第3章(电感器)

2020 4 6 1 第三章 电感器和变压器 2 2020 4 6 3 1电感器 3 1 0电感器的概述3 1 1电感器的种类3 1 2电感器的识别3 1 3电感器的主要参数3 1 4电感器的测量3 1 5电感器的应用电路 3 2020 4 6 3 1 0电感器的概述 电感线圈是由导线一圈靠一圈地绕在绝缘管上 导线彼此互相绝缘 而绝缘管可以是空心的 也可以包含铁芯或磁粉芯 简称电感 用L表示 单位有亨利 H 毫亨利 mH 微亨利 uH 1H 103mH 106uH 4 2020 4 6 电路中的电感对交流电有一定的阻力 为了与电阻区分开 这个阻力叫感抗 用XL表示 电感器的感抗与电感量L的大小及交流电频率f的高低成正比 即电感量L越大或交流频率f越高 其感抗XL越大 XL与L f有如下关系 XL 2 fL上式中 XL 感抗 欧 L 电感量 亨 f 频率 赫 5 2020 4 6 电感线圈的图形符号 电感线圈 带磁心 铁心 的电感器 带磁心 铁心 连续可调的电感 可变电感 有两个抽头的电感 步进移动触点的可变电感 6 2020 4 6 电感器的特性 电感器的主要作用是将电能转换为磁能并存储起来 可以说它是一个储存磁能是组件 电感器的特性恰恰与电容器的特性相反 它具有阻止交流电通过而让直流电通过的特性所以电感器的特性是通直流阻交流 频率越高 线圈阻抗越大 7 2020 4 6 电感器的作用 主要有 滤波 储能 缓冲 反馈及谐振等电感器在电路中经常与电容器一起工作 构成LC滤波器 LC振荡器等 8 2020 4 6 电感器结构特点 1 骨架骨架泛指绕制线圈的支架 一些体积较大的固定式电感器或可调式电感器 如振荡线圈 阻流圈等 大多数是将漆包线 或纱包线 环绕在骨架上 再将磁心或铜心 铁心等装入骨架的内腔 以提高其电感量 骨架通常是采用塑料 胶木 陶瓷制成 根据实际需要可以制成不同的形状 小型电感器 例如色码电感器 一般不使用骨架 而是直接将漆包线绕在磁心上 空心电感器 也称脱胎线圈或空心线圈 多用于高频电路中 不用磁心 骨架和屏蔽罩等 而是先在模具上绕好后再脱去模具 并将线圈各圈之间拉开一定距离 9 2020 4 6 2 绕组绕组是指具有规定功能的一组线圈 它是电感器的基本组成部分 绕组有单层和多层之分 单层绕组又有密绕 绕制时导线一圈挨一圈 和间绕 绕制时每圈导线之间均隔一定的距离 两种形式 多层绕组有分层平绕 乱绕 蜂房式绕法等多种 10 2020 4 6 3 磁心与磁棒磁心与磁棒一般采用镍锌铁氧体 NX系列 或锰锌铁氧体 MX系列 等材料 它有 工 字形 柱形 帽形 E 形 罐形等多种形状 4 铁心铁心材料主要有硅钢片 坡莫合金等 其外形多为 E 型 11 2020 4 6 5 屏蔽罩为避免有些电感器在工作时产生的磁场影响其它电路及元器件正常工作 就为其增加了金属屏幕罩 例如半导体收音机的振荡线圈等 采用屏蔽罩的电感器 会增加线圈的损耗 使Q值降低 6 封装材料有些电感器 如色码电感器 色环电感器等 绕制好后 用封装材料将线圈和磁心等密封起来 封装材料采用塑料或环氧树脂等 12 2020 4 6 3 1 1电感器的种类 电感器的分类a 按导磁体性质分类 空芯线圈 铁氧体线圈 铁芯线圈 铜芯线圈 b 按工作性质分类 天线线圈 振荡线圈 扼流线圈 陷波线圈 偏转 c 按绕线结构分类 单层线圈 多层线圈 蜂房式线圈 d 按电感形式分类 固定电感线圈 可变电感线圈 13 2020 4 6 14 2020 4 6 15 2020 4 6 1 小型固定电感器 小型固定电感器通常是用漆包线在磁心上直接绕制而成 主要用在滤波 振荡 陷波 延迟等电路中 它有密封式和非密封式两种封装形式 两种形式又都有立式和卧式两种外形结构 其电感量一般为0 1 3000uH允许误差分I II III三档 即 5 10 