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          電感的作用及分類

          2017-03-30

          電感是用絕緣導線(例如漆包線,沙包線等)繞制而成的電磁感應元件。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,對交流信號進行隔離,濾波或與電容器,電阻器等組成諧振電路。


          調諧與選頻電感的作用:電感線圈與電容器并聯可組成LC調諧電路。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回路的諧振現象。諧振時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*小,電流量**(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。


          磁環電感的作用:磁環與連接電纜構成一個電感器(電纜中的導線在磁環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,由于通常使用鐵氧體材料制成,所以又稱鐵氧體磁環(簡稱磁環)。在圖中,上面為一體式磁環,下面為帶安裝夾的磁環。磁環在不同的頻率下有不同的阻抗特牲。一般在低頻時阻抗很小,當信號頻率升高后磁環的阻抗急劇變大??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,接收周圍環境中各種雜亂的高頻信號,而這些信號疊加在原來傳輸的信號上,甚至會改變原來傳輸的有用信號,嚴重干擾電子設備的正常工作,因此降低電子設備的電磁干擾(EM)已經是必須考慮的問題。在磁環作用下,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行振蕩線圈,東西枕形校正線圈等。

          顯像管偏轉電感分為行偏轉線圈和場偏轉線圈。
          阻流電感(也稱阻流圈)分為高頻阻流圈,低頻阻流圈,電子鎮流器用阻流圈,電視機行頻阻流圈和電視機場頻阻流圈等。
          濾波電感分為電源(工頻)濾波電感和高頻濾波電感等。

          按結構分類
          電感按其結構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,根據其結構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。
          可調式電感又分為磁心可調電感,銅心可調電感,滑動接點可調電感,串聯互感可調電感和多抽頭可調電感。

          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,并使負載上保持一定的正向電壓。

          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 ??梢?,線圈電感量越大,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。?

          三、電感運用場合?
          在大電流的情況下,由于負載電阻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。

          四、濾波電路工作原理?
          當流過電感的電流變化時,電感線圈中產生的感生電動勢將阻止電流的變化。當通過電感線圈的電流增大時,電感線圈產生的自感電動勢與電流方向相反,阻止電流的增加,同時將一部分電能轉化成磁場能存儲于電感之中;當通過電感線圈的電流減小時,自感電動勢與電流方向相同,阻止電流的減小,同時釋放出存儲的能量,以補償電流的減小。因此經電感濾波后,不但負載電流及電壓的脈動減小,波形變得平滑,而且整流二極管的導通角增大。?

          在電感線圈不變的情況下,負載電阻愈小,輸出電壓的交流分量愈小。只有在RL>>ωL時才能獲得較好的濾波效果。L愈大,濾波效果愈好。?
          另外,由于濾波電感電動勢的作用,可以使二極管的導通角接近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,當電流流過導體時,會產生電磁場,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?

          電感是衡量線圈產生電磁感應能力的物理量。給一個線圈通入電流,線圈周圍就會產生磁場,線圈就有磁通量通過。通入線圈的電源越大,磁場就越強,通過線圈的磁通量就越大。實驗證明,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,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。?

          電感只能對非穩恒電流起作用,它的特點兩端電壓正比于通過他的電流的瞬時變化率(導數),比例系數就是它的“自感”?

          電感起作用的原因是它在通過非穩恒電流時產生變化的磁場,而這個磁場又會反過來影響電流,所以,這么說來,任何一個導體,只要它通過非穩恒電流,就會產生變化的磁場,就會反過來影響電流,所以任何導體都會有自感現象產生。

          在主板上可以看到很多銅線纏繞的線圈,這個線圈就叫電感,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。電感器在電路中經常和電容一起工作,構成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)與實心電感器(實心線圈)。按照工作性質,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、色環電感器、環氧樹脂電感器、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,電感的作用就相當于一根導線,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,其周圍只呈現固定的磁力線,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,此感應電勢相當于一個“新電源”。當形成閉合回路時,此感應電勢就要產生感應電流。由楞次定律知道感應電流所產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。

          總之,當電感線圈接到交流電源上時,線圈內部的磁力線將隨電流的交變而時刻在變化著,致使線圈不斷產生電磁感應。這種因線圈本身電流的變化而產生的電動勢 ,稱為“自感電動勢”。
          由此可見,電感量只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。

          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)上制成的。一般情況,電感線圈只有一個繞組。
          變壓器:電感線圈中流過變化的電流時,不但在自身兩端產生感應電壓,而且能使附近的線圈中產生感應電壓,這一現象叫互感。兩個彼此不連接但又靠近,相互間存在電磁感應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,這關系也可用下式表示: ?
          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*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,其中的交流干擾信號也被變成磁感和熱能,頻率較高的*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繞在涂有各種顏色的圓形磁芯上。而且附近一般有幾個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
          3.1 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。

          3.2 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的關系為XL=2πfL

          3.3 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。

          3.4 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。

          3.5 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。

          3.6 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
          4.1 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。

          4.2 蜂房式線圈?
          如果所繞制的線圈,其平面不與旋轉面平行,而是相交成一定的角度,這種線圈稱為蜂房式線圈。而其旋轉一周,導線來回彎折的次數,常稱為折點數。蜂房式繞法的優點是體積小,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來繞制,折點越多,分布電容越小

          4.3 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。

          4.4 銅芯線圈?
          銅芯線圈在超短波范圍應用較多,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。

          4.5 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,其電感量標志方法同電阻一樣以色環來標記。其單位為uH。

          4.6 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。
          4.7 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**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品中,采用很重很大的空氣芯電感不太現實,不但增加成本,而且限制了產品的體積。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,在計算機中,絕大部分是磁心電感。

          六、 常見的磁芯磁環
          鐵粉芯系列
          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。

          ?
          兩種產品的規格除了主要的環形外,另有E形,棒形等,還可以根據客戶提供的各項參數定做。它們廣泛應用于計算機主機板,計算機電源,電源供應器,手機充電器,燈飾變壓調光器,不間斷電源(UPS),各種家用電器控制板等。

          七、電感在使用過程中要注意的事項
          7.1電感使用的場合
          ?潮濕與干燥、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,既只起蓄能,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生的電容*小。鐵氧體材料通常在高頻情況下應用,因為在低頻時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。實際應用中,鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實際上,鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯,低頻下電阻被電感短路,高頻下電感阻抗變得相當高,以至于電流全部通過電阻。鐵氧體是一個消耗裝置,高頻能量在上面轉化為熱能,這是由他的電阻特性決定的。

          7.3 電感設計要承受的**電流,及相應的發熱情況。

          7.4 使用磁環時,對照上面的磁環部分,找出對應的L值,對應材料的使用范圍。

          7.5注意導線(漆包線、紗包或裸導線),常用的漆包線。要找出*適合的線經。



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