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1、1 电感元件是根据电磁感应原理制作的元件。电感元件分为两大类：一类是利用自感作用的电感线圈；另一类是利用互感作用的变压器和互感器。图3.1.0为自感现象示意图。当交流电通过线圈L时，便在线圈周围产生交变磁场，这个磁场既能穿过线圈，又能在线圈中产生感应电动势。自感电动势的大小与磁通量和线圈的特性有关，这种特性用自感系数来表示。电感量是表示电感数值大小的量，通常简称电感。LRU第三章第三章 电感器和变压器电感器和变压器图3.1.02 如果在通以交流电的线圈的交变磁场中，放置另一只线圈，交变磁场中的磁力线将穿过这只线圈，在此线圈中会产生感应电动势，这种现象称为互感。通常把原通电线圈称为初级(或原线圈

2、)，另外放置的线圈为次级线圈(或副线圈)。次线线圈中感应电动势的大小，同初次级间的互感量有关，初次级之间的相互作用称为耦合(系数)。因此，电感元件有两个特性：对直流呈现很小的电阻(近似于短路)，对交流呈现阻抗。电感元件具有阻止其中电流变化的特性，所以流过电感的电流不能突变。电感元件在电子产品中的功能归纳如下：作为滤波线圈阻止交流干扰。作为谐振线圈与电容组成谐振电路。在高频电路中作为高频信号的负载。制成变压器传递交流信号。利用电磁的感应特性制成磁性元件。3 3.1 电感器电感器 电感器多指电感线圈，简称电感，是一种常用的电子元件，具有自感、互感、对高频阻抗大、对低频阻抗小（即通直流、阻交流）等特

3、性，被广泛应用在振荡、退耦(也称去耦)、滤波等电子电路中，起选频、退耦、滤波作用。3.1.1 电感器的结构电感器的结构 1电感器的结构电感器的结构 如果把一段导线按某种方式绕在一起，就成为一个线圈。如果使线圈的每圈之间彼此绝缘，就称这样的线圈为电感线圈。电感线圈的种类和结构各种各样，通常由骨架、绕组、磁芯及屏蔽罩组成。根据使用场合的不同，有的线圈没有屏蔽罩，有的没有磁芯，还有的连骨架都没有，只有绕组。4 (1)骨架。骨架常用的材料有电工纸板、胶木、塑胶、云母、聚苯乙烯、陶瓷等。骨架的形状应根据使用要求选择。(2)绕组。大多数的绕组由绝缘导线在线圈骨架上绕制而成，常用的是各种规格的漆包线。(3)

4、屏蔽罩。为了减小外界电磁场对线圈的影响以及线圈产生的电磁场与外界电路的相互耦合，往往在结构上使用金属罩将线圈屏蔽，并将屏蔽罩接地。(4)磁芯。磁芯通常使用铁氧体材料制作，根据不同要求，制成各种形状。由于短波和超短波线圈工作频率很高又要求电感量很稳定，因此在微调电感量大小时，常用铜或黄铜制作的铜心来微调。铜心旋入时使电感量减少，品质因数降低，与磁芯的作用过程恰好相反。(5)封装材料。有些电感器绕制好后，用封装材料将线和磁芯等密封起来。封装材料常采用塑料、陶瓷或环氧树脂等。5 2电感器的图形符号电感器的图形符号 电感器的常见图形符号如图3.1.1所示。图3.1.1电感器的图形符号 3.1.2 电感

5、器的主要参数和型号命名电感器的主要参数和型号命名 6 1.电感器的主要参数电感器的主要参数 （1）电感量L和感抗 电感量L表示线圈本身的固有特性，与电流大小无关。电感的单位为“亨利”，简称“亨”(H)。换算单位有毫亨(mH)、微亨(H)、奈亨(nH)。它们之间的换算关系为：电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗 XL，单位是欧姆。它与电感量 L 和交流电频率 f 的关系为：（2）品质因素Q 品质因素Q是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：。线圈的Q值愈高，回路的损耗愈小。nH10H10mH10H1963fLX2LRXQ/L7 (3)分布电容 线圈的匝和匝之间存在着

