1、第四章 电感及电感元件 本章重点:电感线圈的结构,常用电感线圈的特性及使用,变压器的结构,常用变压器的特性及使用。电感元件:根据电磁感应原理制作的元件,又叫电感器。作用:能实现调谐、振荡、耦合、滤波、陷波、偏转、聚焦、延时补偿、电压变换和阻抗变换等功能。电感元件 自感:载流线圈的电流变化在线圈自身引起感应电动势的现象。互感:两个电感线圈相互靠近时,一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈,这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度。第一节 电感元件的基本知识 线圈的结构及电路图形符号 一、线圈的构成 构成:电感线圈一般由骨架、绕组、磁心和屏蔽罩构成,但是在一些要
2、求不严格的电路应用中骨架、磁心和屏蔽罩都被省去。骨架:可以由各种绝缘材料制成,其材质和制作工艺的优劣对电感元件有一定影响。绕组:由绝缘导线绕制而成,最常用的绝缘导线是漆包线。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。电感器电感量的大小,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?表示。常用的单位还有毫(mH)和微亨(H),它们之间的关系是:1H=1000mH 1mH=1000H)屏蔽罩:减小
3、外界电磁场对线圈的影响以及线圈产生的电磁场对外界的影响。磁心:可以增加线圈的自感系数(电感量),并且调节磁心与线圈的正对面积 可以调节线圈的自感系数(电感量)。磁心一般用铁氧材料制作。二、线圈的主要参数 (1)电感量(L):与线圈的直径(面积),线圈匝数,饶制方式及磁心有关。(2)线圈的品质因(Q):指在某一频率的交流电压作用下工作时,线圈所呈现的感抗与线圈直流电阻的比值。品质因数是衡量电感器件的主要参数。电感器的Q值越高,其损耗越小,效率越高。电感器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。(3)分布电容(C):主要是线圈的匝与匝之间存在的电容,
4、还包括线圈与线圈间,线圈与地间存在的电容,分布电容的存在使Q值下降。(4)额定电流:允许通过线圈的最大电流。(5)稳定性:线圈的稳定性受湿度、温度和机械振动影响。三、电感元件的分类(P69)分类方法有很多种:按磁芯分、按绕线结构分、按封装形式分、按电感量分、按外形分、按工作性质分。四、电感元件的型号命名及标注方法 1、命名方法 分为四部分:主称、特征、型式、区别代号。第二节 电感器 一般有立式和卧式两种。采用软磁“工”字磁芯作芯子;高强度漆包线(纱包线)排绕或乱绕成线圈,电感量在 之间,品质因数(Q)值控制在40左右;用PVC热缩性套管或装入塑料壳,用环氧树脂封装而成。部分固定电感器结构图 电
5、感器特性:通直流、隔交流。原因:交流时,电流频率很快。电流频率越高,电感器阻抗越大,电流越难以通过。电感器在电路中常与电容器构成LC滤波电路、LC振荡电路。电子电路中电感器具有体积小、重量轻、结构牢固和安装方便等特点。H?22000H10 区别代号(用数字或字母表示)型式(用字母表示,如X代表小型)特征(用字母表示,如G代表高频)主称(用字母表示,如L代表电感线圈,ZL代表 阻流圈)电感元件的型号组成 2、电感元件的标注方法 (1)直标法:即在小型电感元件的外壳上直接用文字标出电感元件的电感量、允许误差和最大工作电流等的主要参数。其中最大工作电流常用字母标志。如:A-50mA(最大工作电流)、
6、B-150mA、C-300m、D-700mA、E-1600mA。(2)色标法:在电感元件的外壳上涂上不同颜色的色点、色环,用来表明其参数。其中色点、色环颜色与数字所对应的关系同于电阻器色环标志法,电感量单位为 。如表4-1-6所示(P70)。五、电感元件的检测 首先是外观检测,接下来是线圈电阻检测,绝缘电阻,磁芯,色码电感器检测。具体操作如表4-1-7(P70)所示。课堂练习:表4-1-8(P71)H?电感器功能:滤波、陷波(在电子线路中,电感线圈对交流有限流作用,它与电阻器或电容器能组成高通或低通滤波器、移相电路及谐振电路等;变压器可以进行交流耦合、变压、变流和阻抗变换等)、振荡和延迟等。滤
7、波:在电源电路中,整流电路将交流变成脉动的直流,而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容,利用其充放电特性,使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。陷波:在三相交流电路中,换相时产生的周期性电压扰动。振荡:振荡电路是将电源的直流电能,转变成一定频率的交流信号的电路。作用是产生交流电振荡,作为信号源。一般中、高频振荡器用LC振荡电路,频率高,LC元件值比较小,体积也小,有良好的选频特性,输出波形比较纯。在低频振荡电路中,频率低,所用的LC元件值很大。这时用的电感线圈体积很大,铁芯线圈的性能也差,用RC振荡电路就比较合适。延迟:使输出信号特性与输入信号基本不变,而只使其输出延迟一段时间
