллионы вольт. Основной параметр катушки это её индуктивность. Величина индуктивности измеряется в Генри (Гн, англ. – «H»). Это достаточно большая величина и поэтому на практике применяют меньшие значения (мГн, mH – миллигенри и мкГн, μH– микрогенри) соответственно 10 -3 и 10 -6 Генри. Величина индуктивности катушки указывается рядом с её условным изображением (например, 100 μH). Чтобы не запутаться в микрогенри и миллигенри, советую узнать, что такое сокращённая запись численных величин.
Маркировка цветная.
Многие факторы влияют на индуктивность катушки. Это и диаметр провода, и число витков, а на высоких частотах, когда применяют бескаркасные катушки с небольшим числом витков, то индуктивность изменяют, сближая или раздвигая соседние витки. Часто для увеличения индуктивности внутрь каркаса вводят сердечник из ферромагнетика, а для уменьшения индуктивности сердечник должен быть латунным. То есть можно получить нужную индуктивность не увеличением числа витков, что ведёт к увеличению сопротивления, а использовать катушку с меньшим числом витков, но использовать ферритовый сердечник. Катушка индуктивности с сердечником изображается на схемах следующим образом.
В реальности катушка с сердечником может выглядеть так. Также можно встретить катушки индуктивности с подстроечным сердечником. Изображаются они вот так. Катушка с подстроечным сердечником вживую выглядит так. Такая катушка, как правило, имеет сердечник, положение которого можно регулировать в небольших пределах. При этом величина индуктивности также меняется. Подстроечные катушки индуктивности применяются в устройствах, где требуется одноразовая подстройка. В дальнейшем индуктивность не регулируют. Наряду с подстроечными катушками можно встретить и катушки с регулируемой индуктивностью. На схемах такие катушки обозначаются вот так. В отличие от подстроечных катушек, регулируемые катушки индуктивности допускают многократную регулировку положения сердечника, а, следовательно, и индуктивности. Ещё один параметр, который встречается достаточно часто это добротность контура.
Под добротностью понимается отношение между реактивным и активным сопротивлением катушки индуктивности. Добротность обычно бывает в пределах 15 – 350. На основе катушки индуктивности и конденсатора выполнен самый необходимый узел радиотехнических устройств, колебательный контур. На схеме изображён входной контур простого радиоприёмника рассчитанного на работу в диапазонах средних и длинных волн. В настоящее время в этих диапазонах станций практически нет. Катушка индуктивности L1 имеет достаточно большое число витков, чтобы перекрыть диапазон по максимуму. Для улучшения приёма к первой обмотке L1 подключается внешняя антенна. Это может быть простой кусок проволоки длиной в пределах двух метров.
Благодаря большому числу витков в индуктивности L1 присутствует целый спектр частот и как минимум пять — шесть работающих радиостанций. Две индуктивности L1 и L2 намотанные на одном каркасе представляют собой высокочастотный трансформатор. Для того чтобы выделить на катушке индуктивности L2 станцию, работающую, допустим на частоте 650 КГц необходимо с помощью переменного конденсатора C1 настроить колебательный контур на данную частоту. После этого выделенный сигнал можно подавать на базу транзистора усилителя высокой частоты. Это одно из применений катушки индуктивности. Точно на таком же принципе построены выходные каскады радио- и телевизионных передатчиков только наоборот. Антенна не принимает слабый сигнал, а отдаёт в пространство ЭДС.
Обозначение катушек индуктивности.
Для чего нужны и какие бывают
В зависимости от того, где применяется катушка индуктивности и её функциональных особенностей, она может называться по-разному: дроссели, соленоиды и прочее. Давайте рассмотрим, какие бывают катушки индуктивности и их сферу применения.
Дроссели. Обычно так называются устройства для ограничения тока, область применения:
- В пускорегулирующей аппаратуре для розжига и питания газоразрядных ламп.
- Для фильтрации помех. В блоках питания — фильтр электромагнитных помех со сдвоенным дросселем на входе компьютерного БП, изображен на фото ниже. Также используется в акустической аппаратуре и прочем.
- Для фильтрации определенных частот или полосы частот, например, в акустических системах (для разделения частот по соответствующим динамикам).
- Основа в импульсных преобразователях — накопитель энергии.
Токоограничивающие реакторы — используются для ограничения токов короткого замыкания на ЛЭП.
Примечание: у дросселей и реакторов должно быть низкое активное сопротивление для уменьшения их нагрева и потерь.
Контурные катушки индуктивности. Используются в паре с конденсатором в колебательном контуре. Резонансная частота подбирается под частоту приема или передачи в радиосвязи. У них должна быть высокая добротность.
