電感的工作原理和作用
發布時間:2018-09-30 責任編輯:xueqi
【導讀】以下是電工必備的基礎知識:什麼是電感,電感的具體作用有哪些,電感的分類,電感的主要特性參數,常用電感線圈,電感的型號、規格及命名等,一起來看看吧。
一、 電感器的定義
1.1 電感的定義:
電感是導線內通過交流電流時,在導線的內部及其周圍產生交變磁通,導線的磁通量與生產此磁通的電流之比。
當電感中通過直流電流時,其周圍隻呈現固定的磁力線,不隨時間而變化;可是當在線圈中通過交流電流時,其周圍將呈現出隨時間而變化的磁力線。根據法拉弟電磁 感應定律---磁生電來分析,變化的磁力線在線圈兩端會產生感應電勢,此感應電勢相當於一個“新電源”。當形成閉合回路時,此感應電勢就要產生感應電流。 由(you)楞(leng)次(ci)定(ding)律(lv)知(zhi)道(dao)感(gan)應(ying)電(dian)流(liu)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)力(li)線(xian)總(zong)量(liang)要(yao)力(li)圖(tu)阻(zu)止(zhi)原(yuan)來(lai)磁(ci)力(li)線(xian)的(de)變(bian)化(hua)的(de)。由(you)於(yu)原(yuan)來(lai)磁(ci)力(li)線(xian)變(bian)化(hua)來(lai)源(yuan)於(yu)外(wai)加(jia)交(jiao)變(bian)電(dian)源(yuan)的(de)變(bian)化(hua),故(gu)從(cong)客(ke)觀(guan)效(xiao)果(guo)看(kan),電(dian)感(gan)線(xian)圈(quan)有(you)阻(zu)止(zhi) 交流電路中電流變化的特性。電感線圈有與力學中的慣性相類似的特性,在電學上取名為“自感應”,通常在拉開閘刀開關或接通閘刀開關的瞬間,會發生火花,這就是自感現象產生很高的感應電勢所造成的。
總(zong)之(zhi),當(dang)電(dian)感(gan)線(xian)圈(quan)接(jie)到(dao)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)上(shang)時(shi),線(xian)圈(quan)內(nei)部(bu)的(de)磁(ci)力(li)線(xian)將(jiang)隨(sui)電(dian)流(liu)的(de)交(jiao)變(bian)而(er)時(shi)刻(ke)在(zai)變(bian)化(hua)著(zhe),致(zhi)使(shi)線(xian)圈(quan)不(bu)斷(duan)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)。這(zhe)種(zhong)因(yin)線(xian)圈(quan)本(ben)身(shen)電(dian)流(liu)的(de)變(bian)化(hua)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)動(dong)勢(shi) ,稱為“自感電動勢”。
由此可見,電感量隻是一個與線圈的圈數、大小形狀和介質有關的一個參量,它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關。
電感的具體作用:
1、在DCDC轉換的時候,電源輸入和DCDC芯片之間常接著一個22uh的功率電感,
一,扼流:在低頻電路用來阻止低頻交流電;脈動直流電到純直流電路;它常用在整流電路輸出端兩個濾波電容的中間,扼流圈與電容組成Π式濾波電路。在高頻電路:是防止高頻電流流向低頻端,在老式再生式收音機中的高頻扼流圈 。得到應用。
二,濾波:和上述理論相同;也是阻止整流後的脈動直流電流流向純直流電路由扼流圈(為簡化電路,降低成本,用純電阻替帶扼流圈)兩個電容(電解電容)組成派式濾波電路。利用電容充放電作用和扼 流圈通直流電,阻擋交流電特性來完成平滑直流電而得到純正的直流電。
