電感的作用及分類
電感是用絕緣導(dǎo)線(例如漆包線,沙包線等)繞制而成的電磁感應(yīng)元件。屬于常用元件。
一,電感的作用:通直流阻交流這是簡單的說法,對交流信號進(jìn)行隔離,濾波或與電容器,電阻器等組成諧振電路.
調(diào)諧與選頻電感的作用:電感線圈與電容器并聯(lián)可組成LC調(diào)諧電路。即電路的固有振蕩頻率f0與非交流信號的頻率f相等,則回路的感抗與容抗也相等,于是電磁能量就在電感、電容之間來回振蕩,這就是LC回路的諧振現(xiàn)象。諧振時(shí)由于電路的感抗與容抗等值又反向,因此回路總電流的感抗最小,電流量最大(指f=f0的交流信號),所以LC諧振電路具有選擇頻率的作用,能將某一頻率f的交流信號選擇出來。
磁環(huán)電感的作用:磁環(huán)與連接電纜構(gòu)成一個(gè)電感器(電纜中的導(dǎo)線在磁環(huán)上繞幾圈作為電感線圈),它是電子電路中常用的抗干擾元件,對于高頻噪聲有很好的屏蔽作用,故被稱為吸收磁環(huán),由于通常使用鐵氧體材料制成,所以又稱鐵氧體磁環(huán)(簡稱磁環(huán))。在圖中,上面為一體式磁環(huán),下面為帶安裝夾的磁環(huán)。磁環(huán)在不同的頻率下有不同的阻抗特牲。一般在低頻時(shí)阻抗很小,當(dāng)信號頻率升高后磁環(huán)的阻抗急劇變大?梢婋姼械淖饔萌绱酥,大家都知道,信號頻率越高,越容易輻射出去,而一般的信號線都是沒有屏蔽層的,這些信號線就成了很好的天線,接收周圍環(huán)境中各種雜亂的高頻信號,而這些信號疊加在原來傳輸?shù)男盘柹,甚至(xí)淖冊瓉韨鬏數(shù)挠杏眯盘枺瑖?yán)重干擾電子設(shè)備的正常工作,因此降低電子設(shè)備的電磁干擾(EM)已經(jīng)是必須考慮的問題。在磁環(huán)作用下,即使正常有用的信號順利地通過,又能很好地抑制高頻于擾信號,而且成本低廉。
電感的作用還有篩選信號、過濾噪聲、穩(wěn)定電流及抑制電磁波干擾等重要的作用。
二,電感的分類:
按工作頻率分類
電感按工作頻率可分為高頻電感,中頻電感和低頻電感.
空心電感,磁心電感和銅心電感一般為中頻或高頻電感,而鐵心電感多數(shù)為低頻電感.
按電感的作用分類
電感按電感的作用可分為振蕩電感,校正電感,顯像管偏轉(zhuǎn)電感,阻流電感,濾波電感,隔離電感,被償電感等.
振蕩電感又分為電視機(jī)行振蕩線圈,東西枕形校正線圈等.
顯像管偏轉(zhuǎn)電感分為行偏轉(zhuǎn)線圈和場偏轉(zhuǎn)線圈.
阻流電感(也稱阻流圈)分為高頻阻流圈,低頻阻流圈,電子鎮(zhèn)流器用阻流圈,電視機(jī)行頻阻流圈和電視機(jī)場頻阻流圈等.
濾波電感分為電源(工頻)濾波電感和高頻濾波電感等.
按結(jié)構(gòu)分類
電感按其結(jié)構(gòu)的不同可分為線繞式電感和非線繞式電感(多層片狀,印刷電感等),還可分為固定式電感和可調(diào)式電感.
固定式電感又分為空心電子表感器,磁心電感,鐵心電感等,根據(jù)其結(jié)構(gòu)外形和引腳方式還可分為立式同向引腳電感,臥式軸向
引腳電感,大中型電感,小巧玲瓏型電感和片狀電感等.
