Solía tener problemas para estimar la autocapitancia de las bobinas, hasta que encontré un simple cambio de perspectiva (no sé dónde lo leí) que básicamente dice 'aplique un voltaje a través de la bobina y calcule la energía almacenada Debido a la capacitancia '. No suena como una simplificación. Sin embargo, enfatiza que la mayor parte de la energía se almacena donde hay un gran voltaje entre turnos.

Esto significa que si tiene una bobina de múltiples capas, entonces puede suponer que la capacitancia de giro adyacente es insignificante en comparación con la capacitancia de capa a capa. Si tiene (digamos) una capa de 10 turnos, entonces el espacio entre capas almacena 100 veces la energía del espacio entre giros, el volumen para el volumen, y así domina el cálculo.

La estimación se ejecuta de la siguiente manera. Trata cada capa como una lámina conductora. Para cada par de hojas adyacentes, calcule la tensión cuadrada media entre ellas (ver más abajo) y luego use la fórmula de capacitancia de placa paralela para estimar su contribución a la energía almacenada. Obviamente, tiene que estimar un espaciado efectivo para las capas, ya que está hecho de alambres, pero llega al parque de pelota por este método, que trata solo con un puñado de capas, en lugar de 1000 vueltas.

Esto conduce directamente a varios métodos para minimizar la autocapitancia.

• Si tiene espacio libre en la bobina, ¿debería espaciar los giros en cada capa, o empacarlas y espaciar las capas con más cinta entre capas? Obviamente lo último.

• Compare el devanado de ida y vuelta con el devanado unidireccional. Lo primero es fácil de hacer. Esto último requiere que coloque un cable de retorno al inicio entre las capas y que lo aísle arriba y abajo, ¿vale la pena?

Considere dos capas de 5 vueltas, la primera herida de ida y vuelta, la segunda unidireccional, ascii-art muestra el voltaje en cada conductor en una sección a través de la bobina

back and forth            uni-directional

0  1  2  3  4             0  1  2  3  4
9  8  7  6  5             5  6  7  8  9

La energía almacenada en la primera configuración es proporcional a \ $ 9 ^ 2 + 7 ^ 2 + 5 ^ 2 + 3 ^ 2 + 1 ^ 2 = 165 \ $, la energía almacenada en el segundo a \ $ 5 \ veces 5 ^ 2 = 125 \ $. Estas sumas le dan una pista sobre cómo calcular el voltaje cuadrado medio entre capas. Entonces, dependiendo de lo fácil que sea enrollar unidireccional, puede valer la pena, y siempre lo es si necesita raspar el último bit de SRF de una bobina.

• Si ha abierto una radio antigua, es posible que haya visto inductores con bobinas de panqueques, y de hecho, muchos transformadores SMPS están enrollados en formadores seccionales.

Usando la misma presentación de ascii-art para estos, sus devanados se verían como

 4      9
3 2    8 7
0 1    5 6

Sin hacer los cálculos, está claro que los voltajes entre capas son menores que en los casos de capa ancha de arriba, por lo que la capacitancia será menor.

Un inductor helicoidal de núcleo de aire puede resonar en su onda corta de 1/4 o 1/2 onda abierta. Dependiendo de la brecha, el paso o la longitud de la relación l / d del cable y muchos otros factores, se tiene la idea de que calcular la autocapitancia es un poco más que la geometría sagrada. No hay una fórmula simple.

H. F. Resistencia y autocapacitancia de solenoides de capa única ", RG Medhurst (GEC Research Labs.). Wireless Engineer, febrero de 1947 p35-43, marzo de 1947 p80-92.

Esto es una gran lectura, pero no obtendrá resultados precisos sin una gran cantidad de investigación reportada aquí, con el resumen a continuación.

Inductores de auto resonancia y autocapacitación

La auto-resonancia y la autocapacidad de las bobinas de solenoide Por David W Knight

Auto-resonancia y auto-capacitancia de solenoides. DOI: 10.13140 / RG.2.1.1472.0887

• Abrir hojas de cálculo de documentos y datos de bobinas F61-32T.ods, Medhurst.ods, CL_theor_test.ods, 18T_scat_Howe.ods, CL_axial-field.ods. Helical_vf.ods. Inductores de núcleo de aire Maxi Spring. Documento de Coilcraft 185-1, 2004 (consultado el 5 de enero de 2016)

comparación del factor de velocidad

enlace

Resumen:

Los datos en los que se basa la fórmula de autocapitancia semi-empírica de Medhurst se vuelven a analizar de forma que tengan en cuenta la permitividad del formador de bobinas. Se compara la fórmula actualizada. con teorías que atribuyen la autocapitancia a la capacitancia entre vueltas adyacentes, y también con Teorías de líneas de transmisión. Se encuentra que el enfoque de capacitancia entre vueltas no tiene capacidad predictiva poder. El comportamiento de la línea de transmisión se corrobora mediante mediciones que utilizan un bucle de inducción y una antena receptora, y mediante la visualización del campo eléctrico utilizando un tubo de descarga de gas. En circuito las determinaciones de autocapitancia del solenoide muestran un comportamiento asintótico de bobina larga correspondiente a un onda que se propaga a lo largo del conductor helicoidal con una velocidad de fase gobernada por el índice de refracción local (es decir, v = c si el medio es aire). Esto es consistente con las mediciones del error de fase del transformador en función de la frecuencia, que indican un retardo de tiempo constante. Estas observaciones están en desacuerdo con el hecho de que un solenoide largo en el espacio libre exhibirá propagación helicoidal con una velocidad de fase dependiente de la frecuencia > do. La implicación es que las teorías de guía de onda helicoidal no modificadas no son apropiadas para la predicción de la autocapitancia, pero siguen siendo aplicables en principio a los sistemas de circuito abierto, como las bobinas de Tesla, los resonadores helicoidales y las antenas verticales cargadas, a pesar de la falta de acuerdo con las mediciones reales. Se proporciona un método semi-empírico para predecir las primeras frecuencias de auto-resonancia de bobinas libres tratando la bobina como una línea de transmisión helicoidal terminada por sus propias capacitancias de campo axial y de campo marginal.

Este artículo también está disponible en ResearchGate.net enlace