6、电容，线圈与地之间和线圈与屏蔽盒之间，以及线圈的层和层之间也都存在着电容，这些电容统称为线圈的分布电容。（4）线圈的稳定性。对于经过高温循环变化后，电感量不再能恢复到原来的电感量，这种不可逆变化用电感的不稳定系数表示。（5）额定电流 指电感线圈在正常工作时，允许通过的最大电流值。3.电感器的型号命名电感器的型号命名电感器的型号命名方法如下：8 3.1.3 电感器的种类电感器的种类 电感器的分类电感器的分类 电感器的种类很多，分类方法各不相同：电感器的种类很多，分类方法各不相同：(1)按电感形式分类：固定电感器、可变电感器。按电感形式分类：固定电感器、可变电感器。(2)按导磁体性质分类：空芯线圈

7、、磁芯、铁芯、铜芯线圈。按导磁体性质分类：空芯线圈、磁芯、铁芯、铜芯线圈。(3)按工作性质分类：天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波按工作性质分类：天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。线圈、偏转线圈。(4)按绕线结构分类：单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。按绕线结构分类：单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。(5)按结构特点分类：立式或卧式线圈，有骨架或无骨架的线按结构特点分类：立式或卧式线圈，有骨架或无骨架的线圈，带屏蔽或不带屏蔽的线圈，密封的或不密封的线圈等。圈，带屏蔽或不带屏蔽的线圈，密封的或不密封的线圈等。常用的电感线圈常用的电感线圈 下面主要从导磁体性质分类上进行描述。9 （1）

8、空芯线圈 空心线圈就是线圈内部没有填充物质。空心线圈因结构不同又分为单层、多层和蜂房线圈等。单层线圈 单层线圈的值一般都比较高，多用于高频电路中。单层线圈通常采用密绕法和间绕法。密绕法是用绝缘导线一圈挨一圈地绕在纸筒或胶木骨架上，如晶体管收音机中波天线线圈；间绕法就是每圈和每圈之间有一定的距离，具有分布电容小，高频特性好的特点，多用于短波天线；10 下图为空芯单层电感器的结构示意图。以下图(b)中空心密绕线圈为例，电感量的计算公式为 式中，L为空心密绕线圈的电感量，单位为H；d为空心密绕线圈的内径，单位为mm；l为空心密绕线圈的长度，单位为mm；N为空心密绕线圈的匝数。dlNdL4401000

9、22图3.1.2空芯单层电感器的结构示意图11 比较密绕和间绕线圈，间绕的匝间距离大，分布电容小，当采用粗导线间绕时可获得150400的Q值，其稳定性也较高。对于电感值大于15H的线圈，应采用密绕，密绕的线圈分布电容较大，电感量较大，Q值较低。对某些稳定性较高的地方，采用被银法或热绕法制作高稳定型线圈。在高频大电流条件下，为减少集肤效应，线圈常使用铜管绕制。多层线圈 由于单层线圈的电感量较小，在电感值大于300H的情况下，要采用多层线圈。12 下图(a)所示是一个无封装多层电感线圈。多层电感线圈最大的缺点是固有分布电容大。因为多层线圈的匝与匝之间、层与层之间存在着电压差，线圈两端电压差最大，当

10、线圈两端有较高电压时，漆包线的绝缘层就容易被较高感应电压击穿，产生打火烧毁线圈的现象。为此在设计制造电感线圈时，可将线圈进行分段绕制，即将一个线圈分成几段绕制。下图(b)所示为分段多层电感线圈。例如，彩色电视机高压包中的高压线圈采用的就是分段绕制方法。将线圈分段绕制，可降低各段的承受电压，还可减小线圈固有的分布电容。下图(c)所示为分段蜂房式多层电感线圈。图3.1.3 多层电感线圈 13 为了克服多层电感线圈固有分布电容大的缺点，除采用分段绕制外，还采用蜂房式的绕制方式来绕制线圈，上图(c)所示为分段蜂房式多层电感线圈。在绕制这种线圈时，将漆包线以1926的偏转角绕在骨架上，多在自动或半自动蜂

