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八月 22 2019

电感器的工作原理及作用

  在收音机中的磁性天线线圈、简单半导体收音机中的高频扼流圈、超外差式收音机中的振荡线圈等,这些都是电感器。电感器俗称为电感线圈或简称线圈,也是一种常用的电子元器件;但它在电路中的应用相对于电阻器和电容器来说要少得多。那么具体什么是电感?其在电路中能起到什么作用?下面一起来看看:

电感器

电感器

  一、定义

  电感器(Inductor)是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件,其是根据电磁感应原理制成的器件。实际上,凡是能够产生自感、互感作用的器件,均可称为电感器。电感器的用途极为广泛,在交流电路中电感器有阻碍交流通过的能力,在电路中常被用作阻流、变压、交流耦合及负载等;当电感器和电容器配合时,可用作调谐、滤波、选频、分频等。

  最简单的电感器就是用导线空心的绕几圈,有磁芯的电感器在磁芯上用导线绕几圈。无论哪种电感器,如果结构相同,其基本特性相同,但绕的匝数不同或有无磁芯不同时,电感器的电感量的大小不同。绕线匝数越多,电感量越大,在同样匝数的情况下,线圈增加了磁芯后,电感量会增加。

  电感器在电路中具有感抗特性,感抗如同电阻一样阻碍电流流动,但是感抗与流过电感器的电流频率相关,还与电感器本身的电感量相关。电感对直流呈通路,而对于交流却呈现很大阻碍作用,通常我们称之为感抗,XL=2πfL,其中XL为电感的感抗;f为流过电感交流电的频率;L为电感的电感量。在电感量确定的前提下,f越大,感抗越大即阻碍作用越大。

电感器外形

电感器外形

  二、工作原理

  电流通过电线时,将会以电线为中心而产生同心圆形状的磁场。此时,如果将电线弯成如图中的“弹簧形”,电感器内部的磁通量将指向同一方向,从而增强。通过调整圈数,可以产生与圈数成正比的磁场。这就是电感器的原理。

  电流通过电感器会产生磁场,相反,磁场变化则会产生电流。

  (电磁感应定律)

  E = L ・(d i/d t)

  L: 电感器的自感

  E: 反电动势

电感器的原理

电感器的原理

  电感器中产生的反电动势E,与单位时间的电流变化率(di/dt)成正比,因此在一定电流持续沿同一方向流动的直流电通过时不会发生。也就是说,电感器对于直流电流没有任何作用,只对交流电起到阻碍电流的作用。利用电感器的这一性质,在交流电路中可以用作电阻(阻抗)。电感器具备的阻抗Z(单位Ω)为:

  Z=ωL=2πfL

  f为交流频率、L为电感器的自感。

  三、符号与单位

  电感符号:L

  电感单位:亨 (H)、毫亨(mH)、微亨 (uH),1H=103mH=106uH。

  电感量的标称:直标式、色环标式、无标式

  电感方向性:无方向

  检查电感好坏方法:用电感测量仪测量其电感量;用万用表测量其通断,理想的电感电阻很小,近乎为零。

电感器的图形符号

电感器的图形符号

  四、主要技术参数

  ①电感量:也称做自感系数(L),是表示电感元件自感应能力的一种物理量。L的单位为H(亨)、mH(毫亨)和μH(微亨),三者的换算关系如下:

  1H = 103mH = 106μH

  ②品质因数:是表示电感线圈品质的参数,也称做Q值或优值。Q值越高,电路的损耗越小,效率越高。

  ③分布电容:线圈匝问、线圈与地之间、线圈与屏蔽盒之间以及线圈的层间都存在着电容,这些电容统称为线圈的分布电容。分布电容的存在会使线圈的等效总损耗电阻增大,品质因数Q降低。

  ④额定电流:是指允许长时间通过线圈的最大工作电流。

  ⑤稳定性:主要指参数受温度、湿度和机械振动等影响的程度。

  五、作用

  阻流:线圈中的自感电动势总是与线圈中的电流变化相对抗。主要可分为高频阻流线圈及低频阻流线圈。

  调谐与选频:电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等,则回路的感抗与容抗也相等,于是电磁能量就在电感、电容之间来回振荡,这就是LC回路的谐振现象。谐振时由于电路的感抗与容抗等值又反向,因此回路总电流的感抗最小,电流量最大(指f=f0的交流信号),所以LC谐振电路具有选择频率的作用,能将某一频率f的交流信号选择出来。

  扼流:在低频电路用来阻止低频交流电;脉动直流电到纯直流电路;它常用在整流电路输出端两个滤波电容的中间,扼流圈与电容组成滤波电路。在高频电路:是防止高频电流流向低频端,在老式再生式收音机中的高频扼流圈得到应用。

  滤波:也是阻止整流后的脉动直流电流流向纯直流电路由扼流圈(为简化电路,降低成本,用纯电阻替带扼流圈)两个电容(电解电容)组成派式滤波电路。利用电容充放电作用和扼 流圈通直流电,阻挡交流电特性来完成平滑直流电而得到纯正的直流电。

  震荡:整流是把交流电变成直流电,那么震荡就是把直流电变成交流电的反过程,因此把完成这一过程的电路叫作“震荡器”。震荡器的波形:有正旋波,锯齿波,梯形波,方波,矩形波,尖峰波。频率由几赫兹-几十G赫兹。在有线电,无线电领域应用非常广泛。

电感器形状

电感器形状

  六、检测

  电感器的常见故障有断路、短路等。为了保证电路正常工作,电感器使用前必须进行测量,用万用表欧姆档可以对电感器进行简单的测量,测出电感线圈的直流电阻,并与其技术指标相比较:若阻值比规定的阻值小得多,则说明线圈存在局部短路或严重短路情况;若阻值为∞,则表示线圈存在断路。

  七、使用注意事项

  1.电感使用的场合

  潮湿与干燥、环境温度的高低、高频或低频环境、要让电感表现的是感性,还是阻抗特性等,都要注意。

  2.电感的频率特性

  在低频时,电感一般呈现电感特性,既只起蓄能,滤高频的特性。但在高频时,它的阻抗特性表现的很明显。有耗能发热,感性效应降低等现象。不同的电感的高频特性都不一样。

  本文介绍了电感器的定义、工作原理、符号与单位、技术参数、使用注意事项以及在电路中的作用。电感器的种类很多,根据不同的结构特点,可分为单层线圈、多层线圈、蜂房线圈、带磁芯线圈及可变电感线圈等等,因此在选择时,可根据使用场合、频率要求等条件来决定。

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