Назначение и конструкция дросселей

Что такое дроссель?

Электрический дроссель - устройство, представляющее собой катушку индуктивности и предназначенное для ограничения переменной составляющей электрического тока. Другими словами, если ток в электрической цепи содержит постоянную и переменную составляющие то дроссель, последовательно включенный в эту электрическую цепь, за счёт своей индуктивности и большого сопротивления для переменного тока, значительно его снижает, а на постоянную составляющую тока, влияет минимально, за счёт низкого сопротивления постоянному току.

Рис. 1

Дроссели позволяют запасать электрическую энергию в магнитном поле. Типичное их применение - сглаживающие фильтры и различные селективные цепи. Их электрические характеристики определяются конструкцией, свойствами материала магнитопровода, его конфигурацией и числом витков катушки.
При выборе дросселя следует учитывать следующие характеристики:

• требуемое значение индуктивности (Гн, мГн, мкГн, нГн);
• максимальный ток катушки;
• допуск (величину отклонения от исходного значения) индуктивности;
• температурный коэффициент индуктивности (ТКИ);
• активное сопротивление провода катушки дросселя;
• добротность дросселя, которая определяется на рабочей частоте как отношение индуктивного и активного сопротивлений;
• частотный диапазон катушки.

В зависимости от диапазона частот технически различаются высокочастотные и низкочастотные дроссели

Высокочастотные дроссели подразделяются на два типа:

• с постоянным значением индуктивности;
• с переменным значением индуктивности, за счет подстраиваемого ферромагнитного сердечника.

Первый тип применяется, как правило, во входных цепях телефонных аппаратов, в сглаживающих фильтрах, в цепях питания ВЧ аппаратуры. Второй тип катушек используется в резонансных цепях - ВЧ, трактах приемных и передающих устройств.

В ламповых усилителях звуковой частоты высокочастотные дроссели, применяются крайне редко. Как правило их использование может быть предопределено схемотехникой выходных каскадов, построенных на высокочастотных пентодах большой мощности, предрасположенных к самовозбуждению на радиочастотах.

Конструктивно дроссели высокой частоты выполняются в виде однослойных или многослойных катушек. Конструкции дросселей высокой частоты показаны на рис. 2. Для дросселей длинных (а, б ) и средних (б, в ) волн применяется секционированная многослойная намотка. Дроссели для коротких (г ) волн и для метровых (д ) волн обычно имеют однослойную намотку - сплошную или с принудительным шагом. В качестве каркаса часто используются керамические стержни от сопротивлений ВС-0,5 и ВС-1,0.

Рис. 2

Высокочастотный дроссель можно изготовить самостоятельно, намотав необходимое количество витков, для получения нужной индуктивности на керамический или фторопластовый сердечник. Рассчитать необходимое количество витков можно по формулам, приведенным в разделе

Лучше использовать, выпускаемые промышленностью ВЧ дроссели. Они имеют понятную яркую цветовую маркировку и отличаются высокой добротностью.

Рис. 2

Предназначены для подавления низкочастотной составляющей переменного тока питающей сети и его гармоник. На рисунке 3, представлен низкочастотный дроссель, индуктивностью 3 Гн при токе подмагничивания 120 ma.

Рис. 3 Низкочастотный дроссель промышленного производства

Дроссели лучше, и проще всего использовать заводские, предпочтительнее от старых ламповых телевизоров Темп-6, Темп-6М, Темп-7, Рубин-102, Авангард, Беларусь, или других аналогичных по характеристикам старых телевизоров. Но если стоит задача изготовить ламповый усилитель высокого качества и надёжности своими руками, то дроссель придётся рассчитать, по приведенной ниже методике, и изготовить его самостоятельно. Принципиально новым подходом в современной ламповой схемотехнике, может оказаться требование обязательной настройки дросселей фильтра питания в резонанс на частоту 100 Гц. Это необходимо для повышения эффективности фильтрации выпрямленного напряжения.

Расчет низкочастотного дросселя для анодного источника питания

Дроссель - это важный элемент блока питания лампового усилителя. Совместно с электролитическими конденсаторами, он входит в состав П - образного низкочастотного фильтра и становится незаменимым элементом в цепи анодного питания усилителя класса Hi-End. В зависимости от мощностных характеристик усилителя и его качественных показателей, размеры дросселя могут сильно варьировать и доходить до половины размеров силового трансформатора.

Некоторые параметры , встречающиеся в расчетных формулах:
F - частота, Гц;
S c - площадь сечения сердечника, кв. см;
К с - коэффициент заполнения сердечника сталью;
S ok - площадь сечения окна, кв. см;
К ок - коэффициент заполнения окна медью;
В т - максимальная индукция в сердечнике, Тл;
J - плотность тока в проводах, А/кв. мм.
I - постоянный ток в проводе обмотки дросселя, А.

Главный параметр дросселя - его постоянная времени, отношение индуктивности к сопротивлению обмотки L/R . Чем выше требуется эта величина, тем больше должны быть габариты магнитопровода, чтобы провод нужного диаметра и длины поместился в окне сердечника.

Рассчитывается по уже известной формуле:

При неизменной степени постоянного подмагничивания индук-тивность получается максимальной при определенной длине немаг-нитного зазора lz . От величины этого зазора зависит эквивалентная магнитная проницаемость сердечника:

В присутствии постоянного подмагничивания lz уже не является независимой переменной. Ключевой величиной в расчете дросселей и трансформаторов является степень подмагничивания или количество погонных ампервитков (aw0 ).

Формула связи напряженности магнитного поля с инженерной величиной aw0 , приведена ниже:

Предлагаемый алгоритм расчета основан на экспериментальном графике зависимости магнитной проницаемости от aw0 рисунок 4.