可調(diào)式電感又分為磁心可調(diào)電感,銅心可調(diào)電感,滑動(dòng)接點(diǎn)可調(diào)電感,串聯(lián)互感可調(diào)電感和多抽頭可調(diào)電感.
電感的符號
電感方向性:無方向
電感在電路中的基本作用:濾波、振蕩、延遲、陷波等,形象說法:“通直流,阻交流”
細(xì)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(jìn)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(guān)系也可用下式表示:,即U=LdI/dt只要電感L足夠大,即使整流輸出電壓低到為0,電感中仍有正向電流,并使負(fù)載上保持一定的正向電壓。
電感線圈也是一個(gè)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=1/2Li2?梢姡圈電感量越大,流過越大,儲存的電能也就越多。
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。
二、電感運(yùn)用場合
在大電流的情況下,由于負(fù)載電阻RL很小。若采用電容濾波電路,則電容容量勢必很大,而且整流二極管的沖擊電流也非常大,在此情況下應(yīng)采用電感濾波。
如下圖所示,由于電感線圈的電感量要足夠大,所以一般需要采用有鐵心的線圈。
三、濾波電路工作原理
當(dāng)流過電感的電流變化時(shí),電感線圈中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢將阻止電流的變化。當(dāng)通過電感線圈的電流增大時(shí),電感線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢與電流方向相反,阻止電流的增加,同時(shí)將一部分電能轉(zhuǎn)化成磁場能存儲于電感之中;當(dāng)通過電感線圈的電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢與電流方向相同,阻止電流的減小,同時(shí)釋放出存儲的能量,以補(bǔ)償電流的減小。因此經(jīng)電感濾波后,不但負(fù)載電流及電壓的脈動(dòng)減小,波形變得平滑,而且整流二極管的導(dǎo)通角增大。
在電感線圈不變的情況下,負(fù)載電阻愈小,輸出電壓的交流分量愈小。只有在RL>>ωL時(shí)才能獲得較好的濾波效果。L愈大,濾波效果愈好。
另外,由于濾波電感電動(dòng)勢的作用,可以使二極管的導(dǎo)通角接近π,減小了二極管的沖擊電流,平滑了流過二極管的電流,從而延長了整流二極管的壽命。
在電路中,當(dāng)電流流過導(dǎo)體時(shí),會產(chǎn)生電磁場,電磁場的大小除以電流的大小就是電感,
電感的定義是L=phi/i,單位是韋伯
電感是衡量線圈產(chǎn)生電磁感應(yīng)能力的物理量。給一個(gè)線圈通入電流,線圈周圍就會產(chǎn)生磁場,線圈就有磁通量通過。通入線圈的電源越大,磁場就越強(qiáng),通過線圈的磁通量就越大。實(shí)驗(yàn)證明,通過線圈的磁通量和通入的電流是成正比的,它們的比值叫做自感系數(shù),也叫做電感。如果通過線圈的磁通量用φ表示,電流用I表示,電感用L表示,那么
L=φ/I
電感的單位是亨(H),也常用毫亨(mH)或微亨(uH)做單位。1H=1000mH,1H=1000000uH。
電感只能對非穩(wěn)恒電流起作用,它的特點(diǎn)兩端電壓正比于通過他的電流的瞬時(shí)變化率(導(dǎo)數(shù)),比例系數(shù)就是它的“自感”
電感起作用的原因是它在通過非穩(wěn)恒電流時(shí)產(chǎn)生變化的磁場,而這個(gè)磁場又會反過來影響電流,所以,這么說來,任何一個(gè)導(dǎo)體,只要它通過非穩(wěn)恒電流,就會產(chǎn)生變化的磁場,就會反過來影響電流,所以任何導(dǎo)體都會有自感現(xiàn)象產(chǎn)生
在主板上可以看到很多銅線纏繞的線圈,這個(gè)線圈就叫電感,電感主要分為磁心電感和空心電感兩種,磁心電感電感量大常用在濾波電路,空心電感電感量較小,常用于高頻電路。
電感的特性與電容的特性正好相反,它具有阻止交流電通過而讓直流電順利通過的特性。電感的特性是通直流、阻交流,頻率越高,線圈阻抗越大。電感器在電路中經(jīng)常和電容一起工作,構(gòu)成LC濾波器、LC振蕩器等。另外,人們還利用電感的特性,制造了阻流圈、變壓器、繼電器等。
【電感器的種類】
