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常见问答

电感器-电感线圈
发布时间:2019-02-20浏览次数:0

电感器电感线圈)和变压器均是用绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)绕制而成的电磁感应元件,也是电子电路中常用的元器件之一,相关产品如共模滤波器等。

 

自感与互感

自感

  当线圈中有电流通过时,线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时,其周围的磁场也产生相应的变化,此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势(感生电动势)(电动势用以表示有源元件理想电源的端电压),这就是自感。

互感

  两个电感线圈相互靠近时,一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈,这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度,利用此原理制成的元件叫做互感器。

 

最小值与最大值

  电感L的最小值由所需维持的最小负载电流的要求来决定。流过电感L的电流分为连续和不连续两种工作情况。不管是哪种情况,只要是输入、输出电压保持不变,则电流波形的斜率也不会因为负载电流的减小而改变。

 

  如果负载电流I。逐渐减小,在电感L中的波动电流最小值刚好为零时,定义为临界电流Ioc则Ioc应等于电流峰一峰值的-半,即

 

  Ioc=1/2△iL

 

  当Io<ioc时,il将进人不连续状态io≥ioc时il为连续状态。< p="" style="word-wrap: break-word;">

 

  单端正激式转换器的闭环控制电路如图所示。图中Cc为去磁复位绕组△的分布电容。连续状态的传递函数有两个极点;不连续状态的传递函数只有一个极点,如果想在状态转换过程中都能稳定地工作,就必须要进行小心细致的设计。

 

  单端正激式转换器的闭环控制电路

 

  L值的另一个限制因素将出现在应用于多组输出电压的情况。因为控制环只与-个相关的输出端闭环,当此输出端电流低于临界值时,占空比将减少以保持此输出端的电压不变。对于其他的辅助输出端,假定其所带的是恒定负载,在上述占空比下降的情况下,其电压也下降。很明显这不是所希望的,因此在多组输出电压时,为了保持辅助输出电压不变,电感L的值应大于所需的最小值。也就是说,如果辅助电压要保持在一定的波动范围内时,则主输出的电感必须一直超过临界值,即一直在连续状态。

 

  电感的最大值一般受效率、体积和造价的限制,带直流电流运行的大电感的造价是昂贵的。从J眭能上来看,电感L过大将使调节系统的反应速度减慢。因为过大的L在负载出现较大的瞬态变化时限制了输出电流的最大变化率。

 

电感器的作用与电路图形符号

  (一)电感器的电路图形符号

 

  电感器是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制成的一组串联的同轴线匝,它在电路中用字母"L"表示,左图是其电路图形符号,右图是实物图。

      (二)电感器的作用

 

  电感器的主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路。

 

变压器的作用及电路图形符号

变压器的电路图形符号

  变压器是利用电感器的电磁感应原理制成的部件。在电路中用字母"T"(旧标准为"B")表示,其电路图形符号如右图所示。

变压器的作用

  变压器是利用其一次(初级)、二次(次级)绕组之间圈数(匝数)比的不同来改变电压比或电流比,实现电能或信号的传输与分配。其主要有降低交流电压、提升交流电压、信号耦合、变换阻抗、隔离等作用。

 

电感器的结构与特点

  电感器一般由骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁芯或铁芯等组成。

 

  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,再将磁芯或铜芯、铜芯等装入骨架的内腔,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芯上。

 

  空心电感器(也称脱胎线圈或空心线圈,多用于高频电路中)不用磁芯、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。

 

  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。

 

  3.磁芯与磁棒 磁芯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,如右图所示。

 

  4.铁芯 铁芯材料主要有硅钢片、坡莫合金等,其外形多为"E"型。

 

  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芯等密封起来。封装材料采用塑料或环氧树脂等。

 

小型固定电感器

  小型固定电感器通常是用漆包线在磁芯上直接绕制而成,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。

 

  1.立式密封固定电感器 立式密封固定电感器采用同向型引脚,国产电感量范围为0.1~2200μH(直标在外壳上),额定工作电流为0.05~1.6A,误差范围为±5%~±10%,进口的电感量,电流量范围更大,误差则更小。进口有TDK系列色码电感器,其电感量用色点标在电感器表面。

 

