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更新時間: 2013-09-25

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電感(電感線圈)是用絕緣導線繞制而成的電磁感應元件,也是電子電路中常用的元器件之一。電感是用漆包線、紗包線或塑皮線等在絕緣骨架或磁心、鐵心上繞製成的一組串聯的同軸線匝,它在電路中用字母「L」表示,主要作用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 -結構與特點

電感一般由骨架、繞組、屏蔽罩、封裝材料、磁心或鐵心等組成。

電感高頻貼片貼心繞線電感

1.骨架骨架泛指繞制線圈的支架。一些體積較大的固定式電感或可調式電感(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。

骨架通常是採用塑料、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(例如色碼電感)一

電感電感

般不使用骨架,而是直接將漆包線繞在磁心上。

空心電感(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后再脫去模具,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(繞制時導線一圈挨一圈)和間繞(繞制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。

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3.磁心與磁棒磁心與磁棒一般採用鎳鋅鐵氧體(NX系列)或錳鋅鐵氧體(MX系列)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硅鋼片、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)。採用屏蔽罩的電感,會增加線圈的損耗。

6.封裝材料有些電感(如色碼電感、色環電感等)繞制好后,用封裝材料將線圈和磁心等密封起來。封裝材料採用塑料或環氧樹脂等。

電感 -主要參數


電感貼片功率電感

電感的主要參數有電感量、允許偏差、品質因數、分佈電容及額定電流等。

(一)電感量
電感量也稱自感係數,是表示電感器產生自感應能力的一個物理量。

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電感量的大小,主要取決於線圈的圈數(匝數)、繞制方式、有無磁心及磁心的材料等等。通常,線圈圈數越多、繞制的線圈越密集,電感量就越大。有磁心的線圈比無磁心的線圈電感量大;磁心導磁率越大的線圈,電感量也越大。

電感量的基本單位是亨利(簡稱亨),用字母"H"表示。常用的單位還有毫亨(mH)和微亨(μH),它們之間的關係是:1H=1000mH;1mH=1000μH

(二)允許偏差
允許偏差是指電感上標稱的電感量與實際電感的允許誤差值。

一般用于振盪或濾波等電路中的電感要求精度較高,允許偏差為±0.2%~±0.5%;而用於耦合、高頻阻流等線圈的精度要求不高;允許偏差為±10%~15%。

(三)品質因數
品質因數也稱Q值或優值,是衡量電感質量的主要參數。它是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時,所呈現的感抗與其等效損耗電阻之比。電感器的Q值越高,其損耗越小,效率越高。

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品質因素 Q :
  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,迴路的損耗愈小.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值通常為幾十到一百.

電感的品質因數的高低與線圈導線的直流電阻、線圈骨架的介質損耗及鐵心、屏蔽罩等引起的損耗等有關。

(四)分佈電容
分佈電容是指線圈的匝與匝之間、線圈與磁心之間存在的電容。電感的分佈電容越小,其穩定性越好。

(五)額定電流
額定電流是指電感有正常工作時反允許通過的最大電流值。若工作電流超過額定電流,則電感器就會因發熱而使性能參數發生改變,甚至還會因過流而燒毀。

電感 -種類

(一)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。

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按貼裝方式分:有貼片式電感,插件式電感。同時對電感器有外部屏蔽的成為屏蔽電感,線圈裸露的一般稱為非屏蔽電感。

固定式電感又分為空心電子錶感、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、卧式軸向引腳電感、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。

(二)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。高頻電感在技術上差距較大,許多廠商的產品不成熟。空心電感、磁心電感和銅心電感一般為中頻或高頻電感,而鐵心電感器多數為低頻電感。

(三)按用途分類
電感按用途可分為振蕩電感、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,同時對需要通過大電流等情況會使用到捷比信功率電感。

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振蕩電感又分為電視機行振蕩線圈、東西枕形校正線圈等。

顯像管偏轉電感器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。

電感插件電感
電感色碼電感
電感環形電感

電感 -識別技巧

對體積較大的電感線圈,其電感量及標稱電流一般在外殼上都有標註。
對色碼電感,有四色環電感和五色環電感兩種,其識別方法如下:

當我們拿到一個四色環電感時,首先看它的第四道色環,第四道色環一般離其它三道色環的距離較遠一些,容易找到,並且第四色環的顏色也只有金和銀兩種色,或者是沒有第四道色環即無色。之所以要先看第四道色環不僅僅是因為它位置特殊和顏色簡單容易識別而已,而是因為它將決定第一道和第二道色環的顏色;

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看完第四道色環後接著是先看第三道色環,第三道色環是快速讀出值的關鍵一環,大家都知道第三環是倍乘,如果只是讀出倍乘的話那將影響整個值讀取過程,我們應該將倍乘直接讀成值的單位,再加上第一二道色環的數值就是正確的結果;

然後再看第一二道色環,第一二道色環代表的是有效值,第一道色環一般會緊靠在色環電感的某一端,緊接著的是第二道色環和第三道色環,然後再隔較遠的距離才是第四道色環。

五色環電感與四色環電感之間的不同之處有:前三色環是有效數值,第四色環是倍乘,第五色環是誤差。

色環表示法規則如下表:

顏色
第一位有效值---0123456789
第二位有效值---0123456789
第三位有效值---0123456789
倍乘10的幾次方--2-10123456789
誤差(%)±20±10±5  - ± 1 ±2  -   -±0.5±0.25±0.1±0.05  -

