常用电子元器件-电感器教案(文档良心出品)

电子整机装配教学PAGEPAGEX课程名称常用电子元器件电感器授课班级授课教师授课时间授课地点教室课前准备教案、课本等教学用具以及各种类型的电感器若干。教学目标一、知识与技能了解电感器的种类，基本特性参数，表示方法及选用常识。掌握电感器的使用方法和使用时注意的事项。3、掌握电感器的几种常用标志方法。二、过程与方法1、学会用学过的知识和技能解决新问题的方法。2、利用初中学过的知识来联系新知识，掌握新知识。3、利用对比分析法来比较学习常用元器件。三、情感态度与价值观通过对电感器基本知识的学习，提高把知识转化为技术的意识，今后在实验过程中培养认真的态度，把理论转化为实践。教学重点、难点教学重点：掌握电感器的基本知识和变压器相关的基本知识。教学难点：使用万用表电阻档检测电感器的质量和初级、次级线圈电阻。并学会分析变压器常见故障。教学过程一、导入课程开始新课之前，先看一下几个问题：我们使用的手机充电器中核心部件是什么？变电所的变压器是怎样实现把高压变为低压的？今天，我们将学习一种新的元器件，是三大元器件之一，是继电阻、电容的又一元件。学过之后你就会弄明白上面的问题。自主学习参考教学目标：1、了解电感器的种类，基本特性参数，表示方法及选用常识。2、掌握电感器的使用方法和使用时注意的事项。3、掌握电感器的几种常用标志方法。（给十分钟时间，预习课本11—16页内容，围绕上面的教学目标，结合课本自主学习。）三、合作探究第一部分电感器的结构组成电感器是一种储存磁场能量的元件，凡能够产生电感作用的元件称为电感器。电感器一般由骨架、绕组、铁芯或磁芯、屏蔽罩等组成。骨架：绕制线圈的支架绕组：具有规定功能的一组线圈，是电感器的基本组成部分铁芯或磁芯：用于增强电磁感应屏蔽罩：避免电感器在工作时产生的磁场影响其他元器件和电路的正常工作电感器在电路中的作用（1）存储磁能的元件。（2）具有阻交流通直流、通低频阻高频的特性，可以在交流电路中作阻流、降压、耦合和负载用。（3）与电容配合，可以用于选频、滤波、调谐、退耦等电路中电感器的分类（1）按电感形式分固定电感器、可变电感器（2）按导磁体性质分空心线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈（3）按工作性质分类天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、偏转线圈（4）按绕线结构分单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈（外形如图所示）电感器的主要技术指标（插入部分知识：电感器和电阻器、电容器一样，电感线圈也是电子设备中大量使用的重要元件之一。但是电阻器和电容器都是标准元件，而电感线圈除少数可以采用现成产品外，通常为非标准元件，需要根据电路要求自行设计。）（1）电感量:及误差电感量也称作自感系数，是表示电感元件自感应能力的一种物理量。在没有非线性导磁物质存在的条件下，一个载流线圈的磁通量与线圈中的电流成正比，其比例常数称为自感系数，用L表示，简称为电感。即：式中：＝磁通量I＝电流强度单位：H（亨利）常用mH(毫亨)、uH(微亨)（2）分布电容：线圈各层、各匝之间、绕组与底板之间都存在着电容。统称为电感器的分布电容。注：分布电容的存在会使线圈的等效总损耗电阻增大，Q值降低，稳定性变差，因而线圈的分布电容越小越好。（3）品质因数：品质因数也称作Q值，是指线圈中储存能量与消耗能量的比值，是表示线圈品质的重要参数。电感线圈的品质因数定义为：式中：－工作角频率，L－线圈电感量，R－线圈的总损耗电阻注：Q值越高，电感的损耗越小，效率就越高。（4）额定电流：线圈中允许通过的最大电流。