電感 線圈和變壓器的實用知識

2022-08-19 17:09:02 字數 4696 閱讀 6813

什麼是電感器、變壓器?

電感器(電感線圈)和變壓器均是用絕緣導線(例如漆包線、紗包線等)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。

一、自感與互感

(一)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(電動勢用以表示有源元件理想電源的端電壓),這就是自感。

(二)互感

兩個電感線圈相互靠近時,乙個電感線圈的磁場變化將影響另乙個電感線圈,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。

二、電感器的作用與電路圖形符號

(一)電感器的電路圖形符號

電感器是用漆包線、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,圖6-1是其電路圖形符號。

(二)電感器的作用

電感器的主要作用是對交流訊號進行隔離、濾波或與電容器、電阻器等組成諧振電路。

三、變壓器的作用及電路圖形符號

(一)變壓器的電路圖形符號

變壓器是利用電感器的電磁感應原理製成的部件。在電路中用字母「t」(舊標準為「b」)表示,其電路圖形符號如圖6-12所示。

(二)變壓器的作用

變壓器是利用其一次(初級)、二次(次級)繞組之間圈數(匝數)比的不同來改變電壓比或電流比,實現電能或訊號的傳輸與分配。其主要有降低交流電壓、提公升交流電壓、訊號耦合、變換阻抗、隔離等作用。

(一)電感器的結構與特點

電感器一般由骨架、繞組、遮蔽罩、封裝材料、磁心或鐵心等組成。

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器或可調式電感器(如振盪線圈、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。

小型電感器(例如色碼電感器)一般不使用骨架,而是直接將漆包線繞在磁心上。

空心電感器(也稱脫胎線圈或空心線圈,多用於高頻電路中)不用磁心、骨架和遮蔽罩等,而是先在模具上繞好後再脫去模具,並將線圈各圈之間拉開一定距離,如圖6-4所示。

2.繞組繞組是指具有規定功能的一組線圈,它是電感器的基本組成部分。

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,如圖6-5所示。

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,如圖6-6所示。

4.鐵心鐵心材料主要有矽鋼片、坡莫合金等,其外形多為「e」型。

5.遮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,就為其增加了金屬螢幕罩(例如半導體收音機的振盪線圈等)。採用遮蔽罩的電感器,會增加線圈的損耗,使q值降低。

6.封裝材料有些電感器(如色碼電感器、色環電感器等)繞制好後,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。

(二)小型固定電感器

小型固定電感器通常是用漆包線在磁心上直接繞制而成,主要用在濾波、振盪、陷波、延遲等電路中,它有密封式和非密封式兩種封裝形式,兩種形式又都有立式和臥式兩種外形結構,如圖6-7所示。

1.立式密封固定電感器立式密封固定電感器採用同向型引腳,國產有lg和lg2等系列電感器,其電感量範圍為0.1~2200μh(直標在外殼上),額定工作電流為0.05~1.

6a,誤差範圍為±5%~±10%。進口有tdk系列色碼電感器,其電感量用色點標在電感器表面。

2.臥式密封固定電感器臥式密封固定電感器採用軸向型引腳,國產有lg1、lga、lgx等系列。

lg1系列電感器的電感量範圍為0.1~22000μh(直標在外殼上),額定工作電流為0.05~1.6a,誤差範圍為±5%~±10%。

lga系列電感器採用超小型結構,外形與1/2w色環電阻器相似,其電感量範圍為0.22~100μh(用色環標在外殼上),額定電流為0.09~0.4a。

lgx系列色碼電感器也為小型封裝結構,其電感量範圍為0.1~10000μh,額客電流分為50ma、150ma、300ma和1.6a四種規格。

(三)可調電感器

常用的可調電感器有半導體收音機用振盪線圈、電視機用行振盪線圈、行線性線圈、中頻陷波線圈、音響用頻率補償線圈、阻波線圈等,如圖6-8所示。

1.半導體收音機用振盪線圈此振盪線圈在半導體收音機中與可變電容器等組成本機振盪電路,用來產生乙個輸入調諧電路接收的電台訊號高出465khz的本振訊號。其外部為金屬遮蔽罩,內部由尼龍襯架、工字形磁心、磁帽及引腳座等構成,在工字磁心上有用高強度漆包線繞制的繞組。磁帽裝在遮蔽罩內的尼龍架上,可以上下旋轉動,通過改變它與線圈的距離來改變線圈的電感量。

電視機中頻陷波線圈的內部結構與振盪線圈相似,只是磁帽可調磁心。

2.電視機用行振盪線圈行振盪線圈用在早期的黑白電視機中,它與外圍的阻容元件及行振盪電晶體等組成自激振盪電路(三點式振盪器或間歇振盪器、多諧振盪器),用來產生頻率為15625hz的的矩形脈衝電壓訊號。該線圈的磁心中心有方孔,行同步調節旋鈕直接插入方孔內,旋動行同步調節旋鈕,即可改變磁心與線圈之間的相對距離,從而改變線圈的電感量,使行振盪頻率保持為15625hz,與自動頻率控制電路(afc)送入的行同步脈衝產生同步振盪。

3.行線性線圈行線性線圈是一種非線性磁飽和電感線圈(其電感量隨羊電流的增大而減小),它一般串聯在行偏轉線圈迴路中,利用其磁飽和特性來補償影象的線性畸變。

行線性線圈是用漆包線在「工」字型鐵氧體高頻磁心或鐵氧體磁棒上繞製而成,線圈的旁邊裝有可調節的永久磁鐵。通過改變永久磁鐵與線圈的相對位置來改變線圈電感量的大小,從而達到線性補償的目的。