11、房式绕线机上进行绕制，以减小线圈的分布电容。（2）磁芯线圈 磁芯线圈是在空芯线圈中装入一定形状的磁芯而成的。、固定磁芯线圈 磁心如果固定在空芯线圈内称固定磁芯线圈；在空芯线圈中加入磁芯后，电感量约增K倍，用公式表示为：式中，为空芯线圈的电感量，单位为H；K为磁芯的导磁率，一般取512；L为加入磁芯后的电感量，单位为H。上述表明，多层线圈比单层线圈的电感量大，磁芯线圈又比多层线圈的电感量大。电感线圈的电感量一定时，磁芯线圈就比空芯线圈的圈数少得多，且磁芯线圈的分布电容小，同时线圈的Q值也有所提高。0KLL 0L14 、可调磁芯线圈 可调电感器是电感量可在较大范围内进行调节的电感器。它是在线圈中插

12、入磁芯，并通过调节磁芯在线圈中的位置来改变电感量。可调电感器的特点是体积小，损耗小，分布电容小，电感量可在所需的范围内调节。例如收音机中的磁棒天线，线圈在磁棒上移动时，线圈在磁棒正中的电感量最大，线圈移出磁棒外时则电感量最小。图3.1.9 色码电感器15 色码电感线圈 这是一种小型的固定电感器，它是一种磁芯线圈，将线圈绕制在软磁铁氧体的基体(磁芯)上。再用环氧树脂或塑料封装，并在其外壳上标以色环(如图3.1.9(b)所示)或直接用数字(如图3.1.9所示LG400型)表明电感量的数值。若标以色环，其电感量的识别与色环电阻一样，数字和颜色的对应关系是一样的，但要注意的是第三条色环是表示有效数字乘

13、以10的乘方(100109)，单位是微亨。国产LG小型电感器就是这种“色码电感”，不过国产的色码电感通常都印有数字及字母(如图3.1.9所示LGI和LGX型)。其字母A、B、C、D、E表示最大电流工作电流的分组代码，即表示各组的最大工作电流为50、150、300、700、1600 mA。、分别是表示误差为5、10、20。LG型电感线圈有卧式和立式 图3.1.10(a)为国产LG电感器。图3.1.10为(b)某色码电感的实物图16 阻流圈（扼流圈）限制交流电通过的线圈称阻流圈，分高频阻流圈和低频阻流圈。某扼流圈外观如下图所示。高频阻流圈用于阻止高频信号的电流通过而让频率较低的交流信号和直流信号通

14、过，特点是电感量小，分布电容小，损耗小。低频阻流圈用于阻止低频信号的通过，电感量可达几亨至几十亨，比高频阻流圈大得多。低频阻流圈多采用硅钢片、铁氧体、坡莫合金等作为铁心，多用于电源滤波电路、音频电路。扼流圈17 小型振荡线圈 某小型振荡线圈结构如下图所示。当超外差式收音机中需要产生一个比外来信号高465kHz的高频等幅信号，这个任务就是由振荡线圈与电容组成的振荡电路来完成的。振荡线圈分为中波振荡线圈、短波振荡线圈两种。小型振荡线圈一般采用金属外壳作屏蔽罩，内部有尼龙骨架、工字形磁芯、磁帽和引脚等。带螺纹的磁帽可以起到微调电感量的作用，磁帽顶端涂有红色漆，可以区别于外形相同的中频变压器。小型振荡