  2.卧式密封固定电感器 卧式密封固定电感器采用轴向型引脚,国产有LG1.LGA、LGX等系列。

 

  LG1系列电感器的电感量范围为0.1~22000μH(直标在外壳上),额定工作电流为0.05~1.6A,误差范围为±5%~±10%。

 

  LGA系列电感器采用超小型结构,外形与1/2W色环电阻器相似,其电感量范围为0.22~100μH(用色环标在外壳上),额定电流为0.09~0.4A。

 

  LGX系列色码电感器也为小型封装结构,其电感量范围为0.1~10000μH,额定电流分为50mA、150mA、300mA和1.6A四种规格。

 

可调电感器

  常用的可调电感器有半导体收音机用振荡线圈、电视机用行振荡线圈、行线性线圈、中频陷波线圈、音响用频率补偿线圈、阻波线圈等,如右图所示。

      1.半导体收音机用振荡线圈 此振荡线圈在半导体收音机中与可变电容器等组成本机振荡电路,用来产生一个输入调谐电路接收的电台信号高出465kHz的本振信号。其外部为金属屏蔽罩,内部由尼龙衬架、工字形磁心、磁帽及引脚座等构成,在工字磁心上有用高强度漆包线绕制的绕组。磁帽装在屏蔽罩内的尼龙架上,可以上下旋转动,通过改变它与线圈的距离来改变线圈的电感量。电视机中频陷波线圈的内部结构与振荡线圈相似,只是磁帽可调磁心。

 

  2.电视机用行振荡线圈 行振荡线圈用在早期的黑白电视机中,它与外围的阻容元件及行振荡晶体管等组成自激振荡电路(三点式振荡器或间歇振荡器、多谐振荡器),用来产生频率为15625HZ的的矩形脉冲电压信号。该线圈的磁心中心有方孔,行同步调节旋钮直接插入方孔内,旋动行同步调节旋钮,即可改变磁心与线圈之间的相对距离,从而改变线圈的电感量,使行振荡频率保持为15625HZ,与自动频率控制电路(AFC)送入的行同步脉冲产生同步振荡。

 

  3.行线性线圈 行线性线圈是一种非线性磁饱和电感线圈(其电感量随着电流的增大而减小),它一般串联在行偏转线圈回路中,利用其磁饱和特性来补偿图像的线性畸变。

 

  行线性线圈是用漆包线在"工"字型铁氧体高频磁心或铁氧体磁棒上绕制而成,线圈的旁边装有可调节的永久磁铁。通过改变永久磁铁与线圈的相对位置来改变线圈电感量的大小,从而达到线性补偿的目的。

 

偏转线圈

  偏转线圈是电视机显像管的附属部件,它包括行偏转线圈和场偏转线圈,均套在显像管的管颈(锥体部位)上,用来控制电子束的扫描运动方向。行偏转线圈控制电子束作水平方向扫描,场偏转线圈控制电子束作垂直方向扫描。右图是偏转线圈的外形及结构。

 

阻流电感器

  阻流电感器是指在电路中用以阻塞交流电流通路的电感线圈,它分为高频阻流线圈和低频阻流线圈。

 

  1.高频阻流线圈 高频阻流线圈也称高频扼流线圈,它用来阻止高频交流电流通过。

 

  高频阻流线圈工作在高频电路中,多用采空心或铁氧体高频磁心,骨架用陶瓷材料或塑料制成,线圈采用蜂房式分段绕制或多层平绕分段绕制。

 

  2.低频阻流线圈 低频阻流线圈也称低频扼流圈,它应用于电流电路、音频电路或场输出等电路,其作用是阻止低频交流电流通过。

 

  通常,将用在音频电路中的低频阻流线圈称为音频阻流圈,将用在场输出电路中的低频阻流线圈称为场阻流圈,将用在电流滤波电路中的低频阻流线圈称为滤波阻流圈。

 

  低频阻流圈一般采用"E"形硅钢片铁心(俗称矽钢片铁心)、坡莫合金铁心或铁淦氧磁心。为防止通过较大直流电流引起磁饱和,安装时在铁心中要留有适当空隙。

 

变压器的结构与特点

  变压器的结构:

 

  变压器一般由导电材料、磁性材料和绝缘材料三部分组成。

 