電感 -計算方法

在介紹電感的計算方法之前,先要介紹兩個概念----自感與互感。

自感 它的一種常用的定義是:一線圈中的電流i所建立的與該線圈相鏈的磁鏈ψ與電流i的比值符號為L
而ψ=Nφ,式中N是線圈匝數,φ是與線圈迴路相鏈的磁通。這裡磁通與電流的參考方向符合右手螺旋關係。根據電磁感應定律,線圈迴路中的自感電動勢eL為

電感電感

在線圈周圍磁介質為線性的情形下,一線圈的自感為一常數值。

互感 線圈1中的電流i1在鄰近的線圈2建立的磁鏈ψ21與電流i1的比值稱為線圈1對線圈2的互感

電感電感

M21=ψ21/i1
這裡ψ21=N2φ21。類似地,可定義線圈2對1的互感為

M12=ψ12/i2
在磁介質為線性的情形下,兩個線圈間的互感為恆定值,且有M12=M21。電感的單位在SI單位制中為亨〔利〕(H)。

電感計算公式 

兩細導線迴路在均勻、線性與各向同性的磁介質中,它們的互感可用以下諾伊曼公式計算

電感電感

式中dl1、dl2分別為兩個迴路的長度元矢量,r12是兩長度元間的距離,μ是周圍磁介質的磁導率。
  
一個細導線迴路的自感,可近似地看作是導線幾何中心軸線l1與導線內側閉合曲線間的互感與導線的內自感之和,這樣便有
 M=Q/F;

 

電感 -電感在電路中的作用

電感——整理、梳理者
我們曉得,電生磁、磁生電,兩者相輔相成,總是隨同顯示。當一根導線中擁有恆定電流流過時,總會在導線四周激起恆定的磁場。當我們把這根導線都彎曲成為螺旋線圈時,應用中學學過的電磁感應定律,我們就能斷定,螺旋線圈中發生了磁場。接上去,我們將這個螺旋線圈放在某個電流迴路中,當這個迴路中的直流電變化時(如從小到大或許相反),電感中的磁場也應該會發生變化,變化的磁場會帶來變化的「新電流」,由電磁感應定律,這個「新電流」一定和原來的直流電方向相反,從而在短時刻內關於直流電的變化構成一定的抵抗力。只是,一旦變化完成,電流穩固上去,磁場也不再變化,便不再有任何障礙發生。假如你以為上面一段描繪十分難懂、拗口,我們無妨從另一個角度來說明。假定有一條人工渠,渠邊有一個大大的水車,水車很繁重,需求較大流量的渠水才幹推進它。首先,渠道中沒有水的時分,水車是不會轉動的。接下去工人開啟閘門開端放水,在放水最開端的時分,水流會從小到大,那麼水車是怎樣樣變化的呢? 水車會隨著水的到來而快速旋轉和水同步?顯然不是,由於慣性和阻力的存在,水車會遲緩的開端轉動,過一段時刻后才會和水流構成穩固的均衡。在水車 「起步」,開端遲緩轉動的進程,實踐上也是水車在阻攔制止水流向前,抵抗水流變化的進程。在水流顛簸、水車轉速也穩固后,水和水車構成一種調和共生的關係,就互不干預了。那麼假如關掉閘門呢?關掉閘門后,水會逐步增加,流速也會下降。在水流流速下降的時分,水車並不能快速和水流樹立新的均衡,它還會依據之前的速率持續旋轉一段時刻,並帶動水流在一定時刻內維持之前的速率,接著水車會隨著水流速降低、水流增加而漸漸中止轉動。恰是這種緊張電路中電流的變化幅度的特性,使得電感就像是電路中的一個「整理、梳理者」。
通直流,阻交流
從上面的過程來看,我們完全可以將電感器的作用和水車等同起來,它們的核心作用都是阻止電流(水流)的變化。比如電流由小到大,水流由大到小的過程中,無論是電感器還是水車都存在一種「滯后」作用,它們能在一定時間內抵禦這種變化。從另一個角度來說,正因為電感器和水車擁有儲存一定能量(慣性)的作用,因此它們才能在變化來臨時試圖維持原狀,但需要說明的是,當能量耗盡后,則只能隨波逐流。說到這裡,電感器的特別作用就非常清晰了——那就是「通直流,阻交流」。為什麼這樣說呢?如果以水車作為例子的話,直流就是恆定的一個方向的水流,水車雖然在水流開閘后的一小段時間內對水流有阻止,但一旦水車和水流建立平衡,則無論是水車還是水流都會按照規律運動,不再會有阻止發生,這就是「通直流」。作為「阻交流」,試想,如果渠道中的水流一會向左、一會向右,水車在其中也無法正常轉動,最後的結果是水渠無法形成正常的運轉,這就是電感的「阻交流」作用。我們在主板上常常可以看到裸露的,有粗壯銅絲纏繞的元件,沒錯,那就是電感。電感的「通直阻交」特性,讓其在電路中能夠發揮巨大的作用。在板卡中,電感多被用在儲能、濾波、延遲和振蕩等幾個方面,是保障板卡穩定、安全運行的重要元件。當然,如果要深入分析這些作用,往往牽涉到很專業的電子知識,本文就不多做介紹了,感興趣的讀者可以自行查閱電路設計的相關內容。

電感 -自感與互感

自感
當線圈中有電流通過時,線圈的周圍就會產生磁場。當線圈中電流發生變化時,其周圍的磁場也產生相應的變化,此變化的磁場可使線圈自身產生感應電動勢(感生電動)(電動勢用以表示有源元件理想電源的端電壓),這就是自感。
互感
兩個電感線圈相互靠近時,一個電感線圈的磁場變化將影響另一個電感線圈,這種影響就是互感。互感的大小取決於電感線圈的自感與兩個電感線圈耦合的程度,利用此原理製成的元件叫做互感器。

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