Вариометры. Как было сказано — это настраиваемые или переменные катушки индуктивности. Чаще всего используются в тех же колебательных контурах для точной настройки частоты резонанса.
Соленоид — так называется катушка, длина которой значительно больше диаметра. Таким образом внутри соленоида образуется равномерное магнитное поле. Чаще всего соленоиды используются для совершения механической работы — поступательного движения. Такие изделия называют еще электромагнитами.
Рассмотрим, где используются соленоиды.
Это может быть активатор замка в автомобиле, шток которого втягивается после подачи на соленоид напряжения, и звонок, и различные исполнительные электромеханические устройства типа клапанов, грузоподъёмные магниты на металлургических производствах.
В реле, контакторах и пускателях соленоид также выполняет функцию электромагнита для привода силовых контактов. Но в этом случае его чаще называют просто катушка или обмотка реле (пускателя, контактора соответственно), как выглядит, на примере малогабаритного реле вы видите ниже.
Рамочные и кольцевые антенны. Их назначение — передача радиосигнала. Используются в иммобилайзерах автомобилей, металлодетекторах и для беспроводной связи.
Индукционные нагреватели, тогда она называется индуктором, вместо сердечника помещают нагреваемое тело (обычно металл).
Катушка для спиннинга инерционная и ее разновидности
В инерционной катушке для удочки шпуля расположена перпендикулярно направлению движения лески во время заброса и подмотки. При этом в момент схода и намотки мононити или шнура шпуля вращается.
Следовательно, забросу препятствует сила ее инерции, которую оснастка должна преодолеть, чтобы улететь на нужное расстояние.
Именно в этом и состоит принципиальное отличие инерционки от безынерционной катушки, в которой шпуля расположена параллельно направлению хода лески. При забросе нить свободно сходит с нее, и инерция шпули движению оснастки не препятствует. Подмотка лески в безынерционной катушки осуществляется лесоукладывателем.
Есть две разновидности инерционных катушек:
- барабанная инерционная катушка («барабан», «таблетка», «колесо»);
- мультипликаторная катушка («мульт»).
Устройство и принципы работы барабанной
Барабанная инерционная катушка представляет из себя простейший механизм, который состоит из нескольких основных частей:
- корпус;
- ось, которая крепится к корпусу;
- насаженная на ось шпуля (барабан) с ручками для ее вращения;
- лапка для крепления катушки к удилищу;
- тормоз.
Также в современные инерционки устанавливаются различные дополнительные элементы, которые усложняют механизм и делает его более функциональным и удобным в использовании:
- стопор обратного хода;
- аэродинамический тормоз, гасящий вращение барабана в момент заброса (упрощает заброс и помогает избежать образования бород);
- подшипники.
Именно к этому типу относились первые катушки, которые начали применяться в рыбной ловле. Барабанная инерционка и сегодня находит широкое применение в любительской донной ловле и поплавочной ловле в проводку. Также она используется в нахлысте.
А вот в спиннинговой рыбалке «барабаны» уже практически не применяют — они были почти полностью вытеснены безынерционными катушками и «мультами».
Устройство мультипликаторной
Мультипликаторная катушка устроена гораздо сложнее, чем простая инерционка. Кроме корпуса и барабана, на который наматывается леска, а также простейшего тормоза, здесь есть множество других деталей и систем. Основной из них является система шестерней, по которым передается усилие от ручки катушки, вращаемой рыболовом, на барабан.
Мультипликаторной катушкой (multiplier в переводе с английского — «умножитель») этот тип инерционки называют именно потому, что благодаря наличию системы шестеренок усилие, прикладываемое рыболовом, вращающим ручку катушки, усиливается и как бы умножается.
При этом передаточное число большинства моделей, предназначенных для ловли в заброс, составляет от 1:3,8 до 1:6,3. Этим мультипликатор отличается от барабанной инерционной катушки, где ручка крепится непосредственно к барабану, следовательно, за один ее оборот барабан проходит один круг и, таким образом, передаточное число — 1:1.
При том, что мультипликатор является одной из разновидностей инерционок, когда речь среди рыболовов заходит об инерционной катушке, почти всегда имеется в виду именно «барабан». Это название — инерционная катушка — в обиходе прочно закрепилось именно за ней.
Разновидности мультипликаторов
Существуют две основных разновидности мультипликаторов:
- для ловли в заброс (кастинговые);
- для ловли троллингом или в отвес.
Каждая из этих групп включает несколько типов. В этой статье рассмотрим только кастинговые мультипликаторы.
