深度解析電感的結構、分類及特性
發布時間:2017-12-25 來源:EDN 責任編輯:lina
電感器是能夠把電能轉化為磁能而存儲起來的元件。
電dian感gan器qi的de結jie構gou類lei似si於yu變bian壓ya器qi,但dan隻zhi有you一yi個ge繞rao組zu。電dian感gan器qi具ju有you一yi定ding的de電dian感gan,它ta隻zhi阻zu礙ai電dian流liu的de變bian化hua。如ru果guo電dian感gan器qi在zai沒mei有you電dian流liu通tong過guo的de狀zhuang態tai下xia,電dian路lu接jie通tong時shi它ta將jiang試shi圖tu阻zu礙ai電dian流liu流liu過guo它ta;如果電感器在有電流通過的狀態下,電路斷開時它將試圖維持電流不變。
電感器又稱扼流器、電抗器、動態電抗器。
電感的發展
最原始的電感器是1831年英國M.法拉第用以發現電磁感應現象的鐵芯線圈。1832年美國的J.亨利發表關於自感應現象的論文。人們把電感量的單位稱為亨利,簡稱亨。19世紀中期,電感器在電報、電話等裝置中得到實際應用。1887年德國的H.R.赫茲,1890年美國N.特斯拉在實驗中所用的電感器都是非常著名的,分別稱為赫茲線圈和特斯拉線圈。

功能用途
電感器在電路中主要起到濾波、振蕩、延遲、陷波等作用,還有篩選信號、過濾噪聲、穩定電流及抑製電磁波幹擾等作用。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。
電容具有“阻直流,通交流”的特性,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,那麼,交流幹擾信號將被電感變成熱能消耗掉;biandebijiaochunjingdezhiliudianliutongguodianganshi,qizhongdejiaoliuganraoxinhaoyebeibianchengciganhereneng,pinlvjiaogaodezuirongyibeidianganzukang,zhejiukeyiyizhijiaogaopinlvdeganraoxinhao。

電感器具有阻止交流電通過而讓直流電順利通過的特性,頻率越高,線圈阻抗越大。因此,電感器的主要功能是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。
電感的結構
電感器一般由骨架、繞組、屏蔽罩、封裝材料、磁心或鐵心等組成。
1、骨架 骨架泛指繞製線圈的支架。一些體積較大的固定式電感器或可調式電感器(如振蕩線圈、阻流圈等),大多數是將漆包線(或紗包線)環繞在骨架上,再將磁心或銅心、鐵心等裝入骨架的內腔,以提高其電感量。
骨架通常是采用塑料、膠木、陶瓷製成,根據實際需要可以製成不同的形狀。小型電感器(例如色碼電感器)一般不使用骨架,而是直接將漆包線繞在磁心上。空心電感器(也稱脫胎線圈或空心線圈,多用於高頻電路中)不用磁心、骨架和屏蔽罩等,而是先在模具上繞好後再脫去模具,並將線圈各圈之間拉開一定距離。
2、繞組 繞組是指具有規定功能的一組線圈,它是電感器的基本組成部分。繞組有單層和多層之分。單層繞組又有密繞(繞製時導線一圈挨一圈)和間繞(繞製時每圈導線之間均隔一定的距離)兩種形式;多層繞組有分層平繞、亂繞、蜂房式繞法等多種。

3、磁心與磁棒 磁心與磁棒一般采用鎳鋅鐵氧體(NX係列)或錳鋅鐵氧體(MX係列)等材料,它有“工”字形、柱形、帽形、“E”形、罐形等多種形狀。
4、鐵心 鐵心材料主要有矽鋼片、坡莫合金等,其外形多為“E”型。
5、屏蔽罩為避免有些電感器在工作時產生的磁場影響其它電路及元器件正常工作,就為其增加了金屬屏幕罩(例如半導體收音機的振蕩線圈等)。采用屏蔽罩的電感器,會增加線圈的損耗,使Q值降低。
6、 封裝材料 有些電感器(如色碼電感器、色環電感器等)繞製好後,用封裝材料將線圈和磁心等密封起來。封裝材料采用塑料或環氧樹脂等。

