電路設計中電感線圈的選用常識
發布時間:2015-10-27 責任編輯:susan
【導讀】絕大多數的電子元器件,都是生產部門按規定標準生產出來的。而電感線圈隻有一部分如阻流圈、低頻阻流圈等是這樣的,絕大多數是非標準件,往往要根據實際的需要而自行製作。它的應用極為廣泛,如振蕩電路、去耦電路等都需要用到。要想正確用好線圈,是一件較複雜的事情,在這裏分享一些電感線圈的選用常識。
1.電感線圈的串、並聯
每一隻電感線圈都具有一定的電感量。如果將兩隻或兩隻以上的電感線圈串聯起來總電感量是增大的,串聯後的總電感量為:
L串 = L1+L2+L3+L4……
線圈並聯起來以後總電感量是減小的,並聯後的總電感量為:
L並 = 1/(1/L1+1/L2+1/L3+1/L4+……)
上述的計算公式,是針對每隻線圈的磁場各自隔離而不相接觸的情況,如果磁場彼此發生接觸,就要另作考慮了。
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2.電感線圈的檢測
在選擇和使用電感線圈時,首先要想到線圈的檢查測量,而後去判斷線圈的質量好壞和優劣。欲準確檢測電感線圈的電感量和品質因數Q,一般均需要專門儀器,而且測試方法較為複雜。在實際工作中,一般不進行這種檢測,僅進行線圈的通斷檢查和Q值zhi的de大da小xiao判pan斷duan。可ke先xian利li用yong萬wan用yong表biao電dian阻zu檔dang測ce量liang線xian圈quan的de直zhi流liu電dian阻zu,再zai與yu原yuan確que定ding的de阻zu值zhi或huo標biao稱cheng阻zu值zhi相xiang比bi較jiao,如ru果guo所suo測ce阻zu值zhi比bi原yuan確que定ding阻zu值zhi或huo標biao稱cheng阻zu值zhi增zeng大da許xu多duo,甚shen至zhi指zhi針zhen不bu動dong(阻值趨向無窮大X 可判斷線圈斷線;若ruo所suo測ce阻zu值zhi極ji小xiao,則ze判pan定ding是shi嚴yan重zhong短duan路lu萬wan果guo局ju部bu短duan路lu是shi很hen難nan比bi較jiao出chu來lai人ren這zhe兩liang種zhong情qing況kuang出chu現xian,可ke以yi判pan定ding此ci線xian圈quan是shi壞huai的de,不bu能neng用yong。如ru果guo檢jian測ce電dian阻zu與yu原yuan確que定ding的de或huo標biao稱cheng阻zu值zhi相xiang差cha不bu大da,可ke判pan定ding此ci線xian圈quan是shi好hao的de。此ci種zhong情qing況kuang,我wo們men就jiu可ke以yi根gen據ju以yi下xia幾ji種zhong情qing況kuang,去qu判pan斷duan線xian圈quan的de質zhi量liang即jiQ值的大小。線圈的電感量相同時,其直流電阻越小,Q值越高;所用導線的直徑越大,其Q值越大;若采用多股線繞製時,導線的股數越多,Q值越高;線圈骨架(或鐵芯)所用材料的損耗越小,其Q值越高。例如,高矽矽鋼片做鐵芯時,其Q值較用普通矽鋼片做鐵芯時高;線圈分布電容和漏磁越小,其Q值越高。例如,蜂房式繞法的線圈,其Q值較平繞時為高,比亂繞時也高;線圈無屏蔽罩,安裝位置周圍無金屬構件時,其Q值較高,相反,則Q值較低。屏蔽罩或金屬構件離線圈越近,其Q值降低越嚴重;對有磁芯的高頻線圈,其Q值較天磁芯時為高;磁芯的損耗越小,其Q值也越高。
在電源濾波器中使用的低頻阻流圈,其Q值大小並不太重要,而電感量Ldedaxiaoqueduilvboxiaoguoyingxiangjiaoda。yaozhuyi,dipinzuliuquanzaishiyongzhong,duotongguojiaodazhiliu,weifangzhicibaohe,qitiexinyaoqiushuncha,shiqijuyoujiaodaqixi。weifangzhixianquanyutiexinfashengjichuanxianxiang,erzhezhijiandejueyuanyingfuheyaoqiu。suoyi,zaishiyongqianhaiyingjinxingxianquanyutiexinzhijianjueyuandianzudejiance。jutifangfayubianyaqijueyuandianzudejiancefangfaxiangtong(可參閱變壓器的檢測)。
