3.1 电感元件选用与检测的必备知识

电感器（电感线圈）和变压器均是用绝缘导线（例如漆包线、沙包线等）绕制成的电磁感应元件，也是电子电路及电气设备中较常用的元器件之一。电感器（电感线圈）与变压器均属电感元件，包括高、低频线圈，高、低频阻流圈，高、低频变压器等。

1.怎样理解电感器的自感？

电感器简称为电感，是由漆包线按一定的方式绕制而成的。当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。当线圈通过直流电时，其周围可以产生固定的磁场；流过交流电时，其周围产生相应变化的磁场。根据法拉第电磁感应定律，在线圈两端可以产生感应电动势（电动势用以表示有源元件理想电源的端电压），这就是自感。由楞次定律可知，感应电动势的方向总是阻碍电流变化的。当电流增大时，自感电动势有阻止其增大的作用；反之，又阻止电流减小。这种现象类似于力学中的惯性作用。

2.电感元件是怎样分类的？

电感器根据其分类方式的不同主要有以下各种类型。

（1）按外形分类

电感器按外形分类，可分为空心电感器（空心线圈）与实心电感器（实心线圈）。

（2）按工作性质分类

电感器按工作性质分类，可分为高频电感器（各种天线线圈、振荡线圈）和低频电感器（各种扼流圈、滤波线圈等）。

（3）按封装形式分类

电感器按封装形式分类，可分为普通电感器、色环电感器、环氧树酯电感器、贴片电感器等。

（4）按电感量分类

电感器按电感量分类，可分为固定电感器和可调电感器。

3.怎样识别空心线圈的电路图形符号？

这是一种用导线绕制在纸筒、胶木筒、塑料筒上组成的线圈或绕制后脱胎而成的线圈，由于此类线圈中间不另加介质材料，因此称为空心线圈。空心线圈的绕制方法有多种，如密绕法、间绕法、脱胎法及蜂房式等。空心线圈的外形和电路符号如图3-1所示。

4.怎样识别磁芯线圈的电路图形符号？

用导线在磁芯、磁环上绕制成线圈或者在空心线圈中插入磁芯组成的线圈，均称为磁芯线圈。它的外形及电路符号如图3-2所示。

5.怎样识别可调磁芯线圈的电路图形符号？

这是一种在空心线圈中旋入可调的磁芯组成的电感元件，称为可调磁芯线圈。它的外形和电路符号如图3-3所示。

6.什么是电感的电感量？它们的基本单位有那些？有怎样的换算关系？

电感线圈的文字符号常用字母“L”加数字表示，如“L1”表示编号为1的电感器等。

电感器的特性由其参数表示，它们是电感量、允许误差范围、品质因数、分布电容、稳定性、机械强度、尺寸、重量等。

电感器工作能力的大小用“电感量”来表示。电感量表示电感器产生感应电动势的能力。电感量的基本单位是亨利（H），常用单位为毫亨（mH）、微亨（mH）与纳亨（nH），它们之间的转换关系如下

1H=103mH=106mH=109nH

电感量只与线圈的圈数、尺寸、形状等有关。一个线圈电感量为100MH，其上电流变化率Di/Dt为1A/s，产生的自感电动势为

eL=-LDi/Dt=-0.1V

式中 eL——自感电动势；

L ——电感量；

“-”——负号表示自感电动势对外加电动势的抵抗作用。

7.什么是电感器的允许偏差？不同的电路对允许偏差有怎样的要求？

允许偏差是指电感器上标称的电感量与其实际电感量的允许误差值。

（1）振荡或滤波等电路

通常用于振荡或滤波等电路中的电感器要求精度较高，允许偏差为±0.2%～±0.5%。

（2）高频阻流与耦合等线圈

用于高频阻流与耦合等线圈的精度要求不太高，故允许偏差为±10%～±15%。

8.什么是电感器的额定电流、分布电容、品质因数？使用时对它们有怎样的要求？

（1）额定电流

额定电流是指电感器在正常工作时所允许通过的最大电流值。当工作电流超过额定电流时，电感器则会因发热而导致性能参数发生变化，甚至还会因过电流过大而烧坏。

（2）分布电容

分布电容是指线圈的匝与匝之间、线圈与磁芯之间及在互感线圈中，两线圈之间存在的电容量。分布电容对高频信号有很大影响，分布电容越小，电感器在高频工作时性能就越好，工作越稳定。