15、线圈结构18 3.1.4 电感器的故障、检测与选用电感器的故障、检测与选用 1电感器的常见故障 电感器的常见故障有断路、短路、接触不良及品质因数降低等。(1)线圈的断路故障 电感器是由一根连续不断的导线绕制而成的，一般只有两个引脚。线圈导通电流时，是从一个引脚流入线圈，再一匝挨一匝地逐次流到另一个引脚上。当电感线圈出现断路故障后，电流就不能从一个引脚流到另一个引脚。(2)电感器的短路故障 一个正常的电感器，每圈之间都彼此绝缘，如果匝间绝缘层被破坏，线圈就会出现匝与匝直接挨连的情况。这样称线圈出了短路故障。短路故障多是由于在潮湿环境长期霉锈破坏绝缘层引起的，一旦线圈受潮使它的绝缘能力降低，绝缘层

16、就容易被电压击穿，形成短路。(3)电感器接触不良的故障 (4)品质因数降低的故障19 2电感器的检测与代用 电感器(线圈)的较好的检查法办法是用电感表等专用仪器进行测试，测量其电感值和Q值是否和标称值一致。在不具备专用仪表时，可以用万用表测量电感线圈的电阻来大致判断其好坏。一般电感线圈的直流电阻值应很小(为零点几欧至几欧)，低频扼流圈的直流电阻最多也只有几百至几千欧。当量得线圈电阻无穷大时，表明线圈内部或引出端已断线。注意在测量时，线圈应与外电路断开，以避免外电路对线圈的并联作用造成错误的判断。高频线圈的故障以开路断线居多，局部短路的故障较少。对开路的线圈可以从整机上卸下，细心检查引出端，并可

17、小心将线圈拆下，记下圈数接好引出线，再按原绕法、圈数绕好。小型固定电感器(色码电感)一旦断线，则需更换新的，注意更换的电感数值要相近。有些线圈在绕好后用石腊或胶固封，重绕后如无恰当固封胶或腊最好不封，切不可用一般胶或蜡进行固封。因为这些材料会导致线圈的Q值下降，使整机特性变坏。2021 3.2 变压器变压器 变压器是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器。变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能。变压器普遍应用在各种电器的信号耦合、电源变压、阻抗匹配电路中，起隔离直流与耦合交流的作用。3.2.1 变压器的原理、图形符号、种类和主要参数变压器的

18、原理、图形符号、种类和主要参数 1.变压器的原理和图形符号 变压器的原理可以用图3.2.1 变压器的原理示意图来加以说明。变压器一般接电源的线圈称为初级，其余的线圈均称为次级。当初级加上交流电压U1后，铁芯中便产生交变磁通，形成交变磁场，由于铁芯的磁耦合作用，使次级线圈中感应出电压U2。变压器一般由线圈、铁（磁）芯和骨架（外壳）等几部分组成。图3.2.2(a)所示为空心变压器；图3.2.2(b)所示为铁氧体磁芯变压器；图3.2.2(c)为铁芯变压器。22U1I2I1U2N1N2U1U2N1N2(a)原理(b)符号 图3.2.1 变压器的原理示意图 23图3.2.2 变压器的外形与电路符号24

19、2.变压器的种类 根据工作频率不同，变压器可分为高频变压器、中频变压器和低频变压器。3.变压器的主要特性参数 (1)额定功率 指在规定的频率和电压下变压器能长期工作而不超过规定温升的输出功率。额定功率中会有部分无功功率，故容量单位用伏安（VA），而不用瓦(W)表示。(2)匝比 变压器次级绕组的匝数（N2）与初级绕组的匝数（N1）之比称为匝比(n)。(3)效率 是指变压器次级输出电功率与初级输入电功率比值的百分数，即 输入功率=输出功率+损耗。变压器的损耗主要有以下两个方面：铜损和铁损（4）绝缘电阻 （5）温升 12211212ZZIIUUNNn%100)(i0）输入功率（）输出功率（效率PP2