對於高頻線圈電感量L由於測試起來更為麻煩,一般都根據在電路使用效果適當調整,以確定其電感量是否合適。
對於多個繞組的線圈,還要用萬用表檢測各繞組之間線圈是否短路;對於具有鐵芯和金屬屏蔽罩的線圈,要測量其繞組與鐵芯或金屬屏蔽罩之間是否短路。
3.繞製線圈的注意事項
線圈在實際使用過程中,有相當數量品種的電感線圈是非標準件,都是根據需要有針對性進行繞製。自行繞製時,要注意以下幾點:
(1)根據電路需要,選定繞製方法
zairaozhikongxindianganxianquanshi,yaoyijudianludeyaoqiu,dianganliangdedaxiaoyijixianquangujiazhijingdedaxiao,quedingraozhifangfa。jianraoshixianquanshihezaigaopinhechaogaopindianluzhongshiyong,zaiquanshushaoyu3圈到5圈時,可不用骨架,就能具有較好的特性,Q值較高,可達150-400,穩定性也很高。單層密繞式線圈適用於短波、中波回路中,其Q值可達到150-250,並具有較高的穩定性。
(2)確保線圈載流量和機械強度,選用適當的導線
線圈不宜用過細的導線繞製,以免增加線圈電阻,使Q值zhi降jiang低di。同tong時shi,導dao線xian過guo細xi,其qi載zai流liu量liang和he機ji械xie強qiang度du都dou較jiao小xiao,容rong易yi燒shao斷duan或huo碰peng斷duan線xian。所suo以yi,在zai確que保bao線xian圈quan的de載zai流liu量liang和he機ji械xie強qiang度du的de前qian提ti下xia,要yao選xuan用yong適shi當dang的de導dao線xian繞rao製zhi。
(3)繞製線圈抽頭應有明顯標誌
帶有抽頭的線圈應有明顯的標誌,這樣對於安裝與維修都很方便。
(4)不同頻率特點的線圈,采用不同材料的磁芯
工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)不(bu)同(tong)的(de)線(xian)圈(quan),有(you)不(bu)同(tong)的(de)特(te)點(dian)。在(zai)音(yin)頻(pin)段(duan)工(gong)作(zuo)的(de)電(dian)感(gan)線(xian)圈(quan),通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)矽(gui)鋼(gang)片(pian)或(huo)坡(po)莫(mo)合(he)金(jin)為(wei)磁(ci)芯(xin)材(cai)料(liao)。低(di)頻(pin)用(yong)鐵(tie)氧(yang)體(ti)作(zuo)為(wei)磁(ci)芯(xin)材(cai)料(liao),其(qi)電(dian)感(gan)量(liang)較(jiao)大(da),可(ke)高(gao)達(da)幾(ji)亨(heng)到(dao)幾(ji)十(shi)亨(heng)。在(zai)幾(ji)十(shi)萬(wan)赫(he)到(dao)幾(ji)兆(zhao)赫(he)之(zhi)間(jian),如(ru)中(zhong)波(bo)廣(guang)播(bo)段(duan)的(de)線(xian)圈(quan),一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)鐵(tie)氧(yang)體(ti)芯(xin),並(bing)用(yong)多(duo)股(gu)絕(jue)緣(yuan)線(xian)繞(rao)製(zhi)。頻(pin)率(lv)高(gao)於(yu)幾(ji)兆(zhao)赫(he)時(shi),線(xian)圈(quan)采(cai)用(yong)高(gao)頻(pin)鐵(tie)氧(yang)體(ti)作(zuo)為(wei)磁(ci)芯(xin),也(ye)常(chang)用(yong)空(kong)心(xin)線(xian)圈(quan)。此(ci)情(qing)況(kuang)不(bu)宜(yi)用(yong)多(duo)股(gu)絕(jue)緣(yuan)線(xian),而(er)宜(yi)采(cai)用(yong)單(dan)股(gu)粗(cu)鍍(du)銀(yin)線(xian)繞(rao)製(zhi)。在(zai)100MHz以上時,一般已不能用鐵氧體芯,隻能用空心線圈;如要作微調,可用鋼芯。使用於高頻電路的阻流圈,除了電感量和額定電流應滿足電路的要求外,還必須注意其分布電容不宜過大。
