Расчет однослойных катушек индуктивности в программе Coil64

Приложение Coil64 позволяет рассчитать 4 типа катушек с однослойной намоткой.

1. Однослойная катушка виток к витку;
2. Однослойная катушка с шагом намотки, намотанная круглым проводом;
3. Однослойная катушка с шагом намотки, намотанная прямоугольным проводом;
4. Однослойная катушка с шагом намотки, намотанная круглым проводом на ребристом каркасе;

Во всех этих случаях однослойная катушка рассчитывается по единой методике расчета однослойной катушки с произвольным шагом намотки. В случае плотной намотки виток к витку предполагается, что расстояние между соседними витками равно удвоенной толщине изоляции провода.

Важно! Диаметр провода с изоляцией не может быть меньше номинального диаметра провода. Шаг намотки - это расстояние между центрами соседних витков, и он не может быть меньше диаметра провода с изоляцией.

Ниже показан пример результатов расчета однослойной катушки:

В поле вывода вы можете видеть рассчитанное значение индуктивности или число витков катушки в зависимости от выбранной вкладки расчета. Рассчитывается длина намотки на каркасе от края до края провода, общая длина провода катушки и его вес. Кроме того рассчитываются: сопротивление катушки постоянному току, реактивное сопротивление, собственная емкость, частота собственного резонанса, конструктивная добротность катушки. Во вкладке "интерфейс" настроек программы вы можете выбрать какие результаты следует отображать в поле вывода.

Сопротивление потерь катушки (эквивалентное последовательное сопротивление) ESR соответствует следующей модели катушки из идеальных сосредоточенных элементов:Справедливо следующее соотношение: ESR = R_dc + R_ac Где R_ac - потери катушки на переменном токе рабочей частоты, R_dc - потери при постоянном токе. Рассчитанные входные данные для программы LTSpice соответствуют эквивалентной модели катушки из сосредоточенных элементов, которая принята в этой программе:В соответствии с этой схемой сопротивление катушки постоянному току эквивалентно Rdc, параллельная емкость Cp эквивалентна паразитной собственной емкости катушки Cs, параллельное сопротивление Rp определяет потери в катушке на переменном токе. Сопротивление Rp соотносится с сопротивлением Rs=ESR и добротностью катушки Q в соответствии со следующими уравнениями преобразования:

Предполагается, что рабочая частота значительно меньше частоты собственного резонанса катушки. В противном случае катушку нельзя представлять в виде модели из сосредоточенных элементов, а только как ВЧ длинную линию передачи. На частотах близких к частоте собственного резонанса индуктивность, собственная емкость, и потери в катушке в значительной мере зависят от частоты, а выше частоты собственного резонанса катушка в принципе не может рассматриваться как индуктивный элемент.
Поэтому, если вы увидели предупреждение "Рабочая частота > 0.7 * Частота собственного резонанса катушки!" - это не какая то ошибка. В этом случае катушка работает на недопустимой частоте близкой или большей частоты собственного резонанса. Это означает, что часть расчетов теряют смысл и они не отображаются, а оставшиеся результаты могут рассматриваться только как оценочные. Чтобы исправить ситуацию вам необходимо либо понизить рабочую частоту, либо уменьшить габариты катушки.

Ссылки по теме:

• Соглашения об обозначениях и измерении размеров;
• Формулы расчета однослойной катушки виток к витку;
• Расчет однослойной катушки с произвольным шагом намотки;
• Расчет индуктивности катушки на ребристом каркасе;
• О расчете добротности однослойной катушки;
• Паразитная собственная емкость однослойной катушки;
• Частота собственного резонанса однослойной катушки;
• Параллельный резонансный LC контур;
• Расчет контурных растягивающих конденсаторов;
• Последовательность расчета однослойной контурной катушки в Coil64;