20 工作频率在10KHz 200MHz 16 2020 4 6 17 2020 4 6 18 2020 4 6 色环电感器 19 2020 4 6 2 扼流圈 阻流圈 阻流电感线圈在电路中的作用是限制交流电流通过 可以分为高频阻流圈和低频阻流圈 其低频阻流圈又可分为滤波阻流圈和音频阻流圈 高频阻流圈用于阻止高频信号的通过 其特点是电感量小 要求损耗要小 分布电容要小 因此多采用线圈的分段绕制及陶瓷骨架 低频阻流圈用以阻止低频信号的通过 其特点是电感量要比高频阻流圈大得多 多数为几十亨利 多采用硅钢片 铁体 坡莫合金等作为铁心 多用于电源滤波电路 音频电路 20 2020 4 6 21 2020 4 6 3 单层电感线圈 单层电感线圈是电路中用的较多的一种 它的电感量一般只有几个或几十个微亨 22 2020 4 6 4 多层电感线圈 由于单层电感线圈的电感量较小 为获得较大的电感量 又不增加线圈的体积 为此可绕制多层线圈多层线圈的电感量通常大于300微亨 多层线圈的缺点就在于固有电容较大 因为匝与匝 层与层之间都存在分布电容 同时 线圈层与层之间的电压相差较大 当线圈两端具有较高电压时 易发生跳火 绝缘击穿等 23 2020 4 6 24 2020 4 6 5 偏转线圈 偏转线圈套在显像管的管颈和管锥体相连接处 行偏转线圈通有由行扫描电路提供的锯齿波电流 产生在垂直方向上线性变化的磁场 使电子束作水平方向扫描 场偏转线圈通有由场扫描电路提供的锯齿波电流 产生一个水平方向线性变化的磁场 使电子束作垂直方向扫描 在行扫描和场扫描共同作用下 屏幕上呈现一幅矩形的光栅 25 2020 4 6 6 可变电感器 在有些场合需对电感量进行调节 以此来改变谐振频率或电路耦合的松紧 通常采用图一所示的四种方法 在线圈中插入磁心或铜芯 通过改变它们在线圈中的位置便可改变电感量 如图一所示 一些超短波用的线圈往往采用铜芯来调节电感量 26 2020 4 6 在线圈上设置一滑动的接点 改变接点在线圈上的位置 即可调节电感量 如图一所示 27 2020 4 6 将两个线圈串联 均匀地改变两线圈之间的位置 靠线圈的互感变化使电感量发生变化 如图所示 28 2020 4 6 将线圈引出数个抽头 加波段开关s连接 如图所示 这种方法的最大缺点是不能平滑地对电感量进行调节 29 2020 4 6 30 2020 4 6 7 印刷电感器 微带线 在高频电子设备中 印刷在电路板上的一段特殊形状的铜皮也可以构成一个电感线圈 31 2020 4 6 微带线一般有两个作用 1 对高频信号进行有效传播2 与其他元器件 如电感器 电容器 等构成一个匹配网络 使信号输出端与负载能够很好地匹配 32 2020 4 6 8 贴片电感器 贴片电感器主要有4种类型 即绕线型 叠层型 编织型和薄膜片式电感器 常用的是绕线式和叠层式两种类型 贴片电感器尺寸有两种表示方法 1 四位数的尺寸代码 前两位为长度 mm 后两位为宽度 mm 2 六位数表示方法 最后两位为厚度 33 2020 4 6 34 2020 4 6 35 2020 4 6 36 2020 4 6 9 线圈 37 2020 4 6 3 1 2电感器的识别 电感器的电感量有直标法文字符号法色标法数码法 38 2020 4 6 1 直标法 直标法指的是 在小型电感线圈的外壳上直接用文字标出电感线圈的电感量 允许偏差和最大直流工作电流等主要参数 例如 固定电感线圈外壳上标有150 H A 的标志 则表明线圈的电感量为150 H 允许偏差为 级 10 最大工作电流50mA A档 39 2020 4 6 2 文字符号法 文字符号法是将电感器的标称值和允许偏差值用数字和文字符号按一定规律的组合标示在电感体上 通常是用在小型电感器上 单位通常为nH或uH 用uH做单位时 R 表示小数点 用nH做单位时 N 表示小数点 