4.提高線圈的Q值所采取的措施
品質因數Q是反映線圈質量的重要參數,提高線圈的Q值,可以說是繞製線圈要注意的重點之一。那麼,如何提高繞製線圈的Q值呢,下麵介紹具體的方法:
(1)根據工作頻率,選用線圈的導線
工作於低頻段的電感線圈,一般采用漆包線等帶絕緣的導線繞製。工作頻率高於幾萬赫,而低於2MHz的電路中,采用多股絕緣的導線繞製線圈,這樣,可有效地增加導體的表麵積,從而可以克服集膚效應的影響,使Q值比相同截麵積的單根導線繞製的線圈高30%-50%。在頻率高於2MHz的電路中,電感線圈應采用單根粗導線繞製,導線的直徑一般為0.3mm-1.5mm。采(cai)用(yong)間(jian)繞(rao)的(de)電(dian)感(gan)線(xian)圈(quan),常(chang)用(yong)鍍(du)銀(yin)銅(tong)線(xian)繞(rao)製(zhi),以(yi)增(zeng)加(jia)導(dao)線(xian)表(biao)麵(mian)的(de)導(dao)電(dian)性(xing)。這(zhe)時(shi)不(bu)宜(yi)選(xuan)用(yong)多(duo)股(gu)導(dao)線(xian)繞(rao)製(zhi),因(yin)為(wei)多(duo)股(gu)絕(jue)緣(yuan)線(xian)在(zai)頻(pin)率(lv)很(hen)高(gao)時(shi),線(xian)圈(quan)絕(jue)緣(yuan)介(jie)質(zhi)將(jiang)引(yin)起(qi)額(e)外(wai)的(de)損(sun)耗(hao),其(qi)效(xiao)果(guo)反(fan)不(bu)如(ru)單(dan)根(gen)導(dao)線(xian)好(hao)。
(2)選用優質的線圈骨架,減少介質損耗
在頻率較高的場合,如短波波段,因為普通的線圈骨架,其介質損耗顯著增加,因此,應選用高頻介質材料,如高頻瓷、聚四氟乙烯、聚苯乙烯等作為骨架,並采用間繞法繞製。
(3)選擇合理的線圈尺寸,可以減少損耗
外徑一定的單層線圈(φ20mm-30mm),當繞組長度 L與外徑 D的比值 L/D=0.7時,其損耗最小;外徑一定的多層線圈L/ D=0.2-0.5,用t/D=0.25-0.1時,其損耗最小。繞組厚度t、繞組長度L和外徑D之間滿足3t+2L=D的情況下,損耗也最小。采用屏蔽罩的線圈,其L/D=0.8-1.2時最佳。
(4)選定合理屏蔽罩的直徑
用屏蔽罩,會增加線圈的損耗,使Q值降低,因此屏蔽罩的尺寸不宜過小。然而屏蔽罩的尺寸過大,會增大體積,因而要選定合理屏蔽罩的直徑尺寸。
當屏蔽罩直徑Ds與線圈直徑 D之比滿足如下數值即 Ds/D=1.6-2.5時,Q值降低不大於10%。
(5)采用磁芯可使線圈圈數顯著減少
線圈中采用磁芯,減少了線圈的圈數,不僅減小線圈的電阻值,有利Q值的提高,而且縮小了線圈的體積。
(6)線圈直徑適當選大些,利於減小損耗
在可能的條件下,線圈直徑選得大一些,體積增大了一些,有利於減小線圈的損耗。一般接收機,單層線圈直徑取12mm-30mm;多層線圈取6mm-13mm,但從體積考慮,也不宜超過20mm-25mm的範圍。
(7)減小繞製線圈的分布電容
盡量采用無骨架方式繞製線圈,或者繞製在凸筋式骨架上的線圈,能減小分布電容15%-20%;分段繞法能減小多層線圈的分布電容的1/3~l/2。對於多層線圈來說,直徑D越小,繞組長度L越小或繞組厚度t越大,則分布電容越小。應當指出的是:經過漫漬和封塗後的線圈,其分布電容將增大20%-30%。
總之,繞製線圈,始終把提高Q值,降低損耗,作為考慮的重點。
5.線圈使用、安裝要注意的問題
任何電子設備中的電子元器件安裝板,都是經過工程技術人員根據使用的各種元器件的性能特點,精心安排、全麵布局、合理設計出來的。作為線圈的使用安裝者,注意如下的幾個問題就可以了。
(1)線圈的安裝位置應符合設計要求
xianquandezhuangpeiweizhiyuqitagezhongyuanqidexiangduiweizhiyaofuheshejideguiding,fouzejianghuiyingxiangzhengjidezhengchanggongzuo。liru,jiandandebandaotishouyinjizhongdegaopinzuliuquanyucixingtianxiandeweizhiyaoshidanganpaiheli;天線線圈與振蕩線圈應相互垂直,這就避免了相互耦合的影響。