(四)偏轉線圈

偏轉線圈是電視機映象管的附屬部件,它包括行偏轉線圈和場偏轉線圈,均套在映象管的管頸(錐體部位)上,用來控制電子束的掃瞄運動方向。行偏轉線圈控制電子束作水平方向掃瞄,場偏轉線圈控制電子束作垂直方向掃瞄。圖6-9是偏轉線圈的外形及結構。

(五)阻流電感器

阻流電感器是指在電路中用以阻塞交流電流通路的電感線圈,它分為高頻阻流線圈和低頻阻流線圈。

1.高頻阻流線圈高頻阻流線圈也稱高頻扼流線圈,它用來阻止高頻交流電流通過。

高頻阻流線圈工作在高頻電路中,多用採空心或鐵氧體高頻磁心,骨架用陶瓷材料或塑料製成,線圈採用蜂房式分段繞制或多層平繞分段繞制如圖6-10所示。

2.低頻阻流線圈低頻阻流線圈也稱低頻扼流圈,它應用於電流電路、音訊電路或場輸出等電路,其作用是阻止低頻交流電流通過。

通常,將用在音訊電路中的低頻阻流線圈稱為音訊阻流圈,將用在場輸出電路中的低頻阻流線圈稱為場阻流圈,將用在電流濾波電路中的低頻阻流線圈稱為濾波阻流圈。

低頻阻流圈一般採用「e」形矽鋼片鐵心(俗稱矽鋼片鐵心)、坡莫合金鐵心或鐵淦氧磁心。為防止通過較大直流電流引起磁飽和,安裝時在鐵心中要留有適當空隙。圖6-11是低頻阻流線圈的外地人形與結構。

(二)、變壓器的結構與特點

(一)變壓器的結構

變壓器一般由導電材料、磁性材料和絕緣材料三部分組成。

1.導電材料變壓器的導電材料主要是各種上強度較高的漆包線,只有在調諧用高頻變壓器中使用紗包線。

2.磁性材料電源變壓器和低頻變壓器中使用的磁性材料以矽鋼片為主。中頻變壓器、脈衝變壓器、振盪變壓器等使用的磁性材料以鐵氧體磁材為主。

3.絕緣材料變壓器的絕緣材料除骨架外,還有層間絕緣材料及浸漬材料(絕緣漆)等。

(二)電源變壓器

電源變壓器的主要用用是公升壓(提公升交流電壓)或降壓(降低交流電壓),公升壓變壓器的一次(初級)繞組較二次(次級)繞組的圈數(匝數)少,而降壓變壓器的一次繞組較二次繞組的圈數多。穩壓電源和各種家電產品中使用的變壓器均屬於降壓電源變壓器。

電源變壓器有「e」型電源變壓器、「c」型電源變壓器和環境汙染型電源變壓器之分。

1.「e」型電源變壓器 「e」型電源變壓器的鐵心是用矽鋼片交疊而成。其缺點是磁路中的氣隙較大,效率較低,工作時電雜訊較大。優點是成體低廉。

2.「c」型電源變壓器 「c」型電源變壓器的鐵心是由兩塊形狀相同的「c」型鐵心(由冷軋矽鋼帶製成)對手地而成,與「e」型電源變壓器相比,其磁路中氣隙較小,效能有所提高。

3.環型電源變壓器環型電源變壓器的鐵心是由冷軋矽鋼帶捲繞而成,磁路中無氣隙,漏磁極小,工作時電雜訊較小。

圖6-14是電源變壓器的外形。

(三)低頻變壓器

低頻變壓器用來傳磅訊號電壓和訊號功率,還可實現電路之間的阻抗匹配,對直流電具有隔離作用。它分為級間耦合變壓器、輸入變壓器和輸出變壓器,外形均於電源變壓器相似。

1.極間耦合變壓器級間耦合變壓器用在兩級音訊放大電路之間,作為耦合元件,將前級放大電路的輸出訊號傳送至後一級,並作適當的阻抗變換。

2.輸入變壓器在早期的半導體收音機中,音訊推動級和功率放大級之間使用的變壓器為輸入變壓器,起訊號耦合、傳輸作用,也稱為推動變壓器。

輸入變壓器有單端輸入式和推挽輸入式。若推動電路為單端電路,則輸入變壓器也為單端輸入式變壓器;若推動電路為推挽電路,則輸入變壓器也為推挽輸入式變壓器。

3.輸出變壓器輸出變壓器接在功率放大器的輸出電路與揚聲器之間,主要起訊號傳輸和阻抗匹配的作用。

輸出變壓器也分為單端輸出變壓器和推挽輸出變壓器兩種。

(四)高頻變壓器

常用的高頻變壓器有黑白電視機中的天線阻抗變換器和半導體收音機中的天線線圈等。

1.阻抗變換器黑白電視機上使用的天線阻抗變換器是用雙根塑皮絕緣導線(塑膠線)並繞在具有高導磁率的雙孔磁心上構成的,其外形,電路圖形符號及等效電路見圖6-15。

阻抗變換器兩繞組的圈數雖相同,但因其輸入端是兩個線圈串聯,阻抗增大一倍;而輸出端是兩個線圈併聯,阻抗減小一半。所以,其總的阻抗變換比為4∶1(將300ω平衡輸入訊號變換為75ω不平衡輸出訊號)。

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