（3）品质因数

品质因数也称Q值，是衡量电感器质量的主要参数。由于导线本身存在电阻值，由导线绕制的电感器也存在电阻器的一些特性，导致电能的消耗。品质因数就是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。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芯、屏蔽罩等引起的损耗有关。

小型固定电感器的外形示意图如图3-4所示。电感器的电感量标示方法有直标法、文字符号法、色标法及数码标示法。

9.怎样识别采用直标法标注电感器的电感量？

（1）标注规律

所谓直标法，就是将电感器的标称电感量用数字和文字符号直接标在电感器外壁上，如图3-4（a）、（c）、（e）、（g）所示。电感量单位后用1个英文字母表示其允许偏差，各字母所代表的允许偏差见表3-1所列。

（2）标注举例

例如，560MHK表示标称电感量为560MH，允许偏差为±10%。

10.怎样识别采用文字符号法标注电感器的电感量？

（1）标注规律

所谓文字符号法，就是将电感器的标称值和允许偏差值用数字和文字符号按一定的规律组合标在电感器体上。

采用文字符号法标示电感量的通常是一些小功率电感器，其单位通常是nH或mH，用N或R代表小数点。

（2）标注举例

例如：4N7表示电感量为4.7nH；4R7则代表电感量为4.7MH；47N表示电感量为47nH；6R8表示电感量为6.8MH。

（3）需要说明的问题

采用这种标示方法的电感器通常后缀一个英文字母表示允许误差，各字母代表的允许偏差与直标法相同，见表3-1所列。

11.怎样识别采用色标法标注电感器的电感量？

（1）标注规律

所谓色标法，就是在电感器的表面涂上不同的色环来代表电感量（与电阻器类似），通常用四色环表示，如图3-4（b）所示。紧靠电感器体一端的色环为第1环，露着电感器体本色较多的另一端为末环。其第1色环为十位数，第2色环为个位数，第3色环为应乘的倍数（单位为mH），第4色环为误差率，各种颜色所代表的数值见表3-2所列。

（2）标注举例

例如：色环颜色分别为棕（第1色环）、黑（第2色环）、黑（第3色环）、金（第4色环）的电感器的电感量为10MH，误差为±5%。

12.怎样识别采用数码标示法标注电感器的电感量？

（1）标注规律

所谓数码标示法，就是用数字来表示电感电感量的标称值，如图3-4（i）所示，该方法常见于贴片电感器上。在3位数字中，从左至右的第1、第2位为有效数字，第3位数字表示有效数字后面所加“0”的个数（单位为mH）。如果电感量中有小数，则用“R”表示，并占1位有效数字。电感量单位后面用1个英文字母表示其允许偏差，各字母代表的允许偏差与直标法相同，如表3-1所列。

（2）标注举例

①标示为“102J”的电感量为10×102=1000μH，允许偏差为±5%。

②标示为“183k”的电感量为18μH，允许偏差为±10%。

（3）必须注意的问题

要将数码标示的方法与传统的方法区别开，如标示为“470”或“47”的电感量为47μH，而不是470μH。

13.变压器是怎样分类的？

当2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。互感的大小又取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度。变压器就是利用该原理制成的。

变压器根据其分类方式的不同主要有以下各种类型。

（1）按工作频率分类

变压器按其工作频率分类，可分为高频变压器、中频变压器和低频变压器。

（2）按铁芯（或磁芯）形状分类

变压器按铁芯（或磁芯）形状分类，可分为“E”型变压器，“C”型变压器和环型变压器。

（3）按用途分类

变压器按用途分类，可分为电源变压器、音频变压器、耦合变压器、隔离变压器、脉冲变压器、自耦变压器、恒压变压器等。

14.怎样识别可调磁芯变压器的电路图形符号？

可调磁芯变压器的外形及符号如图3-5所示，即用两组导线绕制在同一磁芯上，并在上面加一个磁帽，当旋动磁帽时，可微调线圈的电感量。这类变压器在各类收音机、电视机中用得较多。