Классические и низкопрофильные
Классические (бочкообразные) и низкопрофильные мультипликаторы («мыльницы») — это две основных формы катушек, предназначенных для ловли в заброс.
Низкопрофильный мультипликатор — это изящная катушка с легким корпусом обтекаемой формы. «Мыльница» рассчитана на небольшие нагрузки.
Благодаря приземистой форме такое катушки перегиб лески в районе первого пропускного кольца минимален, и следовательно, минимально трение шнура, а это позволяет делать максимально дальние забросы, в том числе и легких, от 3 г, весов.
Бочкообразный мультипликатор — это катушка округлой формы.
Рукоять
Как правило, одним из преимуществ безынерционок является устройство рукояти, позволяющее менять её расположение в зависимости от руки, которой рыболов осуществляет вращение. Это становится возможным за счёт винтового механизма, при помощи которого осуществляется крепление данной детали. Также безынерционные катушки, как правило, имеют механизм, основанный на том же винте либо же на кнопке, позволяющий складывать рукоять для транспортировки. Для складывания обычно достаточно немного отпустить винт, а после затянуть его в обратное положение. Чтобы переставить рукоять на другую сторону, винт необходимо открутить полностью, после чего вынуть деталь и осуществить перестановку.
Некоторые модели скоростных катушек оснащаются двойной рукоятью для удобства захвата. В качественных изделиях рукоятки такого вида оснащают специальным компенсатором, позволяющим погасить вибрацию, создаваемую за счёт появления дисбаланса противоположных частей рукояти.
Несколько примеров
Представим несколько распространенных моделей катушек, подходящих для ловли на джиг:
Surf Master Yamato Sensei Cast SC 20
Это хороший, не очень дорогой мультипликатор для ловли на приманки весом до 20 гр. Имеет магнитный механизм подстройки работы под определенный вес приманки. Вполне подойдет для частых выездов на ловлю хищника.
DAIWA Ninja 4000A
Прекрасная безынерционка для средних приманок, весом 20 – 40 грамм. Подойдет для опытных и пока не очень, спиннингистов, которые предпочитают ловить хищника на джиг.
Shimano Aldebaran 51
Это дорогой, но практически идеальный мульт для оснащения кастингового спиннинга и ловли на джиговые приманки. Данная модель предназначена для профессионалов и может обеспечить их самые высокие запросы.
Основные элементы безинерционной катушки
В соответствии с планируемым способом и условиями ловли (пруд, река, озеро, с берега или с лодки, размер возможной добычи) подбор безинерционной катушки осуществляется по следующим показателям, зависящим от ее составляющих элементов:
- параметры шпули для лески;
- фрикционный тормоз;
- подшипники;
- рукоятка (форма, размер, возможность регулировки);
- лесоукладыватель.
Шпуля катушки
Шпуля безинерционной катушки может быть металлической (легкосплавной) для работы с плетеными шнурами, которые имеют высокие абразивные свойства или полимерной (фторопласт, карбон) для монофильных лесок из нейлона и флюорокарбона. Размер шпули выбирается в зависимости от диаметра и потребности в запасе шнура или монофильной лески.
Существуют модели катушек с закрытой шпулей, но они менее удобны и не позволяют контролировать количество и качество укладки лески.
Количество подшипников
Это одна из самых дорогих и высокотехнологичных составляющих любой безинерцонной катушки, от которой в первую очередь зависит качество работы изделия. Производители дешевых катушек в погоне за низкой себестоимостью экономят на подшипниках, что приводит к «тяжелой», неравномерной работе ротора и редуктора, а как следствие – к большим потерям энергии при подмотке (тяжелый ход), люфтам и неравномерной укладке лески на шпуле. Результат кривой укладки лески – меньшая дальность полета приманки, особенно легкой, при забросе.
Рассматривать катушку, как качественную, можно начиная с наличия 4х подшипников и более (указывается на коробке). Но и тут есть нюанс – некоторые контрафактные изделия имеют ложную информацию на упаковке, проверить которую в магазине трудно.
Так что правильный выбор это: известный производитель + соответствие цены заявленным характеристикам + официальная точка продажи снасти. Только таким образом можно свести к минимуму риск получить некачественную рыболовную катушку, да еще и за немаленькие деньги.
Фрикционный тормоз
Очень полезная функция, позволяющая сохранить снасть при рывках во время поклевки и вываживания крупной рыбы. При правильной регулировке фрикциона даже на относительно тонкую леску можно вывести крупного хищника.