三,震蕩:我們說整流是把交流電變成直流電,那麼震蕩就是把直流電變成交流電的反過程。我們把完成這一過程的電路叫作“震蕩器”。震蕩器的波形:有正旋波,鋸齒波,梯形波,方波,矩形波,尖峰波。。。頻率由幾HZ-幾十GHZ.在有線電,無線電領域應用非常廣泛。
1.2 電感線圈與變壓器
電感線圈:導線中有電流時,其周圍即建立磁場。通常我們把導線繞成線圈,以增強線圈內部的磁場。 電感線圈就是據此把導線(漆包線、紗包或裸導線)一圈靠一圈(導線間彼此互相絕緣)地繞在絕緣管(絕緣體、鐵芯或磁芯)上製成的。一般情況,電感線圈隻有一個繞組。
變壓器:dianganxianquanzhongliuguobianhuadedianliushi,budanzaizishenliangduanchanshengganyingdianya,erqienengshifujindexianquanzhongchanshengganyingdianya,zheyixianxiangjiaohugan。lianggebicibulianjiedanyoukaojin,xianghujiancunzaidianciganyingdexianquanyibanjiaobianyaqi。
1.3 電感的符號與單位
電感符號:L

電感單位:亨 (H)、毫亨(mH)、微亨 (uH),1H=103mH=106uH。
電感量的標稱:直標式、色環標式、無標式
電感方向性:無方向
檢查電感好壞方法:用電感測量儀測量其電感量;用萬用表測量其通斷,理想的電感電阻很小,近乎為零。
1.4 電感的分類:
按 電感形式 分類:固定電感、可變電感。
按導磁體性質分類:空芯線圈、鐵氧體線圈、鐵芯線圈、銅芯線圈。
按 工作性質 分類:天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、陷波線圈、偏轉線圈。
按 繞線結構 分類:單層線圈、多層線圈、蜂房式線圈。
按 工作頻率 分類:高頻線圈、低頻線圈。
按 結構特點 分類:磁芯線圈、可變電感線圈、色碼電感線圈、無磁芯線圈等。
二、 電感的作用
基本作用:濾波、振蕩、延遲、陷波等。
形象說法:“通直流,阻交流”
細化解說:在電子線路中,電感線圈對交流有限流作用,它與電阻器或電容器能組成高通或低通濾波器、移相電路及諧振電路等;變壓器可以進行交流耦合、變壓、變流和阻抗變換等。
由感抗XL=2πfL 知,電感L越大,頻率f越高,感抗就越大。該電感器兩端電壓的大小與電感L成正比,還與電流變化速度△i/△t成正比,這關係也可用下式表示:
電感線圈也是一個儲能元件,它以磁的形式儲存電能,儲存的電能大小可用下式表示:WL=1/2 Li2 。
可見,線圈電感量越大,流過越大,儲存的電能也就越多。
電 感在電路最常見的作用就是與電容一起,組成LC濾波電路。我們已經知道,電容具有“阻直流,通交流”的本領,而電感則有“通直流,阻交流”的功能。如果把 伴有許多幹擾信號的直流電通過LC濾波電路(如圖),那麼,交流幹擾信號將被電容變成熱能消耗掉;變得比較純淨的直流電流通過電感時,其中的交流幹擾信號 也被變成磁感和熱能,頻率較高的最容易被電感阻抗,這就可以抑製較高頻率的幹擾信號。

LC濾波電路
在 線xian路lu板ban電dian源yuan部bu分fen的de電dian感gan一yi般ban是shi由you線xian徑jing非fei常chang粗cu的de漆qi包bao線xian環huan繞rao在zai塗tu有you各ge種zhong顏yan色se的de圓yuan形xing磁ci芯xin上shang。而er且qie附fu近jin一yi般ban有you幾ji個ge高gao大da的de濾lv波bo鋁lv電dian解jie電dian容rong,這zhe二er者zhe組zu成cheng的de就jiu是shi上shang述shu的de LC濾波電路。另外,線路板還大量采用“蛇行線+貼片鉭電容”來組成LC電路,因為蛇行線在電路板上來回折行,也可以看作一個小電感。