（5）感抗：电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称为感抗。单位是欧姆。电感器的标志方法(1)直标法。单位H（亨利）、mH（毫亨）、H（微亨）、(2)数码表示法。方法与电容器的表示方法相同。(3)色码表示法。这种表示法也与电阻器的色标法相似，色码一般有四种颜色，前两种颜色为有效数字，第三种颜色为倍率，单位为H，第四种颜色是误差位。第二部分变压器的基本知识1、变压器的原理变压器是利用电磁感应的原理，两组或两组以上线圈彼此间感应电压、电流来达到升压或降压的功能。他是变换电压、电流和阻抗的器件。2、变压器的结构组成铁芯：磁导率高、损耗小、磁感应强度高的特点变压器铁芯的作用常用的变压器铁芯一般都是用硅钢片制做的。硅钢是一种合硅（硅也称矽）的钢，其含硅量在0．8～4．8%。由硅钢做变压器的铁芯，是因为硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质，在通电线圈中，它可以产生较大的磁感应强度，从而可以使变压器的体积缩小。我们知道，实际的变压器总是在交流状态下工作，功率损耗不仅在线圈的电阻上，也产生在交变电流磁化下的铁芯中。通常把铁芯中的功率损耗叫“铁损”，铁损由两个原因造成，一个是“磁滞损耗”，一个是“涡流损耗”。磁滞损耗是铁芯在磁化过程中，由于存在磁滞现象而产生的铁损，这种损耗的大小与材料的磁滞回线所包围的面积大小成正比。硅钢的磁滞回线狭小，用它做变压器的铁芯磁滞损耗较小，可使其发热程度大大减小。既然硅钢有上述优点，为什么不用整块的硅钢做铁芯，还要把它加工成片状呢？这是因为片状铁芯可以减小另外一种铁损——“涡流损耗”。变压器工作时，线圈中有交变电流，它产生的磁通当然是交变的。这个变化的磁通在铁芯中产生感应电流。铁芯中产生的感应电流，在垂直于磁通方向的平面内环流着，所以叫涡流。涡流损耗同样使铁芯发热。为了减小涡流损耗，变压器的铁芯用彼此绝缘的硅钢片叠成，使涡流在狭长形的回路中，通过较小的截面，以增大涡流通路上的电阻；同时，硅钢中的硅使材料的电阻率增大，也起到减小涡流的作用。用做变压器的铁芯，一般选用0．35mm厚的冷轧硅钢片，按所需铁芯的尺寸，将它裁成长形片，然后交叠成“日”字形或“口”字形。从道理上讲，若为减小涡流，硅钢片厚度越薄，拼接的片条越狭窄，效果越好。这不但减小了涡流损耗，降低了温升，还能节省硅钢片的用料。但实际上制作硅钢片铁芯时。并不单从上述的一面有利因素出发，因为那样制作铁芯，要大大增加工时，还减小了铁芯的有效截面。所以，用硅钢片制作变压器铁芯时，要从具体情况出发，权衡利弊，选择最佳尺寸。变压器是根据电磁感应的原理制成的.在在闭合的铁芯柱上面绕有两个绕组,一个原绕组,和一个副绕组.当原绕组假上交流电源电压时.原饶组流有交变电流,而建立磁势,在磁势的作用下铁芯中便产生交变主磁通,主磁通在铁芯中同时穿过,{交链]一.二次绕组而闭合由于电磁感应作用分别在一,,二次绕组产生感应电动势,至于为什么它可以升压,和将压呢..那就需要用楞次定律来解释了.感应电流产生的磁通,总阻碍圆磁通的变化,当原磁通增加时感应电流的产生的磁通与与原磁通相反,就是说二次绕组所产生的感应磁通与原绕组所产生的主磁通相反,所以二次绕组就出现了低等级的交变电压所以铁芯是变压器的磁路部分.绕组是变压器的电路部分线包：线包由骨架和线圈（一次绕组和二次绕组）组成。线包应具有足够的机械强度，良好的电气性能和耐热能力，以保证变压器正常工作。骨架在变压器中的作用主要有以下几点：1为变压器中的铜线提供缠绕的空间，2固定变压器中的磁芯。3骨架中的线槽为变压器生产绕线时提供过线的路径。4骨架中的金属针脚为变压器之铜线缠绕的支柱；经过焊锡后与PCB板相连接，在变压器工作时起到导电的作用。