Основной фрикцион может быть переднего (чаще) и заднего исполнения (соответственно расположен и регулятор усилия на роторе катушки). Переднее расположение удобнее, так как позволяет более точно отрегулировать усилие заранее, но зато заднее расположение регулятора фрикциона позволяет изменять усилие на сматывание лески в процессе вываживания.
На катушках для донных снастей (на карпа, сазана, сома) может быть установлен дополнительный фрикцион – байтраннер (обычно сзади), который легко включается и отключается рычажком. Эта функция может спасти леску и удилище от повреждений во время первого рывка рыбы, особенно в случае продолжительной ловли с берега на донку, когда вы не следите за снастями постоянно.
Рукоятка катушки
От качественно исполненной, удобной анатомической рукоятки безинерционной катушки во многом зависит комфортность ловли, плавная правильная проводка приманки без рывков и общая чувствительность спиннинговой снасти. Рукоятки обычно делают складными для транспортировки катушки в кофре, а также с возможностью менять положение рукоятки под правую или под левую руку. Надежность фиксации рукоятки обеспечивается качественным металлическим крепежом и защелками. На мощных катушках рукоятки делаются только из стали или легких высокопрочных сплавов.
Дужка лесоукладывателя
Дужка лесоукладывателя изготавливается из высококачественной нержавеющей стали с высокой чистотой полировки поверхности, что увеличивает срок службы лески или плетеного шнура. Направляющий ролик дужки лесоукладывателя должен свободно вращаться, чтобы не допустить истирания лески.
Фрикционный тормоз
У катушки есть своя автоматическая система безопасности. Она,
во-первых, не позволяет оборвать леску при сильных рывках рыбы, а
во-вторых, предохраняет механизм от поломки при неумелых действиях
рыболова. Эта система – фрикционный (то есть, работающий на трении)
тормоз.
Фрикцион бывает передним и задним. Никакой принципиальной разницы
между этими вариантами нет, скорее это вопрос удобства, внешнего вида и
вкуса. Лично мне больше импонирует задний тормоз. Его проще
регулировать даже в процессе вываживания рыбы, хотя реально это
приходится делать не так часто. Зато катушка с передним фрикционом
имеет меньшие потери на трение, меньшие габариты и смотрится
аккуратнее.
Гораздо важнее для рыбалки плавность и качество работы тормоза. Чем
больше устойчивых промежуточных значений может обеспечить регулятор, и
чем равномернее фрикцион сдает леску, тем лучше. Тормоз должен
затягиваться до конца (или почти до конца – у некоторых фирм это
сознательная защита от «чайников»), но не должен самозатягиваться в
процессе работы. О самих правилах установки фрикциона мы поговорим в
соответствующем разделе.
Для долгой службы рекомендуется после рыбалки ослаблять тормоз, чтобы
не слабели пружины, а в следующий раз вновь «выставлять» его.
Схемы соединения катушек индуктивностей
Параллельное соединение индуктивностей
Напряжение на каждой из катушек индуктивностей, соединенных параллельно, одинаково. Эквивалентную (общую) индуктивность параллельно соединенных катушек можно определить по формуле:
Последовательное соединение индуктивностей
Ток, протекающий через катушки индуктивности соединенных последовательно, одинаков, но напряжение на каждой катушке индуктивности отличается. Сумма разностей потенциалов (напряжений) равна общему напряжению. Общая индуктивность последовательно соединенных катушек можно высчитать по формуле:
Эти уравнения справедливы при условии, что магнитное поле каждой из катушек не оказывает влияние на соседние катушки.
Устройство безынерционной рыболовной катушки и принцип работы
Безынерционные катушки для спиннинга являются сложным механизмом, основанным на законах передачи движения посредством шестерёнчатых валов и подшипников. Рукояткой приводится в движение ротор и совмещённый с ним лескоукладыватель. Рукоятка передаёт движение с определённым передаточным числом за счёт взаимодействия различного размера шестерёнок. Скоба лескоукладывателя, вращаясь вокруг неподвижной шпули, укладывает на её поверхность сматываемую леску. Шпуля же, насаженная на основной вал всего механизма, совершает возвратно-поступательные движения, равномерно распределяя намотанный на бобину шнур. Сам принцип работы безынерционной катушки позволяет аккуратно и точно производить заброс, не контролируя сход шнура и не прослеживая его намотку. Эти действия полностью автоматизированы устройством катушки для спиннинга.
В корпусе мясорубки сосредоточена главная пара и подающее шпулю устройство. Совокупная конструкция этих двух элементов именуется роторным механизмом. Шестерёнка главного вала получает импульс движения от роторного колеса. Рукоятка, движимая рукой рыболова, является генератором движения колеса в роторном механизме. Крепится она на валу посредством граней и специально изготовленного под них отверстия.