Рис. 4 Экспериментальный график зависимости начальной магнитной проницаемости от aw0

Эти графики соответствуют массовым маркам сталей. Высококачественная сталь имеет в несколько раз большую магнитную проницаемость, однако в большинстве случаев рассчитывать на это не приходится. На графике показана зависимость начальной (т. е. в Отсутствие переменного магнитного поля) магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля, выраженного в ампервитках на сантиметр. В системе СИ напряженность измеряется в амперах на метр. Следует помнить, что точки на графике соответствуют разным зазорам. Более высокие напряженности требуют большего зазора. В начале расчета величины aw0 и, соответственно, μ z не известны. Количество витков в обмотках может быть получено методом последовательных приближений по формуле:

Для этого в формулу подставляются параметры трансформатора, требуемая индуктивность и пробная величина μ проб, по полученному количеству витков вычисляется степень подмагничивания aw0 . По графику μ (aw0 ) находится μ z , вместо графиков при машинных расчетах можно использовать аппроксимирующие уравнения:

Для горячекатанной стали

Для холоднокатанной стали

Пробная μ проб корректируется и снова просчитывается количество витков. Эта процедура проделывается несколько раз до тех пор, пока изменение количества витков от просчета к просчету не будет незначительным (несколько процентов). В большинстве случаев достаточно двух-трех проходов. Если новое значение больше старой μ проб , то μ проб следует увеличить так, чтобы она стала немного больше μ z и наоборот. В конце расчета необходимо убедиться, что получившиеся L , N удовлетворяют требованию конструктивной реализуемости. Для этого вычисляется максимальное сечение провода S , которое можно разместить в окне

Плотность тока в медном проводнике обмотки дросселя, рассчитывается по формуле:

Если плотность тока J не превышает обычных 1,5—2 А/кв. мм, то расчет можно считать оконченным, так как не требуется точного соответствия сопротивления оболочки заданному. Количество витков не должно превышать 3500—4000. При необходимости следует выбрать другой типоразмер магнитопровода и повторить расчет. При сборке намотанного дросселя необходимо уложить в зазор немагнитную прокладку нужной толщины. Точное соблюдение и подбор величины зазора необходимо только для выходных трансформаторов. Для дросселей вполне достаточно точности эмпирической формулы, приведенной ниже. Величина зазора рассчитывается в мм:

Намотка катушек дросселей не имеет особенностей. В большинстве случаев (для дросселей блоков питания) нет необходимости даже в межслоевой изоляции. Обмотка обычно находится под высоким потенциалом, поэтому она должна быть хорошо изолирована от сердечника. Пропитка дросселей, как правило, необходима, чтобы избежать гудения. Результаты расчета дросселя на очень распространенном и дешевом сердечнике от выходного трансформатора лампового телевизора Ш 16x25 с размером окна 16 х 40 мм, приведены в таблице №1:

Таблица №1

Sc	4 kb. cm
Sok	3,84 kb. cm
Lc	10,6 cm
L0	12,84 cm
Kok	0,34
I0	120 mA
aw	29,4
μz	171,8
N	2600 вит
L	5,51 Гн
D	0,25 мм
R	116,3 0м
P	1,67 Вт
lz	0,25 мм

Необходимым элементом DC-DC преобразователя является дроссель .

Цель данного раздела, не выходя за пределы школьного курса физики, дать методику расчета наиболее распространенного дросселя - дросселя, работающего с подмагничиванием. Для начала считаем, что в обмотке дросселя течет постоянный ток с незначительной пульсацией.

Обмотка дросселя обычно полностью занимает окно сердечника. Поэтому, зная величину тока I и плотность тока J (А/мм2) в обмотке, а также площадь окна сердечника S o (см2) и коэффициент его заполнения К o , можно определить максимальное количество витков , которое можно разместить в окне сердечника:

Потокосцепление обмотки дросселя можно определить, если известны витки, максимальная индукция В m (Тл), Сечение сердечника S c (см2) и его коэффициент заполнения К m:

Подставив (18.10) в (18.11), получим:

Известно, что

Из (18.12) и (18.13) найдем индуктивность дросселя :

Из формулы индуктивности легко получить габаритные размеры сердечника, которые позволят получить требуемую индуктивность дросселя :

Для выбора значений В, J, К c , К o можно использовать рекомендации табл. 18.5. При этом габаритную мощность Р габ можно приравнять к 1,25 S c S c .

Для алюминиевого провода плотность тока следует уменьшить в 1,6 раза.

Внимание! Во избежание насыщения сердечник дросселя должен иметь немагнитный зазор.

Считаем, что по сравнению с немагнитным зазором, сердечник дросселя является идеальным магнитным проводником и все ампервитки обмотки приложены к немагнитному зазору. Благодаря длинному немагнитному зазору, индукция в сердечнике изменяется практически от нуля до В m .

Длину немагнитного зазора при известных ампервитках можно определить по формуле:

Из (18.10), (18.13) и (18.17) выведем формулу для нахождения индуктивности дросселя :

Часто мы видим, что дроссели со стальным сердечником используются в инверторных источниках на более высокой частоте, чем, казалось бы, для них допустимо. Этому можно найти разумное объяснение.

Потери в стальном сердечнике трансформатора определяются по формуле:

где Р c - потери в сердечнике; Р уд - удельные потери для данного материала при заданных значениях максимальной индукции В у и частоты f у синусоидальной магнитной индукции; G с - масса сердечника; В m - максимальная индукция в сердечнике; α и β - частотные показатели.

В трансформаторе размах индукции достигает удвоенного значение максимальной индукции В m (индукция меняется от -В m до +B m). А в дросселе, даже в режиме разрывных токов, размах не превышает значения В m (индукция меняется от 0 до В m). Значит, для дросселя формулу можно переписать в следующем виде:

Δ B - размах индукции в сердечнике дросселя.

Из формулы следует, что потери в сердечнике возрастают вместе с увеличением размаха индукции Δ B и с увеличением рабочей частоты f. Однако, если, увеличив частоту, мы уменьшим размах индукции, то потери не увеличатся.

Отсюда можно определить максимальный размах индукции для более высокой рабочей частоты:

Рассмотрим практические примеры расчета дросселя.

Пример расчета дросселя № 1

Допустим, мы строим регулируемый сварочный источник. Источник питается от однофазной сети 220 В, 50 Гц. Регулировка сварочного тока в пределах от I min = 50 А до I max = 150 А осуществляется при помощи управляемого тиристорного выпрямителя.

Периодичность нагрузки ПН = 40 %. Чтобы сварочная дуга не гасла в паузах напряжения, при минимальном токе и для максимального угла регулирования, необходимо, чтобы ток не падал ниже I ст = 10 А.

Отсюда можно определиться с минимальной индуктивностью дросселя:

Дроссель будем мотать на Ш-образном сердечнике из стали 3411 (Э310).

Предварительно выберем:

• В = 1,42 Тл;
• J = 5 А/мм2 (с учетом заданной ПН);
• К o - 0,35;
• К c = 0,95.

Найдем габаритный размер сердечника:

Для дросселя можно использовать два сердечника ШЛ40х80 (S c = 32 см2, S o = 40 см2).

Определим количество витков обмотки:

Обмотка выполняется проводом сечением:

Определим результирующую индуктивность:

Пример расчета дросселя № 2

Как говорилось в первом примере, дроссель в основном нужен для поддержания тока в паузах, вызванных работой выпрямителя (управляемого или неуправляемого). В отсутствии паузы в дросселе нет большой необходимости.