銅線圈
電dian感gan是shi導dao線xian內nei通tong過guo交jiao流liu電dian流liu時shi,在zai導dao線xian的de內nei部bu周zhou圍wei產chan生sheng交jiao變bian磁ci通tong,導dao線xian的de磁ci通tong量liang與yu生sheng產chan此ci磁ci通tong的de電dian流liu之zhi比bi。當dang電dian感gan中zhong通tong過guo直zhi流liu電dian流liu時shi,其qi周zhou圍wei隻zhi呈cheng現xian固gu定ding的de磁ci力li線xian,不bu隨sui時shi間jian而er變bian化hua;
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。根據法拉第電磁感應定律—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磁ci力li線xian的de變bian化hua的de。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jiao流liu電dian路lu中zhong電dian流liu變bian化hua的de特te性xing。電dian感gan線xian圈quan有you與yu力li學xue中zhong的de慣guan性xing相xiang類lei似si的de特te性xing,在zai電dian學xue上shang取qu名ming為wei“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。
代換原則:
1、電感線圈必須原值代換(匝數相等,大小相同)。
2、貼片電感隻須大小相同即可,還可用0歐電阻或導線代換。
電感的分類
自感器:
當(dang)線(xian)圈(quan)中(zhong)有(you)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)時(shi)候(hou),線(xian)圈(quan)的(de)周(zhou)圍(wei)就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)磁(ci)場(chang)。當(dang)線(xian)圈(quan)中(zhong)電(dian)流(liu)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)時(shi),其(qi)周(zhou)圍(wei)的(de)磁(ci)場(chang)也(ye)產(chan)生(sheng)相(xiang)應(ying)的(de)變(bian)化(hua),此(ci)變(bian)化(hua)的(de)磁(ci)場(chang)可(ke)使(shi)線(xian)圈(quan)自(zi)身(shen)產(chan)生(sheng)感(gan)應(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)(感生電動勢)(電動勢用以表示有源元件理想電源的端電壓),這就是自感。
用yong導dao線xian繞rao製zhi而er成cheng,具ju有you一yi定ding匝za數shu,能neng產chan生sheng一yi定ding自zi感gan量liang或huo互hu感gan量liang的de電dian子zi元yuan件jian,常chang稱cheng為wei電dian感gan線xian圈quan。為wei增zeng大da電dian感gan值zhi,提ti高gao品pin質zhi因yin數shu,縮suo小xiao體ti積ji,常chang加jia入ru鐵tie磁ci物wu質zhi製zhi成cheng的de鐵tie芯xin或huo磁ci芯xin。電dian感gan器qi的de基ji本ben參can數shu有you電dian感gan量liang、品質因數、固有電容量、穩定性、通過的電流和使用頻率等。由單一線圈組成的電感器稱為自感器,它的自感量又稱為自感係數。
互感器:
lianggedianganxianquanxianghukaojinshi,yigedianganxianquandecichangbianhuajiangyingxianglingyigedianganxianquan,zhezhongyingxiangjiushihugan。hugandedaxiaoqujueyudianganxianquandeziganyulianggedianganxianquanouhedechengdu,liyongciyuanlizhichengdeyuanjianjiaozuohuganqi。

電感器的特性
電(dian)感(gan)器(qi)的(de)特(te)性(xing)與(yu)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)特(te)性(xing)正(zheng)好(hao)相(xiang)反(fan),它(ta)具(ju)有(you)阻(zu)止(zhi)交(jiao)流(liu)電(dian)通(tong)過(guo)而(er)讓(rang)直(zhi)流(liu)電(dian)順(shun)利(li)通(tong)過(guo)的(de)特(te)性(xing)。直(zhi)流(liu)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)線(xian)圈(quan)時(shi)的(de)電(dian)阻(zu)就(jiu)是(shi)導(dao)線(xian)本(ben)身(shen)的(de)電(dian)阻(zu)壓(ya)降(jiang)很(hen)小(xiao);dangjiaoliuxinhaotongguoxianquanshi,xianquanliangduanjianghuichanshengzigandiandongshi,zigandiandongshidefangxiangyuwaijiadianyadefangxiangxiangfan,zuaijiaoliudetongguo,suoyidianganqidetexingshitongzhiliu、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器一起工作,構成LC濾波器、LC振蕩器等。另外,人們還利用電感的特性,製造了阻流圈、變壓器、繼電器等。

通直流:指電感器對直流呈通路關態,如果不計電感線圈的電阻,那麼直流電可以“暢通無阻”地通過電感器,對直流而言,線圈本身電阻很對直流的阻礙作用很小,所以在電路分析中往往忽略不計。
阻交流:當交流電通過電感線圈時電感器對交流電存在著阻礙作用,阻礙交流電的是電感線圈的感抗。
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