Základy elektroniky 3. časť

Dobrý deň s technických dôvodov sme nemohol pravidelne pridávať tento seriál o základoch elektroniky. Problém je vyriešený a pokračujeme v pravidelnom uverejnovaní časti tohoto seriálu. V tomto článku si popíšeme o cievkach a o označovaní cievok, kondenzátorov.

1.1.3 Cievky

Cievky sú jednobránové súčiastky vyhotovené vinutím závitov vodiča v jednej alebo niekoľkých vrstvách. Cievka má vlastnú indukčnosť L, ktorá závisí od počtu závitov, geometrického usporiadania cievky a magnetických vlastností prostredia, ktoré obklopuje závity.
Skutočná cievka sa nespráva v obvode striedavého prúdu ako ideálna indukčnosť, ktorá posúva fázor napätia o 90° pred fázor prúdu. Vplyvom strát vznikajúcich v cievke je výsledný fázový posun φ napätia proti prúdu menší ako 90° o uhol δ, ktorý sa nazýva stratový uhol cievky.
Na vyjadrenie strát sa (podobne ako pri kondenzátore) v sériovom náhradnom obvode priraďuje k ideálnej cievke stratový odpor Rs a v paralelnom obvode odpor Rp. Náhradné obvody cievky a príslušné fázorové diagramy sú na obr. 1.4.
Pre sériový náhradný obvod možno z fázorového diagramu určiť stratový činiteľ tg δ zo vzťahu:

Pre paralelný náhradný obvod platí:

Obidva náhradné obvody sú elektricky rovnocenné za predpokladu Rp >> Rs (Rp = Rs tg^-2δs, Ls = Lp). Prevrátená hodnota stratového činiteľa sa nazýva činiteľ kvality a označuje sa Q. Činiteľ kvality je pre sériový náhradný obvod určený vzťahom:

Pre paralelný náhradný obvod platí vzťah:

Obr. 1.4. Náhradná schéma cievka a jej fázorové diagramy a)paralelne zapojenie b)sériové zapojenie

Činiteľ kvality Q je frekvenčné závislý parameter a používa sa pri návrhu rezonančných obvodov, väčšinou má byť čo najväčší. Veľká hodnota činiteľa kvality znamená, že straty v cievke sú malé. Straty v cievke sú spôsobené ohmickým odporom vinutia, hysterézou a vírivými prúdmi v jadre cievky a povrchovým javom.
Cievky môžu byť konštrukčne vyhotovené bez jadra alebo s jadrom.
Cievky sú alebo samonosné, alebo navinuté na vhodnej kostre. Umožňujú vytvorenie indukčnosti rádovo uH, výnimočne mH. Vyhotovujú sa aj technikou plošných spojov do indukčnosti až 10 uH.
Cievky s jadrom sa používajú na získanie indukčnosti rádovo desiatky až stovky mH. Jadrá cievok sú vyrobené z magneticky vodivých materiálov s malými hysteréznymi stratami. Magnetická vodivosť jadier má byť čo najväčšia, elektrická vodivosť čo najmenšia.

1.1.4 Označovanie rezistorov a kondenzátorov

Rezistory a kondenzátory vyrábané v k. p. TESLA sa označujú menovitou hodnotou v súlade s medzinárodne normalizovanými radmi, označovanými písmenom E a číslicami, ktoré určujú počet členov radu v každej dekáde. Najčastejšie sa používajú rady E6, E12, E24 a E48.
Rad E6 obsahuje v každej dekáde týchto 6 hodnôt alebo ich násobky desiatimi: 1 — 1,5 — 2,2 — 3,3 — 4,7 — 6,8.
Rad E12 má v každej dekáde 12 hodnôt: 1 — 1,2 — 1,5 — 1,8 — 2,2 — 2,7 — 3,3 — 3,9 — 4,7 — 5,6 — 6,8 — 8,2.
Prípustné odchýlky určujú maximálny dovolený rozdiel medzi menovitou a skutočnou (nameranou) hodnotou súčiastky. Označujú sa písmenami veľkej abecedy a uvádzajú sa v percentách.
Menovitá hodnota sa na súčiastke vyznačuje skupinou číslic z niektorého radu E a písmenami. Písmená predstavujú násobok číselného údaja a môžu zastupovať miesto desatinnej čiarky. Pre rezistory sa používajú tieto písmená:

R — základná jednotka 10⁰ K — kilo 10³ M — mega 10⁶ G — giga 10⁹ T — tera 10¹²

Pre kondenzátory sa používajú tieto písmená:

F — základná jednotka 10⁰ m — mili 10^-3 u — mikro 10^-6 n — nano 10^-9 p — piko 10^-12

Pevné rezistory a kondenzátory majú za údajom menovitej hodnoty zaradený údaj o dovolenej odchýlke, premenlivé rezistory údaj o priebehu odporovej dráhy.
Označovanie rezistorov a kondenzátorov možno rozdeliť na tri časti, napr.

OZNAČENIE:   Tr    151    2K7/J
ČASŤ:        I      II      III

V časti I je dvojica písmen určujúca druh súčiastky. Najčastejšie sa môžeme stretnúť s písmenami, ktoré majú nasledujúci význam:
— TR — typizovaný rezistor,
— TP — typizovaný potenciometer,
— TC — typizovaný kondenzátor,
— TK — typizovaný keramický kondenzátor.
Časť II tvoria číslice určujúce vyhotovenie súčiastky, pri rezistoroch aj dovolené zaťaženie, pri kondenzátoroch menovité napätie.
V časti III je číslica a písmeno, ktoré určujú menovitú hodnotu odporu alebo kapacity, dovolenú odchýlku, príp. priebeh odporovej dráhy.
Súčiastky s malými rozmermi sa označujú sústavou štyroch farebných pásikov, ktoré sú vytlačené po obvode súčiastky. Prvé dva pásiky vyjadrujú číslicu, tretí násobiteľa a štvrtý pásik odchýlku. Platí zásada, že prvý pásik je ten, ktorý je najbližšie k vývodu. Farebný kód na označovanie rezistorov je na obr. 1.5.

Obr. 1.5. Farebný kód na označovanie rezistorov (pre zväčšenie klikni na obrázok)

Kontrolné otázky a úlohy

1. Vymenujte materiály používané na výrobu vrstvových rezistorov.
2. Prečo sa drôtové rezistory používajú len v jednosmerných obvodoch, príp. v obvodoch s nízkou frekvenciou?
3. Ako rozdeľujeme potenciometre podľa priebehu ich odporovej dráhy?
4. Akú výhodu majú kondenzátory vyrobené z metalizovaného papiera?
5. Čo tvorí dielektrikum elektrolytických kondenzátorov?
6. Nakreslite fázorový diagram sériového náhradného obvodu kondenzátora.
7. Vymenujte straty, ktoré tvoria stratový odpor kondenzátora a cievky?
8. Napíšte vzájomný vzťah medzi Rp a Rs v náhradných obvodoch kondenzátora a cievky.

Daľšia časť je za nami. V ďaľsej časti si popíšeme deličoch napätia a jednobránach. Ďaľšia čast výjde 22.11.2006.