按照外形,電感器可分為空心電感器(空心線圈)與實(shí)心電感器(實(shí)心線圈)。按照工作性質(zhì),電感器可分為高頻電感器(各種天線線圈、振蕩線圈)和低頻電感器(各種扼流圈、濾波線圈等)。按照封裝形式,電感器可分為普通電感器、色環(huán)電感器、環(huán)氧樹脂電感器、貼片電感器等。按照電感量,電感器可分為固定電感器和可調(diào)電感器。
電感的作用:通直流,阻交流
通直流:所謂通直流就是指在直流電路中,電感的作用就相當(dāng)于一根導(dǎo)線,不起任何作用.
阻交流:在交流電路中,電感會有阻抗,即XL,整個(gè)電路的電流會變小,對交流有一定的阻礙作用
一、電感器的定義。
1.1電感的定義:
電感是導(dǎo)線內(nèi)通過交流電流時(shí),在導(dǎo)線的內(nèi)部及其周圍產(chǎn)生交變磁通,導(dǎo)線的磁通量與生產(chǎn)此磁通的電流之比。
當(dāng)電感中通過直流電流時(shí),其周圍只呈現(xiàn)固定的磁力線,不隨時(shí)間而變化;可是當(dāng)在線圈中通過交流電流時(shí),其周圍將呈現(xiàn)出隨時(shí)間而變化的磁力線。根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律---磁生電來分析,變化的磁力線在線圈兩端會產(chǎn)生感應(yīng)電勢,此感應(yīng)電勢相當(dāng)于一個(gè)“新電源”。當(dāng)形成閉合回路時(shí),此感應(yīng)電勢就要產(chǎn)生感應(yīng)電流。由楞次定律知道感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁力線總量要力圖阻止原來磁力線的變化的。由于原來磁力線變化來源于外加交變電源的變化,故從客觀效果看,電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線圈有與力學(xué)中的慣性相類似的特性,在電學(xué)上取名為“自感應(yīng)”,通常在拉開閘刀開關(guān)或接通閘刀開關(guān)的瞬間,會發(fā)生火花,這就是自感現(xiàn)象產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢所造成的。
總之,當(dāng)電感線圈接到交流電源上時(shí),線圈內(nèi)部的磁力線將隨電流的交變而時(shí)刻在變化著,致使線圈不斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)。這種因線圈本身電流的變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢 ,稱為“自感電動(dòng)勢”。
由此可見,電感量只是一個(gè)與線圈的圈數(shù)、大小形狀和介質(zhì)有關(guān)的一個(gè)參量,它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關(guān)。
1.2電感線圈與變壓器
電感線圈:導(dǎo)線中有電流時(shí),其周圍即建立磁場。通常我們把導(dǎo)線繞成線圈,以增強(qiáng)線圈內(nèi)部的磁場。電感線圈就是據(jù)此把導(dǎo)線(漆包線、紗包或裸導(dǎo)線)一圈靠一圈(導(dǎo)線間彼此互相絕緣)地繞在絕緣管(絕緣體、鐵芯或磁芯)上制成的。一般情況,電感線圈只有一個(gè)繞組。
變壓器:電感線圈中流過變化的電流時(shí),不但在自身兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓,而且能使附近的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓,這一現(xiàn)象叫互感。兩個(gè)彼此不連接但又靠近,相互間存在電磁感應(yīng)的線圈一般叫變壓器。
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(biāo)稱:直標(biāo)式、色環(huán)標(biāo)式、無標(biāo)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(dǎo)磁體性質(zhì)分類:空芯線圈、鐵氧體線圈、鐵芯線圈、銅芯線圈。
按工作性質(zhì)分類:天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、陷波線圈、偏轉(zhuǎn)線圈。
按繞線結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(xì)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(jìn)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(guān)系也可用下式表示:
電感線圈也是一個(gè)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=1/2Li2。
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(jīng)知道,電容具有“阻直流,通交流”的本領(lǐng),而電感則有“通直流,阻交流”的功能。如果把伴有許多干擾信號的直流電通過LC濾波電路(如圖),那么,交流干擾信號將被電容變成熱能消耗掉;變得比較純凈的直流電流通過電感時(shí),其中的交流干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,這就可以抑制較高頻率的干擾信號。
LC濾波電路
在線路板電源部分的電感一般是由線徑非常粗的漆包線環(huán)繞在涂有各種顏色的圓形磁芯上。而且附近一般有幾個(gè)高大的濾波鋁電解電容,這二者組成的就是上述的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?yàn)樯咝芯在電路板上來回折行,也可以看作一個(gè)小電感。
三、電感的主要特性參數(shù)
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(guān)。除專門的電感線圈(色碼電感)外,電感量一般不專門標(biāo)注在線圈上,而以特定的名稱標(biāo)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(guān)系為XL=2πfL
2.3品質(zhì)因素Q
品質(zhì)因素Q是表示線圈質(zhì)量的一個(gè)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(dǎo)線的直流電阻,骨架的介質(zhì)損耗,屏蔽罩或鐵芯引起的損耗,高頻趨膚效應(yīng)的影響等因素有關(guān)。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(wěn)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(shí)際值與標(biāo)稱之差除以標(biāo)稱值所得的百分?jǐn)?shù)。
2.6標(biāo)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(biāo)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(dǎo)線一圈挨一圈地繞在紙筒或膠木骨架上。如晶體管收音機(jī)中波天線線圈。
3.2蜂房式線圈
如果所繞制的線圈,其平面不與旋轉(zhuǎn)面平行,而是相交成一定的角度,這種線圈稱為蜂房式線圈。而其旋轉(zhuǎn)一周,導(dǎo)線來回彎折的次數(shù),常稱為折點(diǎn)數(shù)。蜂房式繞法的優(yōu)點(diǎn)是體積小,分布電容小,而且電感量大。蜂房式線圈都是利用蜂房繞線機(jī)來繞制,折點(diǎn)越多,分布電容越小
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(guān)。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(zhì)因素。
3.4銅芯線圈
銅芯線圈在超短波范圍應(yīng)用較多,利用旋動(dòng)銅芯在線圈中的位置來改變電感量,這種調(diào)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后再用環(huán)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(biāo)志方法同電阻一樣以色環(huán)來標(biāo)記。其單位為uH。
3.6阻流圈(扼流圈)
限制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(zhuǎn)線圈
偏轉(zhuǎn)線圈是電視機(jī)掃描電路輸出級的負(fù)載,偏轉(zhuǎn)線圈要求:偏轉(zhuǎn)靈敏度高、磁場均勻、Q值高、體積小、價(jià)格低。
五、電感的型號、規(guī)格及命名。
國內(nèi)外有眾多的電感生產(chǎn)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:04020603080510081206121018121008=2.5mm*2.0mm1210=3.2mm*2.5mm
