電気スロットルの動作原理と使用例

干渉を抑制し、電流波を平滑化し、コイルまたはコアの磁界にエネルギーを蓄積し、回路の各部分を高周波で互いに分離するために使用されるインダクタは、チョークまたはリアクトルと呼ばれます（ドイツ語のドロッセルンから、リミット、ウェッジ)。

したがって、電気回路におけるチョークの主な目的は、特定の周波数範囲の電流を保持すること、または磁界内で特定の期間エネルギーを蓄積することです。

物理的に、コイル内の電流はすぐに変化することはできず、有限の時間がかかり、この位置に直接影響されます。 レンツの法則より.

コイルを流れる電流を瞬時に変更できる場合、コイルの両端に無限電圧が発生します。コイルの自己インダクタンスは、電流が変化すると、それ自体で電圧を生成します。 自己誘導起電力…このようにして、チョークは電流を遅くします。

回路内の電流の変動成分を抑制する必要がある場合（ノイズや振動は変動成分の一例にすぎません）、そのような回路にはチョークが取り付けられます。 インダクタ、干渉周波数での電流に対して大きな誘導抵抗を持ちます。パスにチョークを設置すると、ネットワーク内のリップルが大幅に減少します。同様に、回路内で動作する異なる周波数の信号を互いに分離または分離することができます。

無線工学、電気工学、マイクロ波技術では、ヘルツからギガヘルツまでの単位の高周波電流が使用されます。 20 kHz 以内の低周波数は可聴周波数を指し、次に 100 kHz までの超音波範囲、最後に 100 kHz を超える HF およびマイクロ波範囲が続きます (単位は数十、数百 MHz)。

それでスロットルです 自己誘導コイル、特定の交流電流に対する大きな誘導抵抗として使用されます。

チョークが低周波電流に対して大きな誘導抵抗を持たなければならない場合、大きなインダクタンスを持たなければならず、この場合、チョークはスチールコアで作られています。高周波チョーク (高周波電流に対する高い抵抗を表す) は通常、コアなしで作られます。

低周波チョーク 見た目は鉄製のトランスに似ていますが、コイルが 1 つしかない点が唯一の違いです。巻線は、渦電流を減らすためにプレートが絶縁されている変圧器の鋼鉄心に巻かれます。

このようなコイルは高いインダクタンス (1 N 以上) を持ち、それが設置されている電気回路内の電流の変化に対して大きな抵抗力を持ちます。電流が急激に減少し始めるとコイルがそれをサポートし、電流が減少し始めるとコイルがそれをサポートします。急激に増加すると、コイルが制限され、急激に蓄積されません。

チョークの最も幅広い応用分野の 1 つは高周波回路です...多層または単層コイルはフェライトまたはスチールコアに巻かれるか、強磁性コアをまったく使用せずにプラスチックフレームのみまたはワイヤのみで使用されます。回路は中距離および長距離の波で動作するため、多くの場合セクション巻線が可能です。

強磁性コアチョークは、同じインダクタンスのコアレスチョークよりも小さくなります。高周波での動作には、内部静電容量が低いフェライトまたは磁気誘電体コアが使用されます。このようなチョークは、かなり広い周波数範囲にわたって動作できます。

ご存知のとおり、チョークの主なパラメータは他のコイルと同様にインダクタンスです。このパラメータの単位はヘンリーで、指定は Gn です。次のパラメータは電気抵抗 (直流) で、単位はオーム (ohms) です。

次に、許容電圧、定格バイアス電流、そしてもちろん品質係数などの特性があります。品質係数は、特に発振回路にとって非常に重要なパラメータです。現在、さまざまな種類のチョークが、さまざまな工学的問題を解決するために広く使用されています。

チョークの種類

コイルのないチョーク 電気回路の高周波ノイズを抑制するように設計されています。これらは通常、ワイヤが通過する中空円筒（または O リング）の形で作られたフェライト コアです。

このようなチョークの反応性は、低周波数 (工業用周波数を含む) では小さく、高周波数 (0.1 MHz ～ 2.5 GHz) では大きくなります。したがって、ケーブル内で高周波干渉が発生した場合、このようなチョークは 10 ～ 15 dB の挿入損失で干渉を抑制します。マンガン - 亜鉛フェライトおよびニッケル - 亜鉛フェライトは、ターンなしでチョークの磁気コアを作成するために使用されます。

ACチョーク 抵抗器（誘導性）抵抗器、LR および LC 回路の要素、および AC コンバータの出力フィルタとして広く使用されています。このようなチョークは、約 1 mA ～ 10 A の電流に対して、数十マイクロヘンリーから数百ヘンリーのインダクタンスで作られています。チョークは、強磁性またはフェリ磁性材料で作られた磁気コア上に配置された単一のコイルを備えています。

ACチョークを設計するときは、必要な電力（電流の最大許容値）、電流の周波数、品位、重量などの主な公称パラメータを考慮する必要があります。

品質係数はさまざまな方法で高めることができます。磁気回路の製造の観点からは、次のような理由でメリットが大きくなる可能性があることを考慮する必要があります。

• 高透磁率かつ低損失の磁性材料の選択。

• 磁気回路の断面積を増やす。

• 非磁性ギャップを導入します。

スムージングチョーク — コンバータの入力または出力における電圧または電流の変動成分を低減するように設計されたコンバータの要素。このようなチョークには単一の巻線があり、その電流には (AC チョークとは異なり) AC 成分と DC 成分の両方が存在します。チョークコイルは負荷と直列に接続されています。