8、(即信号的幅值不变,相位变化)。电感器的名称和用途:1、色码电感器:适用于高、中频电路。2、行线性线圈:调节电视机的行线性。3、镇流器:适用于日光灯电路。4、偏转线圈:电视机中控制电子扫描轨迹。一、部分常用电感器(P72)如表4-2-2所示,介绍了几种常用的电感器:空芯电感器:适用于高频扼流、分频器、滤波器。电路图形符号:瓷绕高频电感器、模压电感器、棒状电感器:适用于高频扼流、分频器、滤波器。电路图形符号:磁芯电感器:适用于高、中频选频放大器 色码电感器:适用于高、中频电路 二、专用电感器 1、铁心低频阻流圈:适用于整流LC滤波器、音频滤波器,显示器用行 阻流圈。2、行线性线圈:适用于显示器校
9、正非线性电路。3、行振荡线圈:适用于频率调整电路。4、偏转线圈:在显示器中控制电子扫描轨迹,以便荧光屏上能显示图像。三、片式电感器 亦称表面贴装电感器,其引出端焊接在同一平面上。作用:适用于表面贴装技术的无引线或短引线微型电子元件。主要有绕线型、叠层型、编织型和薄膜片式,常用封装。类型(P73):模压电感:绕线型电感 功率电感 补充:高、中、低频的划分 阻抗中的低频,中频,高频是定性的描述,没有严格的的范围。从Nyquist(奈奎斯特)图大致看:曲线在坐标作下部分就定为高频,中间段为中频,最右边 的为低频。如果一定要给一个大概范围的话,一般可以认为:低频:100 kHz 第三节 小型变压器 开
10、始新课之前,先看一下几个问题:1、变压器的工作原理是什么?2、小型变压器是怎样实现把高压变为低压的?3、小型电源变压器是怎样进行检测的?结合问题,看一下书上7477页。变压器结构图 结构:变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。一个线圈跟电源连接,叫原线圈(初级线圈或一次线圈),另一个线圈跟 负载连接,叫副线圈(次级线圈或二次线圈).两个线圈都是由绝缘导线绕制成的.铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成.变压器的工作原理:利用电磁感应的互感原理,两组或两组以上线圈(在一定范 围内)彼此间感应电压、电流来达到升压或降压功能。变压器作用:变换电压、电流和阻抗的器件,在电源和负载之间进行直流 隔离,
11、以最大限度地传输能量。阻抗含义:在具有电阻、电感和电容的电路里,对电路中的电流所起的阻碍作用 叫做阻抗。阻抗常用Z表示。变压器结构示意图及图形符号:根据此原理图接出的实验电路进行实验可得:在初级线圈上加一交流电压,在次级线圈两端就会产生感应电动势.初级、次级电压和线圈匝数间具有下列关系:U1/U2=N1/N2=n 式中n称为电压比(圈数比),当n1时,则N1N2,U1U2,该变压器为降压变压器。反之则为升压变压器.另有电流之比:电功率:P1=P2 注意:上面的式子,只在理想变压器只有一个副线圈时成立。当有两个副线圈时,根据能量守恒定律,有P1=P2+P3,U1/N1=U2/N2=U3/N3,电
12、流则须利用电功率的关系式去求,有多个副线圈时,依此类推。当N2N1时,其感应电动势要比初级所加的电压还要高,这种变压器称为升压变压器;当N2N1时,其感应电动势低于初级电压,这种变压器称为降压变压器。NNII1221?几个不同变压器实例 P74(表4-3-1):电源变压器:变换电源电压。低频变压器:变换低频电路输入、输出阻抗。中频变压器:改善接收机的通频带和选择性。行输出变压器:彩电中变换电压以保证显像管能正常产生光栅。一、变压器的种类和型号命名 P75(表4-3-2)1、变压器的种类 低频变压器:电源变压器,低频放大器输入、输出变压器,扩音机的线间变压器、耦合变压器。按工作频率分 中频变压器
13、:收音机、电视机中频变压器以及检测仪器用中频变压器。高频变压器:收音机的磁性天线、电视机的天线阻抗匹配器。脉冲变压器:主要用于脉冲电路中,如显示器的行输出变压器。脉冲电路:在数字电路中分别以高电平和低电平表示1状态和0状态。此时电信号的波形是非正弦波。通常,就把一切既非直流又非正弦交流的电压或电流统称为脉冲。形成的电路即为脉冲电路。2、型号命名方法 主要是根据变压器的用途来命名的。以下是低频变压器和中频变压器的型号 命名方法。(a)低频变压器型号命名 (b)中频变压器的型号命名 具体型号命名例子如P75表4-3-3、表4-3-4所示。二、专用变压器(P76)主要介绍了电源变压器、环形电源变压器
14、、音频变压器、中频变压器和天线变压器。如表4-3-5所示。三、自耦调压器(P76 表4-3-6)特点:它是只有一个绕组的变压器,既能降压又能升压。序号(用数字表示)功率(用数字表示单位W或VA)主称(用字母表示)级数(用数字表示)外形尺寸(用数字表示)主称(用字母表示)适用于作可调电源(环形)。具体电路图如下:四、小型电源变压器检测(P77)绝缘性能:万用表置 挡,电阻值均应为 。线圈性能:万用表置 挡,分别测量初、次级各个线圈的电阻值,初级 几十欧到几百欧,次级几欧到几十欧。当某个线圈电阻为 时,检测项目 说明线圈断路。功率性能:按电压器的额定功率接上假负载,经过5分钟左右时间的试验。若 测得电压为标定值,且变压器不发热,则可判断变压器线圈线径合格。同名端:变压器的初级线圈和次级线圈的正负极性相同的两端,交流电的正负指 的是正负半周。随堂作业:1.填写表4-3-8(P77)。2、思考变压器是否能用来变直流电压或脉冲电压?(采用调 压器或稳压器)可调节匝数多少,从而增大或减小电压。优点:两个绕组部分重叠,节省了部分铜线、体积较小、结构简单。缺点:初级、次级之间不能完全隔离。在降压电 路中,若次级因意外断开,就会使输出电压升至 和初级一样高,发生危险。?10KR?1R?