Следовательно, можно значительно уменьшить габариты дросселя, если сделать его нелинейным, насыщающимся. Т. е., когда ток в дросселе ниже тока насыщения 1нап дроссель имеет значительную индуктивность, достаточную для поддержания тока в паузах, а когда ток становится больше I нас дроссель отключается, т. к. его сердечник входит в насыщение.

Рассчитаем нелинейный двухобмоточный насыщающийся дроссель для сварочного источника с тиристорным регулятором. Основная первичная обмотка дросселя до насыщения должна иметь индуктивность 0,3 мГн, а дополнительная вторичная обмотка - 7,5 мГн.

Максимальный ток первичной обмотки составляет I 1 = 180 А, а вторичной - I 2 = 13 А. Сердечник дросселя должен войти в насыщение, если ток первичной обмотки превышает I нас = 132 А.

Предварительно считаем, что первичная обмотка дросселя будет мотаться алюминием, а вторичная - медью. Ранее мы определили, что при ПВ = 20% для меди допустима плотность тока J Cu = 8 А/мм2.

Так как алюминий имеет более высокое по сравнению с медью удельное сопротивление, то для него нужно выбирать плотность тока в 1,6 раза меньше, т. е. J Al = 5 А/мм2.

Так как известны индуктивности обмоток дросселя, то коэффициент трансформации дросселя можно найти по формуле:

Выведенные ранее формулы справедливы для однообмоточного дросселя, имеющего минимальную пульсацию тока в обмотках. Чтобы учесть разницу между действующим током и током насыщения, необходимо значение плотности тока J умножить на коэффициент насыщения:

Чтобы выделить место в окне сердечника для дополнительной обмотки, необходимо умножить габарит сердечника на коэффициент:

В качестве сердечника для дросселя выберем Ш-образный ленточный сердечник из стали 3411 (Э310). По модифицированной формуле (18.15) найдем:

Для дросселя можно использовать один сердечник ШЛ32х50 (S c =16 см2, S o = 26 см2, S c S o = 416 см4).

Определим количество витков первичной обмотки по модифицированной формуле (18.10):

Определим количество витков вторичной обмотки:

Первичная обмотка наматывается проводом сечением:

Вторичная обмотка наматывается проводом сечением:

Определим длину немагнитного зазора:

Определим результирующую индуктивность первичной обмотки дросселя:

Индуктивность получилась больше, чем нужно. Для получения требуемой индуктивности уменьшим количество первичной обмотки до Wt = 18. Соответственно, W2 = 90 витков и 5 = 2 мм.

Пример расчета дросселя № 3

Рассчитаем дроссель L2 ЭРСТ. Максимальный ток дросселя - 315 А, минимальный -10 А.

Частота пульсации тока в дросселе соответствует частоте ШИМ и равна F ШИМ = 25000 Гц.

Определим параметры дросселя, необходимые для обеспечения неразрывности сварочного тока. На рис. 18.25 изображена форма тока в дросселе L2, соответствующая границе неразрывности.

Рис. 18.25. Форма тока, соответствующая границе неразрывности

За время открытого состояния ключа ЭРСТ ток в дросселе увеличивается от нуля до амплитудного значения. Далее, за время паузы, ток уменьшается до нуля. Опасность выхода за границы неразрывности существует при минимальном сварочном токе I св min = 10 А и максимальном входном напряжении ЭРСТ. Определим напряжение дуги для минимального сварочного тока:

Определим соотношение между амплитудным и средним значением тока треугольной формы. Среднее значение функции есть интеграл от этой функции или, попросту говоря, - площадь, ограниченная этой функцией и линией нулевого уровня.

Площадь треугольника определяется как произведение высоты треугольника на половину длины основания:

Отсюда найдем связь между средним и амплитудным значением тока:

Если ключ открыт, то к дросселю приложено напряжение:

Ток в дросселе нарастает от 0 до I a .

Во время паузы к дросселю приложено напряжение -U d мин, и ток в нем уменьшается до 0.

Так как изменение тока () в обоих случаях будет иметь одну и ту же величину, но разный знак, то

Допустим, в качестве материала сердечника дросселя мы предполагаем использовать электротехническую сталь с толщиной листа 0,08 мм, которая на частоте f y = 1000 Гц, при индукции B y = 1 Тл и прямоугольной форме напряжения имеет потери P y = 22 Вт/ кг.

Частотные показатели стали α = 1,4 и β = 1,8. Найдем допустимый размах индукции для частоты 25000 Гц, который обеспечит такой же уровень потерь, как и на частоте 1000 Гц:

Предварительно определимся, что индукция в сердечнике для постоянного тока может достигать величины В = 1,42 Тл, плотность тока J = 3,5 А/ мм2, K o = 0,35 и K c = 0,10. Найдем габаритный размер сердечника.

.
Лекция 2 Дроссели и трансформаторы

В источниках питания, элементах автоматики, разнообразных усилителях и других РТ и ЭТ – устройствах широко распространены магнитные цепи переменных магнитных потоков и намоточные изделия: дроссели и трансформаторы, как специфические электромеханические преобразователи.

2.1 Дроссели

Рис. 2.1 Типы сердечников и их внешний вид.

Дроссель – это накопитель энергии в виде электромагнитного поля. Конструктивно дроссель представляет собой индуктивный элемент, содержащий, как правило, ферромагнитный сердечник (хотя на радиочастотах часто применяют дроссели без сердечника). Область применения дросселей – накопители энергии, запоминающие устройства, средства временной задержки, а так же участки схем, требующие включения больших индуктивностей при невысоких добротностях.

В дросселях и трансформаторах применяют несколько типов магнитопроводов, из которых наиболее распространены: броневой пластинчатый, броневой ленточный, их варианты из магнитодиэлектриков и тороидальный (рис. 2.1). Магнитопровод или сердечник выполняет роль концентратора магнитного поля и должен обеспечивать малое магнитное сопротивление основному магнитному потоку, но при этом не допустить тепловых потерь. Конструктивно дроссель представляет катушку с однослойной или многослойной намоткой, располагаемую в рабочем (не воздушном) зазоре магнитопровода.

Поскольку любой ферромагнитный магнитопровод выполняется из магнитомягкого материала, его характеристика намагничивания нелинейна (рис. 21.4), но ширина петли гистерезиса невелика. Поэтому в общем случае дроссель относится к нелинейным элементам, хотя при малых токах может считаться линейным.