  1.导电材料 变压器的导电材料主要是各种上强度较高的漆包线,只有在调谐用高频变压器中使用纱包线。

 

  2.磁性材料电源变压器和低频变压器中使用的磁性材料以硅钢片为主。中频变压器、脉冲变压器、振荡变压器等使用的磁性材料以铁氧体磁材为主。

 

  3.绝缘材料 变压器的绝缘材料除骨架外,还有层间绝缘材料及浸渍材料(绝缘漆)等。

电源变压器

  电源变压器的主要用用是升压(提升交流电压)或降压(降低交流电压),升压变压器的一次(初级)绕组较二次(次级)绕组的圈数(匝数)少,而降压变压器的一次绕组较二次绕组的圈数多。稳压电源和各种家电产品中使用的变压器均属于降压电源变压器。

 

  电源变压器有"E"型电源变压器、"C"型电源变压器和环型电源变压器之分。

 

  1."E"型电源变压器 "E"型电源变压器的铁心是用硅钢片交叠而成。其缺点是磁路中的气隙较大,效率较低,工作时电噪声较大。优点是成体低廉。

 

  2."C"型电源变压器 "C"型电源变压器的铁心是由两块形状相同的"C"型铁心(由冷轧硅钢带制成)对手地而成,与"E"型电源变压器相比,其磁路中气隙较小,性能有所提高。

 

  3.环型电源变压器 环型电源变压器的铁心是由冷轧硅钢带卷绕而成,磁路中无气隙,漏磁极小,工作时电噪声较小。

低频变压器

  低频变压器用来传磅信号电压和信号功率,还可实现电路之间的阻抗匹配,对直流电具有隔离作用。它分为级间耦合变压器、输入变压器和输出变压器,外形均于电源变压器相似。

 

  1.极间耦合变压器 级间耦合变压器用在两级音频放大电路之间,作为耦合元件,将前级放大电路的输出信号传送至后一级,并作适当的阻抗变换。

 

  2.输入变压器 在早期的半导体收音机中,音频推动级和功率放大级之间使用的变压器为输入变压器,起信号耦合、传输作用,也称为推动变压器。

 

  输入变压器有单端输入式和推挽输入式。若推动电路为单端电路,则输入变压器也为单端输入式变压器;若推动电路为推挽电路,则输入变压器也为推挽输入式变压器。

 

  3.输出变压器 输出变压器接在功率放大器的输出电路与扬声器之间,主要起信号传输和阻抗匹配的作用。

 

  输出变压器也分为单端输出变压器和推挽输出变压器两种。

高频变压器

  常用的高频变压器有黑白电视机中的天线阻抗变换器和半导体收音机中的天线线圈等。

 

  1.阻抗变换器 黑白电视机上使用的天线阻抗变换器是用双根塑皮绝缘导线(塑胶线)并绕在具有高导磁率的双孔磁心上构成的。

 

  阻抗变换器两绕组的圈数虽相同,但因其输入端是两个线圈串联,阻抗增大一倍;而输出端是两个线圈并联,阻抗减小一半。所以,其总的阻抗变换比为4∶1(将300Ω平衡输入信号变换为75Ω不平衡输出信号)。

 

  2.天线线圈 收音机的天线线圈也称磁性天线,它是由两相邻而又相互独立的一次(初级)、二次(次级)绕组套在同一磁棒上构成的,如右图所示。磁棒有圆形长方形两种外形。

 

  中波磁棒采用锰锌铁氧体材料,其晶粒呈黑色;短波磁棒采用镍锌铁氧体材料,其晶粒呈棕色。

 

  线圈一般用多股或单股纱包线绕制在略粗于磁棒的绝缘纸管上,绕好后再套在磁棒上。

中频变压器

  1.中频变压器的结构 中频变压器俗称"中周",应用在收音机或黑白电视机中。

 

  中频变压器属于可调磁心变压器,外形与收音机的振荡线圈相似,它也由屏蔽外壳、磁帽(或磁心)、尼龙支架、"工"字磁心、引脚架等组成。

 

  2.中频变压器的作用 中频变压器是半导体收音机和黑白电视机中的主要选频元件,在电路中起信号耦合和选频等作用,调节其磁心,改变线圈的电感量,即可改变中频信号的灵敏度选择性及通频带。

