电感器 俗称为电感线圈或简称线圈,也是一种常用的电子元器件。但它在电路中的应用相对于电阻器和电容器来说要少得多。如收音机的磁性天线线圈、简单半导体收音机中的高频扼流圈、超外差式收音机中的振荡线圈等,都是电感器。
电感器是根据电磁感应原理制成的器件。实际上,凡是能够产生自感、互感作用的器件,均可称为电感器。电感器的用途极为广泛, 在交流电路中电感器有阻碍交流通过的能力,在电路中常被用作阻流、变压、交流耦合及负载等;当电感器和电容器配合时,可用作调谐、.滤波.、选频等。
电感器结构和种类
电感器通常由骨架、线圈、屏蔽罩、磁芯等组成。骨架材料的好坏,对于电感器的质量以及工作稳定性等都有一定的影响。而线圈匝数的多少决定着电感量的大小。一般电感量越大,,线圈的匝数就越多。 屏蔽罩则是为了减小外界电磁场对线圈工作的干扰、并防止线圈产生的电磁场对外电路的影响而采取的一项措施.通常是将线圈放入一个闭合的具有良好接地的金属罩内来实现。线圈装有磁芯后会使它的电感量显著増大,或者说,与同样电感量的空芯线圈相比,带磁芯的线圈圈数可以减少,体积相应减小。有些电感器(如超外差式收音机中 的振荡线圈和中周变压器)为了能在一定范围内调节电感量,常常采用调整磁芯在线圈中的位置的方法来实现。但实际应用中,根据使用场合的不同,有的电感器没有磁芯和屏蔽罩,自制的脱胎线圈则连骨架也不用。
电感器的种类很多,根据不同的结构特点,可分为单层线圈、多层线圈、蜂房线圈、带磁芯线圈及可变电感线圈等。图3-1所示是几种常用电感器的实物外形图。
单层线圈的绕制可采用密绕或间绕。间绕线圈各匝之间保持一定距离,它的稳定性高,电感量很小。密绕线圈所占尺寸小,所以体积小,但稳定性稍差。
多层线圈在要求电感量较大时(例如大于300uH )时采用。由于多层线圈层与层之间电压相差较大,当线圈两端具有较高电压时,容易发生跳火、绝缘击穿等问题,因此大多采用分段绕制。
磁芯线圈体积小、损耗小、品质因数高,多数产品还通过调节磁芯在线圈中的位置来实现电感量在一定范围内的连续可调,主要用于收音机的天线线圈、震荡线圈等。
标准电感器是一种通用性强的系列产品,它按不同电感量的要求,将不同直径的铜线绕在磁芯上,再用塑料壳封装或环氧树脂包封而成。标准电感器的优点是体积小、重量轻、电感量稳定、结构牢固和使用方便。
电感器特性及参数
电感器和电容器一样,都是储能元件。所不同的是电容器储存的是电荷,而电感器储存的是磁能。当电流通过电感器时,电感线圈的周围就产生了磁场,把电能转换成磁场能量储存在磁场中。电感器有一个重要特性,就是"通过电感的电流不能突变'也就是说,它具 有延缓电流变化的特性,对变化的电流呈现一种特殊的阻力,因而在电路中起着"阻交流、传直流"的作用。电感器的这这一特性与电容器 的"通交流、阻直流"特性正好相反。
电感器的储能特性用电感量来衡量。电感量的基本单位是亨利, 用符号H表示。较小的单位毫亨(mH )和微亨(uH),它们之间的 换算关系是:
1 亨利(H) =1000毫亨(mH)
1 毫亨(mH) =1000微亨(uH)
电感量的大小主要取决于线圈的尺寸、线圈匝数有无磁芯等。 线圈的横截面积越大,其电感量也越大;线圈的圈数越多,绕制越集中,电感量越大,线圈内有磁芯的,电感量大;磁芯导磁率越大,电感量越大。电感线圈的用途不同,所需的电感量也不同。例如,在高 频电路中,线圈的电感量一般为0.1 ~ 100uh;而在电源整流滤波 中,线圏的电感量可达1~30H.
电感器在制造过程中实际电感量会偏离标称电感量,其限制的偏离范围叫允许偏差(也叫误差),常用最大允许差值与标称值的百分比来表示。很显然,允许偏差值越小,表示电感器的电感量精度越高。
由于电感线圈是由导线绕制成的,总会具有一定的电阻。 一般而言, 直流电阻越小,电感线圈的性能越好。电感器的一个重要参数是品质 因数,用字母Q表示,简称Q值。Q值越大,电感器自身的损耗越 小,在用电感器和电容器组成谐振电路时,选择性越好。举例来说, 收音机的磁性天线线圈大多采用多股漆包线绕制,就是为提高它的Q 值,改善收音机的选择性。
另外,线圈的匝与匝间、层与层间以及使用中的线圈与电路金属 底板连接导线、其他元制牛之间都存在着等效电容,称之为分布电容。一般情况下,线圈分布电容的数值是很小的,但它的存在会使Q 值降低,稳定性变差。线圈的分布电容应越小越好。
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