Эквивалентная схема дросселя (рис. 2.2) содержит R к – активное сопротивление катушки (потери в меди), R ст – сопротивление потерь в стали, X S – индуктивное сопротивление рассеивания, X L – основное индуктивное сопротивление.Индуктивность дросселя определяется выражением

, (2.1)

Где

– потокосцепление, w – число витков, Ф – магнитный поток.

Переменный магнитный поток генерирует в катушке дросселя ЭДС электромагнитной индукции

,

Следовательно, поток с напряжением связан уравнением

. При воздействии на катушку синусоидального напряжения магнитный поток сдвигается по фазе на –π/2

А амплитуда и действующее значение магнитного потока линейно связаны с соответствующими напряжениями

,

.

Отсюда следует, что действующее значения напряжения на дросселе

. (2.2)

Обычно именно это выражение используется для расчета трансформаторной ЭДС.

Из второго закона Кирхгофа для магнитной цепи следует, что для w витков ток катушки линейно связан с напряженностями магнитного поля участков магнитной цепи дросселя

,

Где – длина участка контура в стали, – длина воздушного участка контура. Однако в уравнении

связь магнитной индукции с напряженностью магнитного поля нелинейная поэтому нелинейна и функция

,

В которой μ 0 – магнитная постоянная, μ ст, μ в – относительные магнитные проницаемости стали и диэлектрического зазора (не обязательно воздушного). В основном эта нелинейность связана с нелинейностью характеристики намагничивания (рис. 21.4)

Магнитный поток Ф в большинстве случаев можно принимать равномерно распределенным по сечению S сердечника, поэтому учитывая (21.4) и (21.2), по аналогии с (21.11) выразим ток дросселя через магнитный поток

. (2.3)

Теперь в соответствии с (2.1) получаем для дросселя с зазором в магнитопроводе

, (2.4) При отсутствии диэлектрического зазора индуктивность дросселя зависит от конструкции, числа витков и материала магнитопровода.

. (2.5)

Подставляя в (2.3) магнитный поток из (2.2) получаем уравнение вольтамперной характеристики дросселя:

.

ВАХ дросселя и процесс нелинейного преобразования

приведены на рис. 2.3. Из-за магнитного насыщения при напряжениях на дросселе

магнитная проницаемость (кривая 2 на рис. 21.8) быстро снижается. Это по (2.4), (2.5) приводит к уменьшению L и соответствующему снижению

. Если входное напряжение

на рис. 2.3 не выходит за пределы линейного участка ВАХ, то ему соответствует неискаженный ток

. При увеличении входного напряжения до

его амплитуда смещается в область насыщения, в которой скорость возрастания тока

при резко нарастает. Это отражается деформацией импульсов тока и увеличением нелинейных искажений (рис. 2.3).

Из (2.4) следует, что воздушный зазор уменьшает индуктивность дросселя, но одновременно снижает влияние материала сердечника, характеристики, которого нелинейны (рис. 21.4). Поэтому, изменяя величину зазора, можно управлять кривой намагничивания и вебер-амперной характеристикой.

При

>

, (2.6)

Т.е. индуктивность становится постоянной, не зависящей от тока дросселя и материала сердечника.

В современной электротехнике зачастую возникает проблема управления индуктивностью. Для ручного изменения индуктивности можно использовать ее зависимость от относительной магнитной проницаемости магнитопровода и от величины воздушного зазора (21.9). Но такая регулировка требует механического перемещения сердечника, что усложняет конструкцию дросселя. С точки зрения электрического управления более технологична зависимость индуктивности от тока подмагничивания. В соответствии с кривой 2 на рис. 21.8, увеличение постоянного тока и напряженности магнитного поля

приводит к немонотонной зависимости

. При малых токах увеличение тока вызывает некоторый рост магнитной проницаемости, однако диапазон изменений в этом режиме невелик.

Гораздо эффективнее управление величиной при больших напряженностях, например при

А/В в примере на рис. 2.8. Относительную магнитную проницаемость и, соответственно индуктивность дросселя, в этой области можно изменять практически на порядок, задавая в ней ток постоянного подмагничивания, выводящий рабочую точку по вебер-амперной характеристике в область, близкую к магнитному насыщению. Это позволяет создавать управляемые током индуктивности . Вместе с тем, поскольку чувствительность магнитной проницаемости к управляющему току достаточно велика только при больших токах, такое управление индуктивностью не экономично. Тем не менее, управляемые током индуктивности применяются, хотя и ограниченно. Таким образом, по аналогии с варикапом (глава 27) катушка с насыщающимся магнитопроводом может использоваться как вариометр, управляемый током .

Качество дросселя оценивается добротностью

,

Где L – основная индуктивность, а – полное сопротивление потерь. Обычно добротность дросселя лежит в пределах

.

2.2 Устройство, назначение и области применения трансформаторов

Трансформаторы предназначены для преобразования переменного тока одного напряжения в другое. Применяются силовые, выходные и переходные трансформаторы. Обмотки делятся на первичные и вторичные в зависимости от того, куда подключены источник и нагрузки. Нагрузок может быть несколько, источник обычно один. Как и дросселях, магнитопроводы выбирают из набора пластин, полос; литых элементов (рис. 2.1). На частоте 50 Гц обычно используют электротехнические стали 1511, 1521, Э411, Э412. На более высоких частотах применяют пермаллои, аморфное железо, кобальтовые сплавы и магнитодиэлектрики. Для снижения потерь на вихревые токи пластины сердечников трансформаторов, изготовленные из электротехнической стали, пермаллоев, изолируют слоем оксида, диэлектрическим покрытием или, что бывает крайне редко, используют диэлектрические прокладки. Пластины боковых пластинчатых магнитопроводов в трансформаторах с постоянным током подмагничивания собирают «встык», в трансформаторах без подмагничивания – «вперекрышку». Соответственно, в броневом и тороидальном сердечниках в первом случае вводят диэлектрический зазор (рис. 2.1), во втором – тороид должен быть сплошным, а секции броневого ленточного магнитопровода склеивают ферропастой.