チョークには大きなインダクタンスが必要です (誘導抵抗）。その巻線では、電圧の交流成分の降下が観察されますが、一定成分は (巻線の有効抵抗が小さいため) 負荷で解放されます。

電流成分は、チョーク磁気回路内に直流磁束 (磁化器として機能) と交流磁束を生成します。 正弦波… 電流の一定成分により、磁気回路内の磁束 (誘導) は初期磁化曲線に従って変化しますが、可変成分により、対応する電流値で部分的な周期で磁化反転が発生します。

電流が増加すると、磁束の交流成分が減少します（交流成分が一定の場合）。これにより、微透磁率が減少し、それに応じてチョークのインダクタンスが減少します。物理的には、磁化電流の増加に伴うインダクタンスの減少は、この電流が増加するにつれてチョークの磁気回路がますます飽和するという事実によるものです。

飽和による窒息 AC 回路で調整可能な誘導リアクタンスとして使用されます。このようなチョークには少なくとも2つの巻線があり、そのうちの1つ（動作）は交流回路に含まれ、もう1つ（制御）はDC回路に含まれます。飽和チョークの動作原理は、曲線Bの非線形性を利用することです。 (H) 磁気回路が制御電流および動作電流によって磁化されたとき。

このようなチョークの磁気回路には非磁気ギャップがありません。飽和チョークの主な特性 (平滑化チョークと比較して) は、磁気回路内の磁束の変動成分の値が大幅に高いことと、その変化が正弦波状であることです。

電子機器の開発では、チョークにさまざまな要件が課されます。特に、部品のアセンブリ密度が高い状況でのサイズの縮小と電磁干渉のレベルの低減が必要です。この問題を解決するために開発されたのが、 表面実装基板をベースとした積層フェライトチップフィルタです。

このようなデバイスは、薄膜技術を使用して製造されます。フェライトの薄い層が基板上に堆積され（たとえば、台湾企業 Chilisin Electronics は Ni-Zn フェライトを使用しています）、その間に半巻きコイル構造が形成されます。

その数は数百に達することもある層の堆積後、焼結が行われ、その間にフェライト磁気コアを備えたボリュームコイルが形成されます。この設計のおかげで、浮遊磁界は最小限に抑えられ、力線が主に磁気回路内で閉じられるため、要素間の相互影響が実質的に排除されます。

フェライトチップを使用した多層フィルター: a — 生産技術; b — 1 mm ステップのスケールに関連する外観

多層フェライト チップ フィルタは、家庭用電化製品や電源などの電源および信号回路における高周波干渉をフィルタリングするために使用されます。チップフィルターの主なメーカーは、Chilisin Electronics、TDK株式会社（日本）、村田製作所（日本）、Vishay Intertechnology（米国）などです。

カルボニル鉄ベースの磁気誘電体から作られた磁気コアチョーク 0.5 ～ 100.0 MHz の範囲で動作する無線機器で使用されます。

チョークでは、電気鋼、フェライト、磁気誘電体、精密なアモルファス合金やナノ結晶合金など、既知のすべての軟磁性材料で作られた磁気コアを使用できます。

変圧器や磁気アンプなどのチョークとは異なり、磁気回路は磁気損失を最小限に抑えながら磁束を集中させる役割を果たします。この場合、磁気回路によって実行される主な機能は、実際には、低い比透磁率を有する磁気誘電体材料からの磁気回路の製造を除外することになる。

磁気誘電体と同様の周波数範囲で動作するように設計された、さまざまなグレードの幅広いフェライトにより、製造における磁気誘電体の応用範囲が狭まります 電磁装置の磁気回路. 

窒息防止アプリ

したがって、電気チョークは目的によって次のように分類されます。

二次スイッチング電源で動作する AC チョーク。 コイルは一次電源のエネルギーを磁場に蓄え、それを負荷に伝達します。反転コンバータ、アンプ - それらはチョークを使用し、場合によっては変圧器のように複数の巻線を使用します。同様の方法で動作します 蛍光灯の磁気安定器、点火して定格電流を維持するために使用されます。

エンジン始動用チョーク — 始動および制動電流リミッター。これは、抵抗器全体で電力を熱として放散するよりも効率的です。最大 30 kW の電力を持つ電気ドライブの場合、このようなスロットルは同様に見えます 三相変圧器 (三相チョークは三相回路で使用されます)。

飽和チョークこれは、回路の誘導抵抗を変更するためにコアが磁化される磁気増幅器だけでなく、電圧安定器や鉄共振コンバーター (変圧器が部分的にチョークに変換される) にも使用されます。

スムージングチョークに適用される フィルター 整流された電流リップルを除去します。平滑化パワーチョークは、非常に大きなコンデンサが不足していたため、真空管アンプの全盛期に非常に人気がありました。整流器後の波形を滑らかにするには、チョークを適切に使用する必要がありました。

電源回路中 真空アークランプ 添付 スロットルブースター — これらはチョークがランプの陽極負荷として機能する特別な増幅器でした。

チョーク Dp で解放された増加した AC 電圧は、ブロッキング コンデンサ C を介して次のランプのグリッドに供給されます。比較的狭い周波数範囲を増幅する必要があり、この帯域ではゲインの大きな均一性は必要ありません。