 

  收音机中的中频变压器分为调频用中频变压器和调幅用中频变压器,黑白电视机中的中频变压器分为图像部分中频变压器和伴音部分中频变压器。不同规格、不同型号的中频变压器不能直接互换使用。

脉冲变压器

  脉冲变压器用于各种脉冲电路中,其工作电压、电流等均为非正弦脉冲波。常用的脉冲变压器有电视机的行输出变压器、行推动变压器、开关变压器、电子点火器的脉冲变压器、臭氧发生器的脉冲变压器等。

 

  1.行输出变压器 行输出变压器简称FBT或行回扫变压器,是电视机中的主要部件,它属于升压式变压器,用来产生显像管所需的各种上工作电压(例如阳极高压、加速极电压、聚焦极电压等),有的电视机中行输出变压器还为整机其它电路提供工作电压。

 

  黑白电视机用行输出变压器一般由"U"型磁心、低压线圈、高压线圈、外壳、高压整流硅堆、高压线、高压帽、灌封材料、引脚等组成,它又分为分立式(非密封式、高压线圈和高压硅堆可以取下)和一体化式(全密封式)两种结构。

 

  彩色电视机用行输出变压器在一体化黑白电视机行输出变压器的基础上增加了聚焦电位器、加速极电压调节电位器、聚焦电源线、加速极供电线及分压电路。

 

  2.行推动变压器 行推动变压器也称行激励变压器,它接在行推动电路与行输出电路之间,起信号耦合、阻抗变换、隔离及缓冲等作用,控制着行输出管的工作状态。

 

  行推动变压器由"E"型铁心(或磁心)骨架及一次(初级)、二次(次级)绕组等构成。

 

  3.开关变压器 彩色电视机开关稳压电源电路中使用的开关变压器,属于脉冲电路用振荡变压器。其主要作用是向负载电路提供能量(即为整机各电路提供工作电压),实现输入、输出电路之间的隔离。

 

  开关变压器采用"EI"型或"EE"型、"EC"型等高导磁率磁心,其一次(初级)绕组为储能绕组,用来向开关管集电极供电。自激式开关电源的开关变压器一次绕组还包含正反馈绕组或取样绕组,用来提供正反馈电压或取样电压。它既是开关电源的开关变压器一次绕组还包含自馈电绕组,用来开关振荡集成电路提供工作电压。开关变压器二次(次级)侧有多组电能释放绕组,可产生多路脉冲电压,经整流、滤波后供给电视机各有关电路。

自耦变压器

  自耦变压器的绕组为有抽头的一组线圈,其输入端和输出端之间有电的直接联系,不能隔离为两个独立部分。当输入端同时有直流电和交流电通过时,输出端无法将直流成分滤除而单独输出交流电(即不具备隔直流作用)。

隔离变压器

  隔离变压器的主要作用是隔离电源、切断干扰源的耦合通路和传输通道,其一次、二次绕组的匝数比(即变压比)等于1。

 

  它分为电源隔离变压器和干扰隔离变压器。

 

  1.源隔离变压器 电源隔离变压器是具有"安全隔离"作用的1∶1电源变压器,一般作为彩色电视机的维修设备。

 

  彩色电视机的底板多数带电,在维修时若将彩色电视机与220V交流电源之间接入一只隔离变压器后,彩色电视机即呈"悬浮"供电状态。当人体偶尔触及隔离变压二次侧(次级)的任一端时,均不会发生触电事故(人体不能同时触及隔离变压器二次测的两个接线端,否则会形成闭合回路,发生触电事故)。

 

  2.干扰隔离变压器 干扰隔离变压器是具有噪声干扰抑制作用的变压器,它可以使两个有联系的电路相互独立,不能形成回路,从而有效地切断干扰信号的通路,使干扰信号无法从一个电路进入另一个电路。

振荡变压器

  有些仪器仪表和电子控制设备上用于正弦波电路中的振荡变压器与脉冲电路中使用的振荡变压器不同,其主要作用是电压器变换和阻抗变换,两者不能互换使用。

恒压变压器

  恒压变压器是根据铁磁谐振原理制成的一种交流稳压变压器,它具有稳压、抗干扰和自动短路保护等功能。当输入电压(电网电压)在-20%~+10%范围内变化时,其输出电压的变化不超过±1%。即使恒压变压器输出输端出现短路故障时,在30min内也不会出现任何损坏。

