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电感(电感线圈)是用绝缘导线(例如漆包线纱包线等)绕制而成的电磁感应元件,

(图)贴片功率电感贴片功率电感

也是电子电路中常用的元器件之一。电感是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制成的一组串联的同轴线匝,它在电路中用字母“L”表示,主要作用是对交流信号进行隔离滤波或与电容器电阻器等组成谐振电路。

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电感 结构与特点

 

电感一般由骨架、绕组、屏蔽罩封装材料、磁心铁心等组成。

(图)高频贴片贴心绕线电感高频贴片贴心绕线电感

1.骨架骨架泛指绕制线圈的支架。一些体积较大的固定式电感或可调式电感(如振荡线圈、阻流圈等),大多数是将漆包线(或纱包线)环绕在骨架上,再将磁心或铜心、铁心等装入骨架的内腔,以提高其电感量。

骨架通常是采用塑料胶木陶瓷制成,根据实际需要可以制成不同的形状。

小型电感(例如色码电感)一

(图)电感
电感

般不使用骨架,而是直接将漆包线绕在磁心上。

空心电感(也称脱胎线圈或空心线圈,多用于高频电路中)不用磁心、骨架和屏蔽罩等,而是先在模具上绕好后再脱去模具,并将线圈各圈之间拉开一定距离。

2.绕组绕组是指具有规定功能的一组线圈,它是电感的基本组成部分。

绕组有单层和多层之分。单层绕组又有密绕(绕制时导线一圈挨一圈)和间绕(绕制时每圈导线之间均隔一定的距离)两种形式;多层绕组有分层平绕、乱绕、蜂房式绕法等多种。

3.磁心与磁棒磁心与磁棒一般采用镍锌铁氧体(NX系列)或锰锌铁氧体(MX系列)等材料,它有"工"字形、柱形、帽形、"E"形、罐形等多种形状

4.铁心铁心材料主要有硅钢片、坡莫合金等,其外形多为"E"型。

5.屏蔽罩为避免有些电感器在工作时产生的磁场影响其它电路及元器件正常工作,就为其增加了金属屏幕罩(例如半导体收音机的振荡线圈等)。采用屏蔽罩的电感,会增加线圈的损耗。

6.封装材料有些电感(如色码电感、色环电感等)绕制好后,用封装材料将线圈和磁心等密封起来。封装材料采用塑料或环氧树脂等。

电感 主要参数

 


电感的主要参数有电感量允许偏差品质因数分布电容额定电流等。

(一)电感量
电感量也称自感系数,是表示电感器产生自感应能力的一个物理量。

电感量的大小,主要取决于线圈的圈数(匝数)、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等等。通常,线圈圈数越多、绕制的线圈越密集,电感量就越大。有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大;磁心导磁率越大的线圈,电感量也越大。

电感量的基本单位是亨利(简称亨),用字母"H"表示。常用的单位还有毫亨(mH)和微亨(μH),它们之间的关系是:1H=1000mH;1mH=1000μH

(二)允许偏差
允许偏差是指电感上标称的电感量与实际电感的允许误差值。

一般用于振荡或滤波等电路中的电感要求精度较高,允许偏差为±0.2%~±0.5%;而用于耦合、高频阻流等线圈的精度要求不高;允许偏差为±10%~15%。

(三)品质因数
品质因数也称Q值或优值,是衡量电感质量的主要参数。它是指电感器在某一频率的交流电压下工作时,所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高,其损耗越小,效率越高。

品质因素 Q :
  表示线圈质量的一个物理量,Q为感抗XL与其等效的电阻的比值,即:Q=XL/R. 线圈的Q值愈高,回路的损耗愈小.线圈的Q值与导线的直流电阻,骨架的介质损耗,屏蔽罩或铁芯引起的损耗,高频趋肤效应的影响等因素有关.线圈的Q值通常为几十到一百.

电感的品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等有关。

(四)分布电容
分布电容是指线圈的匝与匝之间、线圈与磁心之间存在的电容。电感的分布电容越小,其稳定性越好。

(五)额定电流
额定电流是指电感有正常工作时反允许通过的最大电流值。若工作电流超过额定电流,则电感器就会因发热而使性能参数发生改变,甚至还会因过流而烧毁。

电感 种类

 