20、5 3.2.2 各种用途的变压器各种用途的变压器 1电源变压器 电源变压器主要用于将工频电220变成低压交流电。其主要组成部件有骨架、线圈、绝缘材料、铁芯及外壳等。图3.2.3电源变压器的结构示意图26 (1)变压器的骨架 图3.2.3(a)是塑料方形骨架。骨架的结构形式和材料有多种，还可用胶木板、纸质板等。(2)变压器的线圈 电源变压器线圈绕组一般用漆包线绕制。(3)变压器的绝缘材料 由于初级线圈AB加的220 V电压较高，次级CD送出的12 V电压较低，为了保证初、次级绝缘可靠，常在绕完变压器初级线圈之后，在其外表包绕一层如图3.2.3(d)所示的绝缘纸，再在绝缘纸上绕次级线圈。绝缘纸一般

21、为牛皮纸、青壳纸及白玻璃纸等。有的两个绕组间有静电屏蔽层。屏蔽层有两种形式，一种形式是用铜箔或铝箔在一次绕组外绕一圈，其接头处不能重合，金属箔只能一头接地；另一种形式是在一次绕组外再用漆包线单独绕一层线圈，然后将一端引出接地，另一头空着不用。27 (4)变压器的铁芯 电源变压器铁心并不是整块铁，而是由许多如图3.2.3(e)所示形状的铁片(常称硅钢片)叠成的。硅钢片外表覆盖着一层薄绝缘漆，以保证相邻硅钢片之间绝缘。每层由一个“I”形部分和一个“E”形部分拼合成。铁片形状除如图3.2.3(e)所示的“EI形外，还有“口”形、“F”形和“C”形，如图3.2.4所示。电源变压器使用薄片铁心，主要有两

22、方面原因：规范线圈磁场的磁路，限制磁力线散射，避免干扰其他电路；减少变压器的涡流损耗，提高变压器效率。图3.2.4变压器铁心形状 28 (5)变压器的外壳 铁片插完，装如图3.2.3(g)所示的外壳有两个作用：外壳上有两个孔，便于用螺钉固定；屏蔽变压器的感应磁场，以免干扰其他电路。2.中频变压器 中频变压器俗称中周。我国广播收音机的中频频率为465kHz，电视接收机的图像中放频率为38MHz，伴音中放频率为6.5MHz，中频变压器一般和电容(外加或内带)组成谐振回路，应能调谐在上述频率，并能在上述频率附近调整。这里就以彩色电视机中应用的中频变压器为例来讲一讲中频变压器的结构。图3.2.5为常用

23、的中频变压器的外观、结构及图形符号。如图3.2.5所示，中频变压器主要由骨架、线圈、底座、引脚、磁帽、磁芯及屏蔽罩几部分组成。29 屏蔽罩磁帽磁芯骨架、绕组、底座、引线中频变压器成品(b)中频变压器电路符号(c)中频变压器的结构(a)中频变压器外观图3.2.5 常用的中频变压器的外观、结构及图形符号 30 3、音频输入、输出变压器 音频变压器在放大电路中的主要作用是耦合、倒相、阻抗变换等。要求音频变压器频率特性好、漏感小、分布电容小。输入变压器是接在放大器输入端的音频变压器，它的初级多接输入电缆或话筒，次级接放大器第一级。不过晶体管放大器的低放与功放之间的耦合变压器习惯上也称输入变压器，而把前

24、者分别叫线路输入变压器及话筒输入变压器。输入变压器的铁芯常用高导磁率的铁氧体或坡莫合金制成，低档的也有用优质硅钢片的。输入变压器次级往往有三个引出端，以便向晶体管功放推挽输出级提供相位相反的对称推动信号。下图是某输入变压器的外形及图形符号。次级初级输入变压器的外形及图形符号31 输出变压器是接在放大器输出端的变压器，它的初级接放大器输出端，次级接负载(扬声器等)。它的主要作用是把扬声器较低的阻抗，通过输出变压器变成放大器所需的最佳负载阻抗，使放大器具有最大的不失真输出达到阻抗匹配的目的。输出变压器还具有隔离放大器与负载的直流电路的功能。输出变压器根据输出功率级电路的不同，有单边式和推挽式两种。