 

  恒压变压器在使用时,只要接上整流桥堆和滤波电容,即可构成直流稳压电源,可省去其余的稳压电路。

 

变压器的种类

  变压器可以根据其工作频率、用途及铁心形状等进行分类。

按工作频率分类

  变压器按工作频率可分为高频变压器、中频变压器和低频变压器。

按用途分类

  变压器按其用途可分为电源变压器、音频变压器、脉冲变压器、恒压变压器、耦合变压器、自耦变压器、隔离变压器等多种。

按铁心或磁心形状分类

  变压器按铁心(磁心)形状可分为"E"型变压器、"C"型变压器和环型变压器。

 

电感器的种类

按结构分类

  电感器按其结构的不同可分为线绕式电感器和非线绕式电感器(多层片状、印刷电感等),还可分为固定式电感器和可调式电感器。

 

  按贴装方式分:有贴片式电感器,插件式电感器。同时对电感器有外部屏蔽的成为屏蔽电感器,线圈裸露的一般称为非屏蔽电感器。 固定式电感器又分为空心电子表感器、磁心电感器、铁心电感器等,根据其结构外形和引脚方式还可分为立式同向引脚电感器、卧式轴向引脚电感器、大中型电感器、小巧玲珑型电感器和片状电感器等。

 

  可调式电感器又分为磁心可调电感器、铜心可调电感器、滑动接点可调电感器、串联互感可调电感器和多抽头可调电感器。

按工作频率分类

  电感按工作频率可分为高频电感器、中频电感器和低频电感器。

 

  空心电感器、磁心电感器和铜心电感器一般为中频或高频电感器,而铁心电感器多数为低频电感器。

按用途分类

  电感器按用途可分为振荡电感器、校正电感器、显像管偏转电感器、阻流电感器、滤波电感器、隔离电感器、被偿电感器等。

 

  振荡电感器又分为电视机行振荡线圈、东西枕形校正线圈等。

 

  显像管偏转电感器分为行偏转线圈和场偏转线圈。

 

  阻流电感器(也称阻流圈)分为高频阻流圈、低频阻流圈、电子镇流器用阻流圈、电视机行频阻流圈和电视机场频阻流圈等。

 

  滤波电感器分为电源(工频)滤波电感器和高频滤波电感器等。

 

电感器的主要参数

  电感器的主要参数有电感量、允许偏差、品质因数、分布电容及额定电流等。

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。

 

  电感量的基本单位是亨利(简称亨),用字母"H"表示。常用的单位还有毫亨(mH)和微亨(μH),它们之间的关系是:

 

  1H=1000mH

 

  1mH=1000μH

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%。

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。

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。

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。

 

变压器的主要参数

  变压器的主要参数有电压比、频率特性、额定功率和效率等。

电压比n

  变压器的电压比n与一次、二次绕组的匝数和电压之间的关系如下:n=V1/V2=N1/N2式中N1为变压器一次(初级)绕组,N2为二次(次级)绕组,V1为一次绕组两端的电压,V2是二次绕组两端的电压。

 

  升压变压器的电压比n小于1,降压变压器的电压比n大于1,隔离变压器的电压比等于1。

额定功率P

  此参数一般用于电源变压器。它是指电源变压器在规定的工作频率和电压下,能长期工作而不超过限定温度时的输出功率。

 

  变压器的额定功率与铁心截面积、漆包线直径等有关。变压器的铁心截面积大、漆包线直径粗,其输出功率也大。

频率特性

  频率特性是指变压器有一定有工作频率范围,不同工作频率范围的变压器,一般不能互换使用。因为变压器有其频率范围以外工作时,会出现工作时温度升高或不能正常工作等现象。

效率

  效率是指在额定负载时,变压器输出功率与输入功率的比值。该值与变压器的输出功率成正比,即变压器的输出功率越大,效率也越高;变压器的输出功率越小,效率也越低。

 

  变压器的效率值一般在60%~100%之间。


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