а	б	в	г
Рис. 2.4 Условные обозначения: идеального трансформатора – а ; трансформатора с индуктивностью намагничивания – б ; трансформатора с ферромагнитным магнитопроводом – в и автотрансформатора – г

Условные обозначения трансформаторов приведены на рис. 2.4. Катушки трансформаторов называют обмотками . На условных обозначениях обычно указывают количество витков обмоток w . В силовых трансформаторах обмотки наматывают изолированным проводом рядовой намоткой в несколько слоев. Между слоями должны быть изолирующие прокладки. Каждая обмотка может содержать более двух выводов. Дополнительные выводы называют отводами. Если основная обмотка содержит несколько отводов, электрическую машину называют автотрансформатором (рис. 2.4, г, в ). Стрелка на отводе 3 означает возможность плавно скользить по виткам трансформатора. Буквы н и к означают начало и конец намотки. На схемах часто начало намотки обозначают точкой. Трансформатор с двумя и более независимыми обмотками относится к четырехполюсникам или к многополюсным элементам. В нем вторичные цепи не имеют электрического контакта с первичными, т.е. гальванически не связаны или гальванически развязаны . Это значит, что в первичной или вторичной цепях могут протекать постоянные токи, существенно различающиеся по абсолютным значениям и, тем не менее, не оказывающие влияние друг на друга. Гальваническая развязка защищает вторичные цепи и от переменных напряжений, если они не создают ток , т.е. не трансформируются. Например, если оба вывода первичной обмотки оказались под воздействием высокого напряжения вплоть до тысяч вольт, вторичная цепь на это напряжение не отреагирует, разумеется, до тех пор, пока выдерживает изоляция между обмотками.

Автотрансформатор относится к трехполюсным устройствам, поэтому гальваническую развязку не обеспечивает.

2.3 Анализ электромагнитных процессов в трансформаторе, схемы замещения

Эквивалентная схема идеального трансформатора (рис. 2.4, а ) не содержит магнитопровода, но индуктивность каждой из обмоток должна быть бесконечно большой. Эта модель не учитывает процессов перемагничивания и потерь мощности, значит, справедлива для любых частот, вплоть до постоянного тока и имеет КПД равный единице. Неидеальность реальных трансформаторов связана с конечным значением магнитной проницаемости и индуктивности, рассеиванием магнитного потока. Если все факторы, связанные с процессами перемагничивания сердечника трансформатора, отразить эквивалентной индуктивностью намагничивания L µ , то можно создать еще одну модель трансформатора (рис. 2.4, б ), удобную для исследования преобразователей напряжений. В этой модели индуктивность намагничивания L µ включена параллельно первичной обмотке идеального трансформатора. Поскольку с понижением частоты индуктивное сопротивление катушки L µ снижается, то понятно, что на постоянном токе работа трансформатора невозможна.

Модель (рис. 2.4, б ) отражает только процессы перемагничивания, но не учитывает потери мощности на активных сопротивлениях. На рис. 2.4, в приведено условное обозначение реального трансформатора с ферромагнитным сердечником, на рис. 2.4, г – автотрансформатора. Полная эквивалентная схема трансформатора с учетом нагрузки приведена на рис. 2.5.

Обычно нагрузка имеет активно-индуктивный характер, поэтому замещается последовательным

-двухполюсником с

. Тогда из схемы (рис. 2.5) в соответствии с (8.19), (8.20), (8.23) следует

(2.7)

Выходное напряжение снимается с . Это напряжение суммируется на вторичной обмотке с

и

и уравновешивается ЭДС

, индуктированной из первичной обмотки.

Рис. 2.6 Векторная диаграмма трансформатора

Для исследования фазовых соотношений между напряжениями и токами обычно строят векторную диаграмму по уравнениям (2.7).

Вначале задаются током и определяют как векторную сумму

и

(рис. 2.6). Сумма , и напряжения на катушке , равная

, уравновешивается вектором

. Этому вектору ортогонален вектор тока , проведя который можно найти

и

. Вычитая из этой суммы

, причем вектор антиколлинеарен

, находим .

Если учесть, что

То из (2.7) следует уже полученная в подразд. 8.7 система

(2.8)

Основным параметром трансформатора является коэффициент трансформации. В электронной технике и электротехнике он вводится по-разному. В радиотехнических и электронных устройствах принято коэффициент трансформации вводить отношением

, которое, с учетом (2.8)

. В идеализированных трансформаторах

,

,

, поскольку весь магнитный поток сконцентрирован в магнитопроводе и

, тогда, с учетом (2.5),

. (2.9) В идеальном трансформаторе потери отсутствуют, поэтому мощности первичной и вторичной цепей одинаковы. Из равенства активных мощностей P 1 = P 2 следует I 1 U 1 = I 2 U 2 , поэтому находим:

,

Т.е. трансформатор, понижающий напряжение, повышает ток.

Если во вторичной цепи включена нагрузка R н, а сопротивление первичной цепи по отношению к источнику обозначить R 1 , то

;

. (2.10)

Комбинируя (2.9) и (2.10) получаем

. (2.11)

Это означает, что трансформатор является конвертором сопротивления. Сопротивление, включенное в качестве нагрузки, и все элементы вторичной цепи конвертируются в первичную цепь в масштабе . Иначе говоря, параметр является коэффициентом конверсии. В трансформаторах с несколькими вторичными обмотками для каждой пары обмоток определяется свой коэффициент трансформации.

Выражения (2.9) – (2.11) могут создать ложное представление о инвариантности коэффициента трансформации к частоте, откуда, естественно, следует возможность трансформации постоянного тока! На деле свойства (2.9) – (2.11) проявляются только на тех частотах переменного тока, для которых реальный трансформатор близок к идеальному.

В современной электротехнике большинство устройств выполняется на микроэлектронных компонентах, поэтому питается напряжением 5…15 В. Для получения таких напряжений используют понижающие трансформаторы. Вместе с тем, для некоторых узлов телевизоров и электровакуумных мониторов компьютеров нужны напряжения до десятков киловольт. В этих случаях применяют повышающие трансформаторы.

Коэффициент трансформации может изменяться, если в катушках предусмотрены выводы от промежуточных витков. Такие промежуточные выводы называются автотрансформаторными отводами. В лабораторной практике часто применяют автотрансформаторы, имеющие одну обмотку с множеством отводов (рис. 2.4, г ). Автотрансформатор может работать в режиме повышения напряжения и в режиме понижения. Так если в схеме (рис. 2.4, г ) сетевое напряжение подвести к интервалу 1 – 0 и к нему же подключить нагрузку, выходное напряжение будет равно входному, n = 1. Если нагрузку подключить к движку автотрансформатора (в интервал 3 – 0), а движок передвинуть вверх, к выводу 1, выходное напряжение снова будет равно входному. Но теперь при перемещении движка вниз оно уменьшается, что означает изменение коэффициента трансформации от 1 до 0.