(2)線圈在安裝前,要進行外觀檢查
使shi用yong前qian,應ying檢jian查zha線xian圈quan的de結jie構gou是shi否fou牢lao固gu,線xian匝za是shi否fou有you鬆song動dong和he鬆song脫tuo現xian象xiang,引yin線xian接jie點dian有you無wu鬆song動dong,磁ci芯xin旋xuan轉zhuan是shi否fou靈ling活huo,有you無wu滑hua扣kou等deng。這zhe些xie方fang麵mian都dou檢jian查zha合he格ge後hou,再zai進jin行xing安an裝zhuang。
(3)線圈在使用過程需要微調的,應考慮微調方法
有些線圈在使用過程中,需要進行微調,依*改變線圈圈數又很不方便,因此,選用時應考慮到微調的方法。例如單層線圈可采用移開*端點的數困線圈的方法,即預先在線圈的一端繞上3圈~4圈,在微調時,移動其位置就可以改變電感量。實踐證明,這種調節方法可以實現微調±2%-±3%的de電dian感gan量liang。應ying用yong在zai短duan波bo和he超chao短duan波bo回hui路lu中zhong的de線xian圈quan,常chang留liu出chu半ban圈quan作zuo為wei微wei調tiao,移yi開kai或huo折zhe轉zhuan這zhe半ban圈quan使shi電dian感gan量liang發fa生sheng變bian化hua,實shi現xian微wei調tiao。多duo層ceng分fen段duan線xian圈quan的de微wei調tiao,可ke以yi移yi動dong一yi個ge分fen段duan的de相xiang對dui距ju離li來lai實shi現xian,可ke移yi動dong分fen段duan的de圈quan數shu應ying為wei總zong圈quan數shu的de20%-30%。實踐證明:這種微調範圍可達10%-15%。具有磁芯的線圈,可以通過調節磁芯在線圈管中的位置,實現線圈電感量的微調。
(4)使用線圈應注意保持原線圈的電感量
線(xian)圈(quan)在(zai)使(shi)用(yong)中(zhong),不(bu)要(yao)隨(sui)便(bian)改(gai)變(bian)線(xian)圈(quan)的(de)形(xing)狀(zhuang)。大(da)小(xiao)和(he)線(xian)圈(quan)間(jian)的(de)距(ju)離(li),否(fou)則(ze)會(hui)影(ying)響(xiang)線(xian)圈(quan)原(yuan)來(lai)的(de)電(dian)感(gan)量(liang)。尤(you)其(qi)是(shi)頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao),即(ji)圈(quan)數(shu)越(yue)少(shao)的(de)線(xian)圈(quan)。所(suo)以(yi),目(mu)前(qian)在(zai)電(dian)視(shi)機(ji)中(zhong)采(cai)用(yong)的(de)高(gao)頻(pin)線(xian)圈(quan),一(yi)般(ban)用(yong)高(gao)頻(pin)蠟(la)或(huo)其(qi)他(ta)介(jie)質(zhi)材(cai)料(liao)進(jin)行(xing)密(mi)封(feng)固(gu)定(ding)。另(ling)外(wai),應(ying)注(zhu)意(yi)在(zai)維(wei)修(xiu)中(zhong),不(bu)要(yao)隨(sui)意(yi)改(gai)變(bian)或(huo)調(tiao)整(zheng)原(yuan)線(xian)圈(quan)的(de)位(wei)置(zhi),以(yi)免(mian)導(dao)致(zhi)失(shi)諧(xie)故(gu)障(zhang)。
(5)可調線圈的安裝應便於調整
可調線圈應安裝在機器的易於調節的位置,以便於調整線圈的電感量達到最佳的工作狀態。
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