Редуктором служит главная пара, именно она и имеет конкретное передаточное число. Сложная схема механизма ни в коей мере не доставляет трудностей и неудобств, в плане пользования спиннинговой катушкой на практике в момент рыбной ловли. Чем быстрее рыболовом вращается рукоятка, тем ещё быстрее, в результате взаимодействия с приводом, через подобранное передаточное отношение, увеличивается и скорость вращения ротора. Таким способом, в результате подбора, определённого по своим характеристикам, передаточного отношения механизма, обеспечиваются разнообразные условия по скорости проводки и сматывания шнура при осуществлении лова.
Конструкция и комплектующие
Если рыбалка является или вот-вот станет вашим увлечением, не рекомендуется покупать катушки, сделанные из дешевых материалов, которые позволяют сэкономить, но не дают необходимых гарантий.
Модели должны обеспечить два основных требования к катушке: прочность и легкость. С появлением углеродистых сталей и композитных материалов стало возможным создавать продукты, которые будут чрезвычайно долговечными, устойчивыми к ударам, коррозии под действием солей и, в то же время, очень удобными в использовании.
- Подшипники также должны быть качественными и фиксироваться в нужных местах; от этого зависит плавность вращения и удобство использования.
- Подшипник с отметкой +1 обозначает игольчатый подшипник, который, действуя как ограничитель обратного хода, еще больше повышает комфорт во время фазы удара.
- Что касается оголовья, защелка должна быть идеальной, а рукоятка и ручка должны обеспечивать безопасный и удобный захват.
Укладка лески на шпулю
Укладка лески в БК осуществляется лесоукладывателем, вращающимся вокруг шпули и механизмом подачи шпули, преобразующим вращательное движение рукояти в возвратно — поступательное движение шпули.
В безынерционных катушках чаще всего используются два типа механизма подачи шпули. Это механизм с червячной или кривошипно — шатунной передачей:1.
червячная передача называемая «бесконечным винтом» — кинематическая точность червячной пары способствует более равномерной подаче шпули, тем самым повышая качество намотки лески.
2. кривошипно — шатунная передача с использованием кулисы называемая «локомотивной» — некоторые особенности механизма, не всегда позволяют добиться нужного качества укладки лески.
Вращательное движение лесоукладывателя и возвратно — поступательное движение шпули, согласованы между собой механизмом катушки. Единицей согласования служит шаг подачи шпули — длина ее перемещения за один полный оборот ротора (виток), часто называемая «шагом укладки лески». Шаг укладки влияет на расстояние между соседними витками слоя намотки, а следовательно и на ее плотность и форму.
Постоянный на протяжении всего цикла «вперед — назад» шаг подачи, обеспечивает прямую — цилиндрическую укладку лески. Изменение шага во время цикла подачи, позволяет получить форму (фигуру) намотки лески отличную от прямой.На рисунке изображены три типа формы укладки лески на цилиндрическую шпулю:
- стандартная цилиндрическая, она же — прямая укладка,
- укладка прямым конусом,
- укладка обратным конусом.
-прямая (цилиндрическая уклада) — имеет постоянный шаг укладки, позволяет получить прямой профиль (форму) намотки, не исключающий самопроизвольный сход лески, факт не мешающий катушке с данным типом укладки считаться самой распространенной и универсальной, с которой можно получить все три типа формы намотки, используя шпули разной конфигурации.
Не стоит путать конфигурацию шпули с типом укладки лески, в одном случае — геометрическая форма шпули, в другом — форма укладываемой на нее лески.
-укладка обратнымконусом — имеет шаг уменьшающийся по направлению к бортику, позволяет получить обратно-конусный профиль намотки лески. Полностью исключает самопроизвольный сход лески, но при этом сокращается дальность заброса приманки.
Во избежание схода «бород», необходимо не доматывать леску до края бортика, оставляя 1.5 — 2.0 мм
Важное требование к безынерционной катушке, независимо от типа укладки и механизма подачи, это качество намотки лески — она должна ложится равномерно по всей поверхности шпули, исключая волнообразные неровности, бугры и провалы
Все вышеперечисленные профили намотки лески, можно получить имея одну катушку с прямым (цилиндрическим) типом укладки, применяя при этом сменные шпули разной конфигурации.
— цилиндр («прямая»)
— обратный конус («обратно-конусная»)
Катушка с цилиндрической укладкой, благодаря постоянному шагу подачи шпули, укладывает леску равномерно и одинаково по всей ее поверхности, отражая конфигурацию шпули на форме наматываемой лески.