25、输出变压器的标称功率一般比输入变压器大些，外形结构及电路符号与输入变压器相似。下图是某输出变压器的外形及图形符号。次级初级推挽输出变压器的外形和电路符号 32 4.电视机行输出变压器 行输出变压器是将行逆程脉冲形成的高压经整流后得到各种电压，因此又称为逆程变压器或回扫变压器。用于接在电视机行扫描电路的输出级，其功能除了与行偏转线圈匹配外，还用于产生高压、中压、显像管灯丝电压等。特点是体积小、重量轻、可靠性高、输出的直流高压稳定。图3.2.8(a)是行输出变压器的实物图。图3.2.8(b)是其图形符号，线圈是初级，其他线圈均属次级。它的组成结构与其他变压器相比，多了一些组件，在高压硅堆盒内装有二

26、极管，在变压器上还装有聚焦极和加速极调整电位器等。这种变压器是一个不可拆分的整体，能将电压变得很高。通常将行输出变压器俗称为“一体化高压包”，或简称为“高压包”，也可称为“一体化行输出变压器”。33YXZ(a)行输出变压器的实物 (b)图形符号 图3.2.8 某行输出变压器的实物和图形符号34 5、自耦变压器和调压变压器 一般变压器的特点之一是初、次级之间的直流电路是完全分离的，它们之间的能量传递是靠磁场的耦合。但自耦变压器与调压变压器是另一种形式的变压器。它们只有一个线圈，其输入端和输出端是从同一线圈上用抽头分出来的。这种变压器初、次级之间有一个共用端，故它们的直流不再是完全隔离的。下图是调

27、压变压器的外形和图形符号。输入输出降压输入输出升压调压变压器的外形图形符号35 自耦变压器的抽头是固定的，即固定从初级分取一部分电压输出；而调压器的抽头则是通过碳刷作滑动接头，输出电压随碳刷移动而可连续可调地输出。调压器的额定功率有500W、1kW、2kW等多种。3.2.3 变压器的检测 一般中、高频变压器的线圈圈数不多，其直流电阻应很小，在零点几欧至几欧姆之间，视变压器具体规格而异。音频和电源变压器由于线圈圈线较多，直流电阻可达几百欧至千欧以上。变压器的故障有开路和短路两种。变压器的直流电阻正常不能表示变压器完全正常。例如电源变压器内部少数线圈的短路，对变压器直流电阻影响不大，不易测出，但变

28、压器已不能正常工作。高频变压器的局部短路更不易用测直流电阻法判别，一般要用专门测量仪器才能判断。中、高频变压器内部局部短路时，表现为线圈的空载Q值下降，整机特性变坏。如果变压器两绕组之间发生短路时，会造成直流电压直通(本来变压器初、次级之间，是交流耦合，直流断路的)。因而可用万用表量出。但要注意，若接在电路中时，测试时应切断变压器与其它元件的连接。36 电源变压器内部是否有短路，可以用以下方法检查。一种是空载通电法：切断变压器的一切负载，接通电源，看变压器的空载温升，如果温升较高(烫手)，就说明一定有内部局部短路。如果接通电源15分钟至30分钟，温升正常，则说明变压器正常。另一种，也可在变压器

29、电源回路内串接一个100W(220V)灯泡，接通电源时，灯泡只发微红，表明变压器正常；如果灯泡很亮或较亮，表明变压器内部有局部短路现象。对一般没有经验的读者可以用同型号的好变压器作比较。开路的检查用万用表欧姆档很容易进行。变压器的开路，一种是内部线圈断线。另一种是引出端断线，检查时应细心观查。如果引出端断线(开焊)可以重新焊接。内部断线就要重新绕制。在拆卸时应注意记下圈数，直到找到断线，再用同型号漆包线按原圈数绕好。对高、中频变压器线圈还要注意原线圈绕制的方向，不应搞错。电源变压器重绕时，一般需要借助绕线机。重绕时应注意绝缘层(变压器纸)的厚度不要太厚，以免绕好后线圈变“肥”，装不进变压器铁芯。在装变压器铁芯时应注意不要损坏绕组，并要夹紧铁芯，以免发出“嗡嗡”声。37第三章完