三、 電感的主要特性參數
2.1 電感量L
電感量L表示線圈本身固有特性,與電流大小無關。除專門的電感線圈(色碼電感)外,電感量一般不專門標注在線圈上,而以特定的名稱標注。
2.2 感抗XL
電感線圈對交流電流阻礙作用的大小稱感抗XL,單位是歐姆。它與電感量L和交流電頻率f的關係為XL=2πfL
2.3 品質因素Q
品 質因素Q是表示線圈質量的一個物理量,Q為感抗XL與其等效的電阻的比值,即:Q=XL/R。線圈的Q值愈高,回路的損耗愈小。線圈的Q值與導線的直流電 阻,骨架的介質損耗,屏蔽罩或鐵芯引起的損耗,高頻趨膚效應的影響等因素有關。線圈的Q值通常為幾十到幾百。采用磁芯線圈,多股粗線圈均可提高線圈的Q 值。
2.4 分布電容
線圈的匝與匝間、線圈與屏蔽罩間、線圈與底版間存在的電容被稱為分布電容。分布電容的存在使線圈的Q值減小,穩定性變差,因而線圈的分布電容越小越好。采用分段繞法可減少分布電容。
2.5 允許誤差:電感量實際值與標稱之差除以標稱值所得的百分數。
2.6 標稱電流:指線圈允許通過的電流大小,通常用字母A、B、C、D、E分別表示,標稱電流值為50mA 、150mA 、300mA 、700mA 、1600mA 。
四、常用電感線圈
3.1 單層線圈
單層線圈是用絕緣導線一圈挨一圈地繞在紙筒或膠木骨架上。如晶體管收音機中波天線線圈。
3.2 蜂房式線圈
ruguosuoraozhidexianquan,qipingmianbuyuxuanzhuanmianpingxing,ershixiangjiaochengyidingdejiaodu,zhezhongxianquanchengweifengfangshixianquan。erqixuanzhuanyizhou,daoxianlaihuiwanzhedecishu,changchengweizhedianshu。fengfangshiraofadeyoudianshitijixiao,fenbudianrongxiao,erqiedianganliangda。fengfangshixianquandoushiliyongfengfangraoxianjilairaozhi,zhedianyueduo,fenbudianrongyuexiao
3.3 鐵氧體磁芯和鐵粉芯線圈
線圈的電感量大小與有無磁芯有關。在空芯線圈中插入鐵氧體磁芯,可增加電感量和提高線圈的品質因素。
3.4 銅芯線圈
銅芯線圈在超短波範圍應用較多,利用旋動銅芯在線圈中的位置來改變電感量,這種調整比較方便、耐用。
3.5 色碼電感線圈
是一種高頻電感線圈,它是在磁芯上繞上一些漆包線後再用環氧樹脂或塑料封裝而成。它的工作頻率為10KHz至200MHz,電感量一般在0.1uH到3300uH之間。色碼電感器是具有固定電感量的電感器,其電感量標誌方法同電阻一樣以色環來標記。其單位為uH。
3.6 阻流圈(扼流圈)
限製交流電通過的線圈稱阻流圈,分高頻阻流圈和低頻阻流圈。
3.7 偏轉線圈
偏轉線圈是電視機掃描電路輸出級的負載,偏轉線圈要求:偏轉靈敏度高、磁場均勻、Q值高、體積小、價格低。
五、電感的型號、規格及命名
國內外有眾多的電感生產廠家,其中名牌廠家有SAMUNG、PHI、TDK、AVX、VISHAY、NEC、KEMET、ROHM等。
5.1 片狀電感
電感量:10NH~1MH
材料:鐵氧體 繞線型 陶瓷疊層
精度: J=±5% K=±10% M=±20%
尺寸: 0402 0603 0805 1008 1206 1210 1812 1008=2.5mm*2.0mm 1210=3.2mm*2.5mm
個別示意圖:貼片繞線電感 貼片疊層電感

5.2 功率電感
電感量:1NH~20MH
帶屏蔽、不帶屏蔽
尺寸:SMD43、SMD54、SMD73、SMD75、SMD104、SMD105;RH73/RH74/RH104R/RH105R/RH124;CD43/54/73/75/104/105;
個別示意圖: 貼片功率電感 屏蔽式功率電感

5.3 片狀磁珠