個(gè)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(gè)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(gè)別示意圖:貼片磁珠貼片大電流磁珠
規(guī)格:0402/0603/0805/1206/1210/1806(貼片磁珠)
規(guī)格:SMB302520/SMB403025/SMB853025(貼片大電流磁珠)
5.4插件磁珠
規(guī)格:RH3.5
5.5色環(huán)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(huán)電感讀法:同色環(huán)電阻的標(biāo)示
5.6立式電感
電感量:0.1uH~3MH
規(guī)格:PK0455/PK0608/PK0810/PK0912
5.7軸向?yàn)V波電感
規(guī)格:LGC0410/LGC0513/LGC0616/LGC1019
電感量:0.1uH-10mH。
額定電流:65mA~10A。
Q值高,價(jià)位一般較低,自諧振頻率高。
5.8磁環(huán)電感
規(guī)格:TC3026/TC3726/TC4426/TC5026
尺寸(單位mm):3.25~15.88
5.9空氣芯電感
空氣芯電感為了取得較大的電感值,往往要用較多的漆包線繞成,而為了減少電感本身的線路電阻對直流電流的影響,要采用線徑較粗的漆包線。但在一些體積較少的產(chǎn)品中,采用很重很大的空氣芯電感不太現(xiàn)實(shí),不但增加成本,而且限制了產(chǎn)品的體積。為了提高電感值而保持較輕的重量,我們可以在空氣芯電感中插入磁心、鐵心,提高電感的自感能力,借此提高電感值。目前,在計(jì)算機(jī)中,絕大部分是磁心電感。
六、常見的磁芯磁環(huán)
鐵粉芯系列
材質(zhì)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(lán));尺寸:外徑大小從30到400D(注解:外徑從7.8mm到102mm)。
七、鐵硅鋁系列
主要u值有:60、75、90、125;尺寸:外徑大小從3.5mm到77.8mm。
兩種產(chǎn)品的規(guī)格除了主要的環(huán)形外,另有E形,棒形等,還可以根據(jù)客戶提供的各項(xiàng)參數(shù)定做。它們廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)主機(jī)板,計(jì)算機(jī)電源,電源供應(yīng)器,手機(jī)充電器,燈飾變壓調(diào)光器,不間斷電源(UPS),各種家用電器控制板等。
八、電感在使用過程中要注意的事項(xiàng)
8.1電感使用的場合
潮濕與干燥、環(huán)境溫度的高低、高頻或低頻環(huán)境、要讓電感表現(xiàn)的是感性,還是阻抗特性等,都要注意。
8.2電感的頻率特性
在低頻時(shí),電感一般呈現(xiàn)電感特性,既只起蓄能,濾高頻的特性。
但在高頻時(shí),它的阻抗特性表現(xiàn)的很明顯。有耗能發(fā)熱,感性效應(yīng)降低等現(xiàn)象。不同的電感的高頻特性都不一樣。
下面就鐵氧體材料的電感加以解說:
鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金,這種材料具有很高的導(dǎo)磁率,他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產(chǎn)生的電容最小。鐵氧體材料通常在高頻情況下應(yīng)用,因?yàn)樵诘皖l時(shí)他們主要程電感特性,使得線上的損耗很小。在高頻情況下,他們主要呈電抗特性比并且隨頻率改變。實(shí)際應(yīng)用中,鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實(shí)際上,鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯(lián),低頻下電阻被電感短路,高頻下電感阻抗變得相當(dāng)高,以至于電流全部通過電阻。鐵氧體是一個(gè)消耗裝置,高頻能量在上面轉(zhuǎn)化為熱能,這是由他的電阻特性決定的。
8.3電感設(shè)計(jì)要承受的最大電流,及相應(yīng)的發(fā)熱情況。
8.4使用磁環(huán)時(shí),對照上面的磁環(huán)部分,找出對應(yīng)的L值,對應(yīng)材料的使用范圍。
8.5注意導(dǎo)線(漆包線、紗包或裸導(dǎo)線),常用的漆包線。要找出最適合的線經(jīng)。
? 開關(guān)電源中選取濾波電容的三個(gè)主要參數(shù) 濾波電路中電感的作用 ?編輯:admin 最后修改時(shí)間:2017-12-13