1 2uH 0 82uH 40 2020 4 6 3 色标法 色标法指的是 在电感线圈的外壳上涂有不同颜色的色环 用来表明其参数 如图所示 第一条色环表示电感量的第一位有效数宇 第二条色环表示电感量的第二位有效数宇 第三位色环表示十迸倍数 第四条色环表示允许偏差 所标志的电感量单位为 H 41 2020 4 6 42 2020 4 6 4 数码标示法 数码法是用3位数字来表示电感量的标称值 该方法常见于贴片电感器上 第一位第二位为有效数字 第三位为有效数字后面加0的个数 单位为Uh 如果有小数点 则用R表示并占一个有效数字 电感量后面的英文字母为允许偏差 27uH 330uH 120uH 43 2020 4 6 3 1 3电感器的主要参数 1 电感量电感量也称自感系数 是表示电感器产生自感应能力的一个物理量 电感器电感量的大小 主要取决于线圈的圈数 匝数 绕制方式 有无磁心及磁心的材料等等 通常 线圈圈数越多 绕制的线圈越密集 电感量就越大 有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大 磁心导磁率越大的线圈 电感量也越大 44 2020 4 6 2 允许偏差允许偏差是指电感器上标称的电感量与实际电感的允许误差值 一般用于振荡或滤波等电路中的电感器要求精度较高 允许偏差为 0 2 0 5 而用于耦合 高频阻流等线圈的精度要求不高 允许偏差为 10 15 45 2020 4 6 3 品质因数品质因数也称Q值或优值 是衡量电感器质量的主要参数 它是指电感器在某一频率的交流电压下工作时 所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比 电感器的Q值越高 其损耗越小 效率越高 电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻 线圈骨架的介质损耗及铁心 屏蔽罩等引起的损耗等有关 46 2020 4 6 4 分布电容分布电容是指线圈的匝与匝之间 线圈与磁心之间存在的电容 电感器的分布电容越小 其稳定性越好 47 2020 4 6 5 额定电流额定电流是指电感器有正常工作时反允许通过的最大电流值 若工作电流超过额定电流 则电感器就会因发热而使性能参数发生改变 甚至还会因过流而烧毁 48 2020 4 6 3 1 4电感器的测量 在选择和使用电感线圈时 首先要想到线圈的检查测量 而后去判断线圈的质量好坏和优劣 欲准确检测电感线圈的电感量和品质因数Q 一般均需要专门仪器 而且测试方法较为复杂 在实际工作中 一般不进行这种检测 仅进行线圈的通断检查和Q值的大小判断 可先利用万用表电阻档测量线圈的直流电阻 再与原确定的阻值或标称阻值相比较 如果所测阻值比原确定阻值或标称阻值增大许多 甚至指针不动 阻值趋向无穷大X可判断线圈断线 若所测阻值极小 则判定是严重短路万果局部短路是很难比较出来人这两种情况出现 可以判定此线圈是坏的 不能用 如果检测电阻与原确定的或标称阻值相差不大 可判定此线圈是好的 此种情况 我们就可以根据以下几种情况 去判断线圈的质量即Q值的大小 线圈的电感量相同时 其直流电阻越小 Q值越高 所用导线的直径越大 其Q值越大 若采用多股线绕制时 导线的股数越多 Q值越高 线圈骨架 或铁芯 所用材料的损耗越小 其Q值越高 例如 高硅硅钢片做铁芯时 其Q值较用普通硅钢片做铁芯时高 线圈分布电容和漏磁越小 其Q值越高 例如 蜂房式绕法的线圈 其Q值较平绕时为高 比乱绕时也高 线圈无屏蔽罩 安装位置周围无金属构件时 其Q值较高 相反 则Q值较低 屏蔽罩或金属构件离线圈越近 其Q值降低越严重 对有磁芯的高频线圈 其Q值较天磁芯时为高 磁芯的损耗越小 其Q值也越高 49 2020 4 6 电感器的测量 看视频教程色码电感器的的检测将万用表置于R 1