Если источник подключить к входам 2 – 0, а нагрузку к выходам 3 – 0, то возможности автотрансформатора расширяются. При перемещении движка в интервале 1 – 2 можно получить U 2 ≥ U 1 , а в интервале 2 –0 U 2 ≤ U 1 . При этом коэффициент трансформации в интервале 1 – 0 фиксирован и

.

В реальных трансформаторах часть магнитного потока замыкается вне магнитопровода, т.е. не переносит энергию между обмотками. В модели (рис. 2.4, б ) это явление отражает индуктивность перемагничивания L µ , но для анализа частотных характеристик трансформаторов удобнее ввести индуктивность рассеяния L S . При вводе этого параметра считают, что часть витков катушек трансформатора только рассеивает энергию, поэтому L S определяется количеством витков в каждой обмотке, создающих рассеиваемый магнитный поток. В эквивалентные схемы индуктивность рассеяния должна включаться так, чтобы отразить возрастание потерь с повышением частоты. Этому требованию отвечает последовательное включение индуктивности рассеяния с основной индуктивностью обмотки.

2.4 Потери энергии в трансформаторе

Магнитный поток, пронизывающий магнитопровод, создает в нем вихревые токи, за счет которых часть мощности источника расходуется на нагревание. Следовательно, эти потери можно оценить активным сопротивлением R . Потери в сердечнике оценивают эквивалентным сопротивлением потерь в стали R ст. Потери в обмоточных проводах оценивают сопротивлением потерь в меди R м. Рассеивание части магнитного потока и потери в стали и меди приводят к уменьшению мощности вторичной цепи

. Поэтому вводят коэффициент полезного действия КПД трансформатора

. (2.12)

Из всех технических устройств, созданных человеком, трансформатор оказался, пожалуй, самым совершенным. Его КПД даже в наихудших модификациях превышает 80%, а тщательно спроектированные и безукоризненно выполненные трансформаторы теряют не более 1% мощности.

С учетом (2.12) вносимое сопротивление, определенное по (2.11) нужно скорректировать

.

2.5 Т-образная модель трансформатора звуковых частот

Эквивалентная схема (рис. 2.5) неудобна для исследования передаточных свойств трансформатора т.к. не сводится к трехполюснику. Учитывая свойство конверсии, параметры вторичной цепи трансформатора можно пересчитать в первичную цепь с помощью коэффициента пересчета

, тогда эквивалентная схема трансформатора принимает вид (рис. 2.7).

В этой схеме

– потери в меди и стали со стороны первичной обмотки,

– индуктивность рассеяния первичной обмотки,

– индуктивность рассеяния вторичной обмотки, приведенная (пересчитанная умножением на ) в первичную цепь;

– потери вторичной цепи. Они тоже приводятся в первичную цепь

и дополняются сопротивлением

– приведенным сопротивлением нагрузки. Поперечная ветвь образована катушкой , которая отражает процессы создания полного потока намагничивания

и перемагничивания. Обычно обозначают

Если нужно учесть потери в магнитопроводе, параллельно включают .

Обозначим

,

,

, тогда

, (2.13)

. (2.14)

В режиме КЗ

и

образовано смешанным соединением с параллельным сопротивлением и . Обычно

, поэтому

. Это сопротивление мало, трансформатор перегревается и может выйти из строя. Поэтому для изучения режима КЗ используют напряжение не превышающее 10% от

, а при работе с трансформаторами избегают режима КЗ.

В режиме ХХ

, и мощность, потребляемая от источника, минимальна и реактивна. Однако потери на рассеяние энергии и в этом режиме существуют, что приводит к снижению КПД трансформатора:

,

Где

,

– потери в стали и меди, соответственно.

Напряжение на нагрузке сдвинуто относительно на угол , (рис. 2.6). Это приводит к комплексному характеру выходной мощности. Поэтому мощность трансформатора оценивают в вольтамперах, а полезная мощность в нагрузке в соответствии с (2.26) определяется выражением

.

Из (2.14) следует, что входное сопротивление тоже комплексное, поэтому активная мощность, потребляемая от источника в соответствии с рис. 2.6:

.

Уравнение АЧХ трансформатора находим из (2.13):

, (2.15)

,

При



; при

,

снижается, но в нуль обращается только при

. Тем не менее, уравнение (2.15) описывает характеристику полосового фильтра с двумя частотами среза. Низкочастотный спад характеристики обусловлен вторым членом (2.16), т.е. индуктивным сопротивлением

. Все остальные индуктивности на частотах

«выключаются». Это дает возможность упростить саму схему (рис. 2.7) в области низких частот, исключив из нее продольные индуктивности и индуктивность нагрузки, и включив, для большей универсальности, внутреннее сопротивление источника (рис. 2.8, а ).

Полученную таким образом низкочастотную модель трансформатора можно исследовать с помощью уравнений (2.15) – (2.16), из которых удалены выключенные элементы. Но если схема упрощается непосредственно в процессе моделирования, удобнее составлять уравнения

и

по упрощенному эквиваленту для нижних частот.

Из рис 2.8, а и (2.13) получаем

,

А уравнение АЧХ:

, (2.17) где ∑

. Из (2.17) следует, что на нижних частотах трансформатор подобен ФВЧ с частотой среза

. (2.18)

В области средних частот индуктивное сопротивление возрастает настолько, что второй член знаменателя оказывается пренебрежимо мал по сравнению с первым. Но если в трансформаторе имеются утечки, т.е. поперечная проводимость не равна нулю, ее следует учитывать. Продольные индуктивности и индуктивность нагрузки на средних частотах еще не включены, т.к. их сопротивления малы. Поэтому эквивалентная схема трансформатора на средних частотах принимает вид (рис. 2.8, б ). В ней реактивных элементов нет, и передаточная функция не зависит от частоты:

. (2.19)

При малых вторым слагаемым знаменателя можно пренебречь и получить очевидное равенство

.

В области высоких частот поперечное индуктивное сопротивление становится еще больше и, тем более, не влияет на передачу сигнала, зато включаются все продольные индуктивности (рис. 2.8, в ). Тогда

Где

.

Рис. 2.9 АЧХ трансформатора

, ,

Вновь приходим к (2.15).

Из (2.15) следует, что в области низких и средних частот АЧХ в основном определяется элементами, входящими в

с включением на низких частотах . Проводимость не деформирует АЧХ (рис. 2.9).

В области высоких частот влияние проводимости немного существеннее. Если

,

,

и АЧХ монотонно снижается с повышением частоты, кривая 1 (рис. 2.9). Возрастание приводит к немонотонной зависимости

от частоты. На частоте

,

и АЧХ имеет максимум, кривая 2 (рис. 2.9). Это может быть полезно, но обычно рассматривается как мешающий фактор.