5骨架底部的挡墙，可使变压器与PCB板产生固定的作用；为焊锡时产生的锡堆与PCB板，和磁芯与PCB板，提供一定距离空间；隔离磁芯与锡堆，避免发生耐压不良。6骨架中的凸点、凹点或倒角，可决定变压器使用时放置方向或针脚顺序。下图为线包的骨架：变压器线圈分为互感变压器和自耦变压器两种。一次线圈中通过变化的电流，产生变化的磁场，二次线圈处在变化的磁场中感应产生变化的电流。一次线圈与二次线圈的比值决定了变压器的变比。线圈在整个过程中，起到电能到磁能再到电能的转化作用，同时改变了电压和电流的大小。下图为一种小型变压器线包的线圈：3、变压器的分类1）、按使用的工作频率分：高频、低频、中频、脉冲变压器等（举例说明，课本14页）2）、按磁芯可分为：铁芯（硅钢片）变压器、磁芯（铁氧体芯）变压器、空芯变压器等。3）、按防潮方式分：非密封式、灌封式、密封式变压器。4）、按电源相数分：单相变压器、三相变压器、多相变压器。（如图1.13所示）*三相变压器*4、变压器的主要特性参数1)、变压比次级电压与初级电压比值2)、额定功率在规定的频率和电压下，在规定的温升下的输出功率。3)、效率输出功率与输入功率的比值4)、温升工作发热后，比周围的环境温度升高的数值5)、工作频率变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。6)、额定电压指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。7)、空载电流变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。8)、空载损耗指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。9)、绝缘电阻表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。5、变压器的常见故障配变在送电和运行中，常见的故障和异常现象有：(1)变压器在经过停运后送电或试送电时，往往发现电压不正常，如两相高一相低或指示为零；有的新投运变压器三相电压都很高，使部分用电设备因电压过高而烧毁；(2)高压保险丝熔断送不上电；(3)雷雨过后变压器送不上电；(4)变压器声音不正常，如发出“吱吱”或“霹啪”响声；在运行中发出如青蛙“唧哇唧哇”的叫声等；(5)高压接线柱烧坏，高压套管有严重破损和闪络痕迹；(6)在正常冷却情况下，变压器温度失常并且不断上升；(7)油色变化过甚，油内出现炭质；(8)变压器发出吼叫声，从安全气道、储油柜向外喷油，油箱及散热管变形、漏油、渗油等。6、变压器故障分析：从变压器的声音判断故障（1）缺相时的响声当变压器发生缺相时，若第二相不通，送上第二相仍无声，送上第三相时才有响声；如果第三相不通，响声不发生变化，和二相时一样。发生缺相的原因大致有三方面：①电源缺一相电；②变压器高压保险丝熔断一相；③变压器由于运输不慎，加上高压引线较细，造成振动断线(但未接壳)。（2）调压分接开关不到位或接触不良当变压器投入运行时，若分接开关不到位，将发出较大的“啾啾”响声，严重时造成高压熔丝熔断；如果分接开关接触不良，就会产生轻微的“吱吱”火花放电声，一旦负荷加大，就有可能烧坏分接开关的触头。遇到这种情况，要及时停电修理。（3）掉入异物和穿心螺杆松动当变压器夹紧铁心的穿心螺杆松动，铁心上遗留有螺帽零件或变压器中掉入小金属物件时，变压器将发出“叮叮当当”的敲击声或“呼…呼…”的吹风声以及“吱啦吱啦”的像磁铁吸动小垫片的响声，而变压器的电压、电流和温度却正常。这类情况一般不影响变压器的正常运行，可等到停电时进行处理。（4）变压器高压套管脏污和裂损当变压器的高压套管脏污，表面釉质脱落或裂损时，会发生表面闪络，听到“嘶嘶”或“哧哧”的响声，晚上可以看到火花。