(一)按结构分类
电感按其结构的不同可分为线绕式电感和非线绕式电感(多层片状、印刷电感等),还可分为固定式电感和可调式电感。

按贴装方式分:有贴片式电感,插件式电感。同时对电感器有外部屏蔽的成为屏蔽电感,线圈裸露的一般称为非屏蔽电感。

固定式电感又分为空心电子表感、磁心电感、铁心电感等,根据其结构外形和引脚方式还可分为立式同向引脚电感、卧式轴向引脚电感、大中型电感、小巧玲珑型电感和片状电感等。

可调式电感又分为磁心可调电感、铜心可调电感、滑动接点可调电感、串联互感可调电感和多抽头可调电感。

(二)按工作频率分类
电感按工作频率可分为高频电感、中频电感和低频电感。高频电感在技术上差距较大,许多厂商的产品不成熟。空心电感、磁心电感和铜心电感一般为中频或高频电感,而铁心电感器多数为低频电感。

(三)按用途分类
电感按用途可分为振荡电感、校正电感、显像管偏转电感、阻流电感、滤波电感、隔离电感、被偿电感,同时对需要通过大电流等情况会使用到捷比信功率电感。

振荡电感又分为电视机行振荡线圈、东西枕形校正线圈等。

显像管偏转电感器分为行偏转线圈和场偏转线圈。

阻流电感(也称阻流圈)分为高频阻流圈、低频阻流圈、电子镇流器用阻流圈、电视机行频阻流圈和电视机场频阻流圈等。

滤波电感分为电源(工频)滤波电感和高频滤波电感等。

(图)电感
插件电感
(图)电感

色码电感

(图)电感

环形电感

电感 识别技巧

 

对体积较大的电感线圈,其电感量及标称电流一般在外壳上都有标注。
对色码电感,有四色环电感和五色环电感两种,其识别方法如下:

当我们拿到一个四色环电感时,首先看它的第四道色环,第四道色环一般离其它三道色环的距离较远一些,容易找到,并且第四色环的颜色也只有金和银两种色,或者是没有第四道色环即无色。之所以要先看第四道色环不仅仅是因为它位置特殊和颜色简单容易识别而已,而是因为它将决定第一道和第二道色环的颜色;

看完第四道色环后接着是先看第三道色环,第三道色环是快速读出值的关键一环,大家都知道第三环是倍乘,如果只是读出倍乘的话那将影响整个值读取过程,我们应该将倍乘直接读成值的单位,再加上第一二道色环的数值就是正确的结果;

然后再看第一二道色环,第一二道色环代表的是有效值,第一道色环一般会紧靠在色环电感的某一端,紧接着的是第二道色环和第三道色环,然后再隔较远的距离才是第四道色环。

五色环电感与四色环电感之间的不同之处有:前三色环是有效数值,第四色环是倍乘,第五色环是误差。

色环表示法规则如下表:

颜色 绿
第一位有效值 - - - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
第二位有效值 - - - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
第三位有效值 - - - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
倍乘10的几次方 - -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
误差(%) ±20 ±10 ±5   - ± 1 ±2   -    - ±0.5 ±0.25 ±0.1 ±0.05   -

电感 计算方法

 

在介绍电感的计算方法之前,先要介绍两个概念----自感互感

自感 它的一种常用的定义是:一线圈中的电流i所建立的与该线圈相链的磁链ψ与电流i的比值符号为L
而ψ=Nφ,式中N是线圈匝数,φ是与线圈回路相链的磁通。这里磁通与电流的参考方向符合右手螺旋关系。根据电磁感应定律,线圈回路中的自感电动势eL为

(图)电感

在线圈周围磁介质为线性的情形下,一线圈的自感为一常数值。

互感 线圈1中的电流i1在邻近的线圈2建立的磁链ψ21与电流i1的比值称为线圈1对线圈2的互感(图)电感

M21=ψ21/i1
这里ψ21=N2φ21。类似地,可定义线圈2对1的互感为

M12=ψ12/i2
在磁介质为线性的情形下,两个线圈间的互感为恒定值,且有M12=M21。电感的单位在SI单位制中为亨〔利〕(H)。

电感计算公式 

两细导线回路在均匀、线性与各向同性的磁介质中,它们的互感可用以下诺伊曼公式计算

(图)电感
式中dl1、dl2分别为两个回路的长度元矢量,r12是两长度元间的距离,μ是周围磁介质的磁导率。
  
一个细导线回路的自感,可近似地看作是导线几何中心轴线l1与导线内侧闭合曲线间的互感与导线的内自感之和,这样便有
 M=Q/F;

电感 相关词条

 

电阻 电容 SMT 贴片电阻
贴片电容 半导体 二极管 三极管

电感 参考资料

 

[1] 电感网 http://www.diangan.org.cn/ 

[2]董儒胥,电工电子实训.北京:高等教育出版社

附图

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参考资料:
1.电感网
2.董儒胥,电工电子实训.北京:高等教育出版社
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