Точное графическое моделирование АЧХ трансформатора проводят с помощью компьютера, а качественно оценить верхнюю граничную частоту

можно при

. Тогда

, (2.20) а частота среза

с учетом (2.20) и (2.19) определяется из условия:

,

.

При чисто активной нагрузке и

. (2.21)

2.6 Способы расширения полосы пропускания

трансформатора

Силовые трансформаторы работают на частоте питающей сети

, которая обычно не ниже 50 Гц, поэтому проектируются так, чтобы

. В соответствии с (2.18) это неравенство обеспечивается уменьшением произведения

или увеличением

. Верхняя граничная частота в этом случае не нормируется. Если она не нормирована, это даже полезно, поскольку трансформатор фильтрует высокочастотные помехи, поступающие по сети.

Гораздо сложнее проектировать трансформаторы для широкополосных электронных устройств. В современной схемотехнике из усилителей, генераторов, устройств обработки сигналов трансформаторы вытесняются. Вместе с тем постоянно возрастает номенклатура импульсных источников питания, в которых трансформатор играет главную роль.

Форма импульса напряжения или тока воспроизводится тем точнее, чем обширнее спектральный состав импульса после обработки. Поэтому любое устройство, используемое в импульсном режиме, должно быть широкополосным. Но любое конкретное устройство имеет ограниченную полосу пропускания. А при трансформации импульсных сигналов узкополосным трансформатором возникают специфические искажения (рис. 2.10).

Пусть на вход трансформатора поступает прямоугольный импульс напряжения

, длительностью . В низкочастотной области трансформатор работает как ФВЧ, поэтому импульс, действующий на вход, дифференцируется. Это приводит к спаду напряжения площадки импульса и появлению отрицательного выброса. Высота скачка характеризуется отношением

,

Где  – длительность импульса,

– постоянная времени ФВЧ.

В высокочастотной области трансформатор проявляется как ФНЧ, а по отношению к импульсам – как интегратор. Это отражается затягиванием фронтов импульса на время и , определяемое постоянной времени

. Для уменьшения этого эффекта нужно в соответствии с (2.21) уменьшить

и увеличить . Но увеличение снижает коэффициент передачи

и ухудшает КПД трансформатора, поэтому обычно при проектировании импульсных трансформаторов стремятся снизить индуктивности рассеяния. С этой целью применяют броневые сердечники из магнитодиэлектриков с полностью замкнутым магнитопроводом. Область рабочих частот таких трансформаторов расширяется до сотен килогерц и даже мегагерц. Но на таких частотах начинают оказываться межвитковые и межслойные емкости (рис. 2.11).

Емкости шунтируют источник сигнала и нагрузку и не только снижают частоту среза, но и повышают неравномерность АЧХ. Поэтому при изготовлении широкополосных трансформаторов катушки разделяют на секции, а межвитковые емкости уменьшают, применяя зигзагообразную намотку «универсаль».

2.7 Сверхширокополосные трансформаторы

Трансформаторы обычной конструкции в широкополосном варианте могут использоваться только до единиц мегагерц. Для перехода к более высоким частотам применяется комбинация трансформатора и длинной линии (ТДЛ).

ТДЛ выполняют в виде линии из кабеля или двух и более свитых проводников, намотанных на магнитопровод (обычно тороидальный) из высокочастотных ферритов (рис. 2.12). Его эквивалентная схема приведена на рис. 2.13.

Определяющим фактором в свойствах трансформатора типа длинной линии является наличие длинной линии. В случае двух – или многопроводной конструкции проводники линии туго свиваются для фиксации параметров и поле сосредоточено между витками. Сердечник увеличивает эту связь и корректирует величину волнового сопротивления. При согласовании источника и нагрузки с характеристическим сопротивлением линии Z с , R н = Z с , R i = Z с , в линии возникает бегущая волна.

В варианте включения (рис. 2.13, а ) длинная линия работает как инвертор напряжения. Для преобразования длинной линии в трансформатор нужно вход одного провода соединить с выходом другого, т.е. включить отрезки линии последовательно (рис. 2.13, б ) (для упрощения рисунков здесь и в дальнейшем символ магнитопровода опущен). Тогда реализуется автотрансформатор с n = 0,5. Отсюда коэффициент конверсии

, т.е. согласованным значением является 0,25R i . Согласование сохраняется в полосе частот до сотен мегагерц.

Рис. 2.14 Схема трехпроводного ТДЛ

В системах радиосвязи часто возникает необходимость перехода от симметричного устройства, например, антенны к несимметричному кабелю. На рис. 2.14 приведена схема трехпроводного ТДЛ. Он позволяет согласовать симметричную линию с несимметричной без трансформации сопротивления, однако симметричного отвода трансформатор не имеет.

Более совершенно симметрирующе-трансформирующее устройство, (рис. 2.15). Оно позволяет связывать несимметричную и симметричную линии с одновременной трансформацией сопротивления.

Все обмотки ТДЛ наматываются на одном ферритовом кольце. Обе линии секции 1:2 должны содержать удвоенное количество витков, по сравнению с обмотками секции 1:1. Первая секция обеспечивает переход от несимметричной схемы к симметричной. Если нагрузка и вход симметричны, первую секцию можно исключить.

Поскольку определяющим для работы ТДЛ является Z с линии, на рис. 2.16 приведена эмпирическая зависимость Z с от условий изготовления линии. По абсциссе изображено число витков скрутки, приходящееся на один сантиметр, D – диаметр провода с учетом изоляции. При числе скруток на виток меньше нуля проводники линии наматываются на магнитопровод с постоянным зазором, величина которого определяется требуемым значением . При переходе от параллельных проводов к свитым, полное сопротивление линии уменьшается. Кривые на рис. 2.16 приведены с довольно большой погрешностью, поскольку на влияет и изоляция и характеристики магнитопровода и множество иных факторов.

Кроме согласования и симметрирования ТДЛ применяют как ответвители мощности. Варианты конструктивного решения ответвлений приведены на рис. 2.17.

Кроме того, в радиопередающих устройствах и радиочастотных усилителях мощности трансформаторы, и, в частности, ТДЛ, используют для сложения мощностей. В тех случаях, когда один источник сигнала не может развить в нагрузке необходимую мощность, используют схемы сложения мощностей двух и более источников. На поскольку каждый источник обладает индивидуальными характеристиками, непосредственное объединение выходов генераторов недопустимо. Поэтому сложение мощностей производят такими средствами, которые обеспечивают развязку генераторов. Чаще всего применяют трансформаторные мосты.