種類:CBG(普通型) 阻抗:5Ω~3KΩ
CBH(大電流) 阻抗:30Ω~120Ω
CBY(尖峰型) 阻抗:5Ω~2KΩ
個別示意圖: 貼片磁珠 貼片大電流磁珠

規格:0402/0603/0805/1206/1210/1806(貼片磁珠)
規格:SMB302520/SMB403025/SMB853025(貼片大電流磁珠)
5.4 插件磁珠
規格:RH3.5

5.5 色環電感
電感量:0.1uH~22MH
尺寸:0204、0307、0410、0512
豆形電感:0.1uH~22MH
尺寸:0405、0606、0607、0909、0910
精度:J=±5% K=±10% M=±20%
精度:J=±5% K=±10% M=±20%
插件的色環電感 讀法:同色環電阻的標示

5.6 立式電感
電感量:0.1uH~3MH
規格:PK0455/PK0608/PK0810/PK0912
5.7軸向濾波電感
規格:LGC0410/LGC0513/LGC0616/LGC1019
電感量:0.1uH-10mH。
額定電流:65mA~10A。
Q值高,價位一般較低,自諧振頻率高。
5.8 磁環電感
規格:TC3026/TC3726/TC4426/TC5026
尺寸(單位mm):3.25~15.88
5.9 空氣芯電感
空 氣(qi)芯(xin)電(dian)感(gan)為(wei)了(le)取(qu)得(de)較(jiao)大(da)的(de)電(dian)感(gan)值(zhi),往(wang)往(wang)要(yao)用(yong)較(jiao)多(duo)的(de)漆(qi)包(bao)線(xian)繞(rao)成(cheng),而(er)為(wei)了(le)減(jian)少(shao)電(dian)感(gan)本(ben)身(shen)的(de)線(xian)路(lu)電(dian)阻(zu)對(dui)直(zhi)流(liu)電(dian)流(liu)的(de)影(ying)響(xiang),要(yao)采(cai)用(yong)線(xian)徑(jing)較(jiao)粗(cu)的(de)漆(qi)包(bao)線(xian)。但(dan)在(zai)一(yi)些(xie)體(ti)積(ji)較(jiao)少(shao)的(de) 產chan品pin中zhong,采cai用yong很hen重zhong很hen大da的de空kong氣qi芯xin電dian感gan不bu太tai現xian實shi,不bu但dan增zeng加jia成cheng本ben,而er且qie限xian製zhi了le產chan品pin的de體ti積ji。為wei了le提ti高gao電dian感gan值zhi而er保bao持chi較jiao輕qing的de重zhong量liang,我wo們men可ke以yi在zai空kong氣qi芯xin電dian感gan中zhong插cha入ru磁ci心xin、鐵 心,提高電感的自感能力,借此提高電感值。目前,在計算機中,絕大部分是磁心電感。
六、 常見的磁芯磁環
鐵粉芯係列
材 質有:-2材(紅/透明)、-8材(黃/紅)、-18材(綠/紅)、-26材(黃/白)、-28材(灰/綠)、-33材(灰/黃)、-38材(灰/ 黑)、-40材(綠/黃)、-45材(黑色)、-52材(綠/藍);尺寸:外徑大小從30到400D(注解:外徑從7.8mm到102mm)。
鐵矽鋁係列
主要u值有:60、75、90、125;尺寸:外徑大小從3.5mm到77.8mm。
兩種產品的規格除了主要的環形外,另有E形(xing),棒(bang)形(xing)等(deng),還(hai)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)客(ke)戶(hu)提(ti)供(gong)的(de)各(ge)項(xiang)參(can)數(shu)定(ding)做(zuo)。它(ta)們(men)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)計(ji)算(suan)機(ji)主(zhu)機(ji)板(ban),計(ji)算(suan)機(ji)電(dian)源(yuan),電(dian)源(yuan)供(gong)應(ying)器(qi),手(shou)機(ji)充(chong)電(dian)器(qi),燈(deng)飾(shi)變(bian)壓(ya)調(tiao)光(guang)器(qi),不(bu)間(jian)斷(duan)電(dian)源(yuan)(UPS),各種家用電器控製板等。