（5）变压器的铁心接地断线当变压器的铁心接地断线时，变压器将产生“哔剥哔剥”的轻微放电声。（6）内部放电送电时听到“噼啪噼啦”的清脆击铁声，则是导电引线通过空气对变压器外壳的放电声；如果听到通过液体沉闷的“噼啪”声，则是导体通过变压器油面对外壳的放电声。如属绝缘距离不够，则应停电吊心检查，加强绝缘或增设绝缘隔板。（7）外部线路断线或短路当线路在导线的连接处或T接处发生断线，在刮风时时接时断，接触时发生弧光或火花，这时变压器就发出像青蛙的“唧哇唧哇”的叫声；当低压线路发生接地或出现短路事故时，变压器就发出“轰轰”的声音；如果短路点较近，变压器将发出像老虎的吼叫声。（8）变压器过负荷当变压器过负荷严重时，就发出低沉的如重载飞机的“嗡嗡”声。（9）电压过高当电源电压过高时，会使变压器过励磁，响声增大且尖锐。（10）绕组发生短路当变压器绕组发生层间或匝间短路而烧坏时，变压器会发出“咕嘟咕嘟”的开水沸腾声。变压器发生的异常响声因素很多，故障部位也不尽相同，只有不断地积累经验，才能作出准确判断。在实验室中，一般有开路和短路两种。用万用表可以检测出来。另外补充下面内容，几种常见故障检修办法：1异常响声(1)音响较大而嘈杂时，可能是变压器铁芯的问题。例如，夹件或压紧铁芯的螺钉松动时，仪表的指示一般正常，绝缘油的颜色、温度与油位也无大变化，这时应停止变压器的运行，进行检查。(2)音响中夹有水的沸腾声，发出"咕噜咕噜"的气泡逸出声，可能是绕组有较严重的故障，使其附近的零件严重发热使油气化。分接开关的接触不良而局部点有严重过热或变压器匝间短路，都会发出这种声音。此时，应立即停止变压器运行，进行检修。(3)音响中夹有爆炸声，既大又不均匀时，可能是变压器的器身绝缘有击穿现象。这时，应将变压器停止运行，进行检修。(4)音响中夹有放电的"吱吱"声时，可能是变压器器身或套管发生表面局部放电。如果是套管的问题，在气候恶劣或夜间时，还可见到电晕辉光或蓝色、紫色的小火花，此时，应清理套管表面的脏污，再涂上硅油或硅脂等涂料。此时，要停下变压器，检查铁芯接地与各带电部位对地的距离是否符合要求。(5)音响中夹有连续的、有规律的撞击或摩擦声时，可能是变压器某些部件因铁芯振动而造成机械接触，或者是因为静电放电引起的异常响声，而各种测量表计指示和温度均无反应，这类响声虽然异常，但对运行无大危害，不必立即停止运行，可在计划检修时予以排除。2温度异常变压器在负荷和散热条件、环境温度都不变的情况下，较原来同条件时的温度高，并有不断升高的趋势，也是变压器温度异常升高，与超极限温度升高同样是变压器故障象征。引起温度异常升高的原因有：①变压器匝间、层间、股间短路；②变压器铁芯局部短路；③因漏磁或涡流引起油箱、箱盖等发热；④长期过负荷运行，事故过负荷；⑤散热条件恶化等。运行时发现变压器温度异常，应先查明原因后，再采取相应的措施予以排除，把温度降下来，如果是变压器内部故障引起的，应停止运行，进行检修。3喷油爆炸喷油爆炸的原因是变压器内部的故障短路电流和高温电弧使变压器油迅速老化，而继电保护装置又未能及时切断电源，使故障较长时间持续存在，使箱体内部压力持续增长，高压的油气从防爆管或箱体其它强度薄弱之处喷出形成事故。(1)绝缘损坏：匝间短路等局部过热使绝缘损坏；变压器进水使绝缘受潮损坏；雷击等过电压使绝缘损坏等导致内部短路的基本因素。(2)断线产生电弧：线组导线焊接不良、引线连接松动等因素在大电流冲击下可能造成断线，断点处产生高温电弧使油气化促使内部压力增高。(3)调压分接开关故障：配电变压器高压绕组的调压段线圈是经分接开关连接在一起的，分接开关触头串接在高压绕组回路中，和绕组一起通过负荷电流和短路电流，如分接开关动静触头发热，跳火起弧，使调压段线圈短路。4严重漏油变压器运行中渗漏油现象比较普遍，