E 1 +E 2 = (I 1 +I 2)R i + 2(I 1 +I 2)R н,

;

.

В результате в нагрузке происходит сложение мощностей, а в балластный резистор мощность поступает только при

.

2.8 Особенности трехфазных трансформаторов

В трехфазных цепях можно использовать однофазные трансформаторы, и тогда все полученные для них результаты применимы в полном объеме. Однако чаще применяют специальные трехфазные тренсформаторы в которых на каждую секциию броневого пластинчатого или ленточного магнитопровода (рис. 2.1) наматывают свою пару или группу катушек. Начала намоток как и в подразд. 5.5 обозначают первыми, а концы – последними буквами латинского алфавита: AX ; BY ; CZ . Первичные и вторичные обмотки можно соединять звездой и треугольником. Соединение звездой, как самое дешевое, применяется чаще всего для первичной и вторичной цепи. Обмотки при таком соединении рассчитывают на фазные напряжения и линейный ток. Соединение треугольником позволяет снизить величины токов, поэтому применяется в понижающих трансформаторах, если можно обойтись без нулевого провода.

Формула (2.9) может использоваться для расчета коэффициента трансформации только при соединении звезда – звезда. В остальных случаях в соответствии с результатами подразд. 5.5 нужно использовать коэффициент

.

Выводы

Контрольные вопросы

1. 
   Каково доминантное свойство дросселя и где оно используется?
2. 
   Поясните принцип токового управления индуктивностью дросселя.
3. 
   Поясните принцип действия трансформатора.
4. 
   Как повышающий трансформатор изменяет напряжение, ток и сопротивление вторичной цепи относительно значений, характеризующих первичную цепь?
5. 
   Можно ли повышающий трансформатор считать усилителем?
6. 
   Можно ли трансформатор использовать в качестве дросселя?
7. 
   Каковы фазовые соотношения между напряжениями и токами обмоток трансформатора.
8. 
   Что означает термин «приведение параметров»?
9. 
   Какие факторы ограничивают полосу пропускания трансформатора на низких и высоких частотах?
10. 
    Какие требования предъявляются к импульсным трансформаторам?
11. 
    Можно ли ТДЛ использовать в силовых цепях?
12. 
    Можно ли дроссели, трансформаторы и автотрансформаторы использовать для гальванической развязки?

Что такое дроссель и для чего он нужен. Drossel - это немецкое слово, которое обозначает сглаживание. Конкретно будем говорить об электрическом дросселе. Сейчас трудно найти электрическую схему в которой нет данного устройства, которое даже в цифровой век широко используется в технике. Он нужен для регулирования либо отсекания, в зависимости от назначения - сглаживать резкие скачки тока или отсекать электрические сигналы другой частоты, постоянный ток отделять от переменного.

Конструкция и принцип работы

Прежде всего поговорим о том, из чего состоит данный элемент цепи и как он работает. На схемах обозначение дросселя следующее:

Внешний вид изделия может быть таким, как на фото:

Это катушка из провода намотанного на сердечник с магнитопроводом, или без корпуса в случае высоких частот. Похож на трансформатор только с одной обмоткой. Краткий экскурс в физику, ток в катушке не может мгновенно измениться. Проведем мысленный эксперимент - у нас есть источник переменного тока, осциллограф, дроссель.

Во время начала полу волны мы наблюдаем нарастание тока с запозданием, это вызвано индуцированием магнитного потока в сердечнике. Происходит постепенное нарастание тока в обмотках, когда с источника переменного тока сигнал уходит на спад, мы наблюдаем спад тока в дросселе, опять же с некоторым опозданием, поскольку магнитное поле в магнитопроводе продолжает толкать ток в катушке и не может быстро изменить свое направление. Получается в какой-то момент ток из внешнего источника противодействует току, наведенному магнитопроводом дросселя. В цепях переменного тока назначение дросселя - выступать ограничителем или индуктивным сопротивлением.

Для постоянного тока данный элемент схемы не является сопротивлением или регулирующим элементом. Этот эффект используют для устройств, в электрических цепях, где нужно ограничить ток до нужной величины, при этом избежать излишней громоздкости и выделения тепла.

Интересное пояснение по данному вопросу вы также можете просмотреть на видео:

Наглядное сравнение, объясняющее принцип работы

Теоретическая часть вопроса

Область применения

Дроссель предназначен для того, чтобы сделать нашу жизнь светлее. Конкретно в люминесцентных лампах он ограничивает ток через колбу, до нужной величины, избегая его чрезмерное увеличение через лампу.

Люминесцентный светильник в основном состоит из дросселя, стартера, люминесцентной лампы. В двух словах описание работы люминесцентного светильника происходит так:

Из сети ток через дроссель проходит на одну из нитей накала люминесцентной лампы, далее попадает на стартерное устройство, далее на вторую нить накала и уходит в сеть. В стартерном устройстве пластина из биметалла нагревается тлеющим разрядом газа, выпрямляется под действием тепла и замыкает цепь. В этот момент начинают работать нити накала, на концах лампочки, разогревая пары ртути в колбе люминесцентной лампы. Через короткий промежуток времени, пластина в стартере остывает и возвращается в исходное положение. Во время разрыва цепи происходит резкий всплеск напряжения в дросселе, происходит пробой газа в колбе люминесцентной лампы, и возникает тлеющий разряд, лампочка начинает светить, работающая лампа шунтирует стартер, выключая его из цепи более низким сопротивлением.

В электронных схемах современных экономических люминесцентных ламп тоже есть рассматриваемый в статье элемент, но из-за более высоких частот он имеет миниатюрные размеры. А принцип работы и назначение остались те же.

Также дроссель обязательный элемент в схемах ламп ДРЛ, металлогалогеновых лампочек CDM.

В импульсных блоках питания в схемах преобразователях назначение дросселя - блокировать резкие всплески от трансформатора, пропуская сглаженное напряжение. Грубо говоря в этом случае он играет роль фильтра.

В электрических сетях они также устанавливаются, но называются реакторами. Назначение дугогасительного реактора - предотвращать появление самостоятельной дуги во время однофазного короткого замыкания на землю, также как и прочих реакторов, которые так или иначе регулируют или же ограничивают величину тока через них, специально или в случае нештатной ситуации.

С помощью дросселя можно улучшить дешевый или , установив его во вторичную цепь. Сварочный трансформатор собранный с дросселем будет варить не хуже фирменных аппаратов, дуга станет ровной и не будет рваться, шов будет равномерно залит.