七、電感在使用過程中要注意的事項
7.1電感使用的場合
潮濕與幹燥、環境溫度的高低、高頻或低頻環境、要讓電感表現的是感性,還是阻抗特性等,都要注意。
7.2電感的頻率特性
在低頻時,電感一般呈現電感特性,既隻起蓄能,濾高頻的特性。
但在高頻時,它的阻抗特性表現的很明顯。有耗能發熱,感性效應降低等現象。不同的電感的高頻特性都不一樣。
下麵就鐵氧體材料的電感加以解說:
鐵 氧(yang)體(ti)材(cai)料(liao)是(shi)鐵(tie)鎂(mei)合(he)金(jin)或(huo)鐵(tie)鎳(nie)合(he)金(jin),這(zhe)種(zhong)材(cai)料(liao)具(ju)有(you)很(hen)高(gao)的(de)導(dao)磁(ci)率(lv),他(ta)可(ke)以(yi)是(shi)電(dian)感(gan)的(de)線(xian)圈(quan)繞(rao)組(zu)之(zhi)間(jian)在(zai)高(gao)頻(pin)高(gao)阻(zu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)容(rong)最(zui)小(xiao)。鐵(tie)氧(yang)體(ti)材(cai)料(liao)通(tong)常(chang)在(zai)高(gao)頻(pin)情(qing)況(kuang)下(xia)應(ying) 用yong,因yin為wei在zai低di頻pin時shi他ta們men主zhu要yao程cheng電dian感gan特te性xing,使shi得de線xian上shang的de損sun耗hao很hen小xiao。在zai高gao頻pin情qing況kuang下xia,他ta們men主zhu要yao呈cheng電dian抗kang特te性xing比bi並bing且qie隨sui頻pin率lv改gai變bian。實shi際ji應ying用yong中zhong,鐵tie氧yang體ti材cai料liao是shi作zuo為wei射she頻pin電dian路lu的de 高(gao)頻(pin)衰(shuai)減(jian)器(qi)使(shi)用(yong)的(de)。實(shi)際(ji)上(shang),鐵(tie)氧(yang)體(ti)較(jiao)好(hao)的(de)等(deng)效(xiao)於(yu)電(dian)阻(zu)以(yi)及(ji)電(dian)感(gan)的(de)並(bing)聯(lian),低(di)頻(pin)下(xia)電(dian)阻(zu)被(bei)電(dian)感(gan)短(duan)路(lu),高(gao)頻(pin)下(xia)電(dian)感(gan)阻(zu)抗(kang)變(bian)得(de)相(xiang)當(dang)高(gao),以(yi)至(zhi)於(yu)電(dian)流(liu)全(quan)部(bu)通(tong)過(guo)電(dian)阻(zu)。鐵(tie)氧(yang)體(ti)是(shi) 一個消耗裝置,高頻能量在上麵轉化為熱能,這是由他的電阻特性決定的。
7.3 電感設計要承受的最大電流,及相應的發熱情況。
7.4 使用磁環時,對照上麵的磁環部分,找出對應的L值,對應材料的使用範圍。
7.5注意導線(漆包線、紗包或裸導線),常用的漆包線。要找出最適合的線經。
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