15.怎样识别铁芯变压器的电路图形符号？

这是一种在两组或多组线圈中间插入硅钢片而组成的变压器，称为铁芯变压器。其电路符号及外形如图3-6所示。

16.变压器在电路中有怎样的作用？

变压器是一种能量转换器件，它的参数不同于电感线圈。变压器的基本参数通常以变压比（匝数比）来表示。变压器的结构与原理示意图如图3-7所示。

图3-7所示中的N1、N2分别为变压器初、次级线圈的匝数。U1为初级线圈上所加的电压，U2为次级线圈感应出的电压，它们之间的关系如下

U1/U2=N1/N2=n

式中n为变压比，也称为匝数比。

（1）变压作用

根据变压器的变压比，可以实现电压的变换。

①升压：当n＜1，即N1＜N2时，可以使输出电压U2大于输入电压U1，为升压变压器。

②降压：当n＞1，即N1＞N2时，U2＜U1，为降压变压器。

（2）变流作用

如果不考虑变压器的铁芯损耗和铜线损耗，并且认为变压器基本没有漏磁时，可以想象次级线圈输出功率P2与初级输入功率P1相等，即

P1=U1·I1=P2=U2·I2

I1/I2=U2/U1=1/n

初、次级电流比为变压比的倒数，即1/n，从而实现了变流作用。

（3）阻抗变换作用

根据上面的关系可以计算出，当变压器次级接有负载ZL时，有以下关系式。

Z1/Z2=（N1/N2）2=n2

Z1=n2Z2

式中 Z1——为Z2转换到变压器初级的等效阻抗；

Z2——变压器次级的阻抗。

由此可见，当变压器次级所接的负载ZL不同时，反射到初级等效阻抗也不同，这种关系就称为阻抗变换关系，也就是说，变压器具有阻抗变换作用。

17.行输出变压器有怎样的作用？

行输出变压器简称FBT或行回扫或行逆程变压器，是电视机与电脑显示器中的主要部件。

（1）行输出变压器的作用

行输出变压器是组成输出高压电路的重要元件，电视机或显示器所需要的高压、中压和其他电路需要的低压要通过行输出变压器来获得。中、高压是利用行扫逆程期间产生的半个周期谐振电压，通过行输出变压器的升压，经整流、滤波后获得的。

（2）需要说明的问题

由于行输出变压器工作在高频高压脉冲状态下，因而对线圈的绝缘强度要求较高。当线圈的绝缘性能达不到要求时，就会造成行输出变压器线圈的匝与匝间（高压包的概率较大）短路。

18.开关电源变压器在电路中有怎样的作用？

开关电源变压器主要应用于开关电源电路中，属于脉冲电路用振荡变压器。

开关电源变压器的作用一方面是为负载电路提供能量，也就是为后级电子电气设备提供各种供电电源；另一方面实现开关电源的输入、输出电路之间的隔离。

19.怎样识别开关电源变压器在电路中的图形符号？

开关电源变压器的电路图形符号与普通变压器的电路图形符号基本相同，有一组初级绕组（一次绕组），有一组或多组次级绕组（二次绕组）。

20.开关电源变压器是由哪些部分构成的？各部分有怎样的特点？

常见的开关电源变压器主要由磁芯、绕组两大部分共同构成。各部分的特点简单说明如下。

（1）磁芯材料

开关电源变压器采用的磁芯多为“EE”型、“EC”型或“EI”型，是一种高导磁率的磁体。

（2）绕组方式

开关电源变压器的线圈绕组分为一次绕组与二次绕组。

①一次绕组又称为初级绕组，也就是储能绕组，用来向开关管提供供电电源。自激式开关电源使用的开关电源变压器一次绕组还包含正反馈绕组或取样绕组，用来为开关振荡管提供正反馈电压或取样电压。他激式开关电源的开关电源变压器一次绕组还包含自馈绕组，用来为开关振荡电路（通常为集成块）提供工作电源。

②开关电源变压器的二次绕组，也就是次级输出绕组，该绕组的数量可根据实际需求确定，通常都有多个绕组，这些绕组输出的交流电压，分别经各自的整流、滤波等电路处理以后，所得到的各组电压分别为各自的负载电路提供工作电源。

21.行推动变压器有怎样的特点？

（1）行推动变压器的特点

行推动变压器又称为行激励变压器。在电视机中，行推动变压器的初级连接在行推动电路的输出端，次级连接在行输出电路的输入端，是连接行推动电路与行输出电路的耦合元件。由于这是一个降压变压器，所以初级线圈的匝数多于次级线圈的匝数，初级线圈的直流电阻值大于次级线圈的直流电阻值，以此可以分辨出初级和次级线圈。

（2）使用中应注意的问题

在使用中要注意初级、次级线圈同名端的关系，在电路中一般用黑点表示。绕向相同的两线圈有黑点的一端为同名端，即同为头或同为尾。