第5章 电感器和变压器知识全解

第5章电感器和变压器知识全解5.1电感器知识全解•5.1.1电感器种类和工作原理•5.1.2电感器外形特征和电路符号•5.1.3电感器主要参数标注方法•5.1.4电感器故障处理方法电感器种类电子电器中的电感器可分为下列两大类：（1）应用自身自感作用的电感线圈，又称电感器，俗称线圈；（2）应用互感作用的变压器。【电感器】要求掌握电感器的下列几条主要特性和应用领域：（1）电感器能够通过直流电流，对交流电流存在感抗作用。感抗的大小与电感量大小、频率高低成正比关系。（2）掌握电感器电流不能突变的特性（与电容两端电压不能突变特性联系起来）可以方便分析电感器负载电路中的保护电路。（3）电感器主要用于电源滤波电路，与电容构成LC谐振电路。【变压器】应用最多的是电源变压器，采用交流供电的电子电器必须使用电源变压器。各种电子电路中利用变压器有关特性构成一些功能电路。要求掌握变压器的下列几条主要特性和应用领域：（1）通过变压器能够对交流电压进行升高或降低，还能进行阻抗的变换。（2）变压器只能让交流电压通过，不能让直流电压通过。（3）掌握电源变压器降压电路工作原理。实物图电感器结构和工作原理【电感器结构】最简单的电感线圈就是用导线空心地绕几圈，有磁芯的电感器是在磁芯上用导线空心地绕几圈。通常情况下，电感器由铁芯或磁芯、骨架和线圈等组成。无论哪种电感器，都是用导线绕几圈，绕的匝数不同时、有无磁芯时，电感器电感量的大小不同，但是电感器所具有的特性相同。【电感器工作原理解说】电感器的工作原理分成两个部分：（1）给电感器通电后的电感器工作过程，此时电感器由电产生磁场。（2）电感器在交变磁场中的工作过程，此时电感器由磁产生交流电。关于电感器的工作原理主要说明下列几点：（1）给线圈中通入交流电流时，在电感器的四周产生交变磁场。（2）给电感器通入直流电流时，在电感器四周要产生大小和方向不变的恒定磁场。（3）由电磁感应定律可知，磁通的变化将在导体内引起感生电动势，因为电感器（线圈）内电流变化（因为通的是交流电流）而产生感生电动势的现象，称之为自感应。电感就是用来表示自感应特性的一个量。（4）线圈周围的磁场是由交变电流产生的，这个磁场称为原磁场。（5）自感电动势要阻碍线圈中的电流变化，这种阻碍作用称为感抗，如同电容的容抗一样。电感器电路符号解说电感器主要参数标注方法【电感单位】【电感量及允许偏差】电感器主要参数标注方法【电感器品质因数】品质因数又称为Q值，用字母Q表示，它表示在某一工作频率下，线圈的感抗对其等效直流电阻的比值，Q值表示了线圈的“品质”。Q值愈高，说明电感线圈的功率损耗愈小，效率愈高。【电感器额定电流】电感器的额定电流是指允许通过电感器的最大电流，这也是电感器的一个重要参数。【电感器固有电容】电感器主要参数标注方法【电感器直标法】电感器的电感量有直接在电感器上标出其标称电感量。采用直标法的电感器将标称电感量用数字直接标注在电感器的外壳上，同时用字母表示额定工作电流，再用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示允许偏差参数。【电感器色标法】有些固定电感器中，采用色标表示标称电感量和允许偏差，这种固定电感器称为色码电感器。5.2电感器主要特性和电感电路详解•5.2.1通直阻交特性解说•5.2.2电感器感抗特性解说•5.2.3电感器电励磁特性解说•5.2.4磁励电特性解说•5.2.5线圈中的电流不能发生突变特性解说•5.2.6电感器主要特性小结电感器主要特性和电感电路详解通直阻交特性解说（1）通直流是指电感器对直流电而言呈通路，如果不计电感线圈的直流电阻，那么直流电流可以“畅通无阻”地流过电感器。（2）当交流电流流过电感器时，电感器对交流电存在着阻碍作用，阻碍交流电的是电感线圈的感抗，它同电容器的容抗类似。XL＝2πfL电感器电励磁特性电感器的重要特性之一是，当电流流过电感器时，要在电感器四周产生磁场。无论是直流电还是交流电流过线圈时，在线圈内部和外部周围要产生磁场，其磁场的大小和方向与电流的特性有关。直流电流通过线圈时，线圈将产生一个方向不变和大小不变的磁场，磁场大小与直流电流的大小成正比关系，直流电流愈大，磁场愈强。交流电流通过线圈时，由于交流电流本身的方向在不断改变，所以磁场的方向也在不断随电流方向的改变而改变。由于交流电流的大小在不断变化，所以磁场的大小也在不断改变。这样，给线圈通入交流电流后，线圈产生的磁场是一个交变磁场，其磁场强度仍与交流电流的大小成正比。从线圈的上述特性中可以知道，线圈能够将电能转换成磁能，可以利用线圈的这一特性做成电磁换能器件。例如，磁性记录系统中的录音磁头就是利用这一原理制成的。电流的磁场方向解说磁励电特性解说当穿过线圈的磁通量在改变时，线圈在磁场的作用下要产生感生电动势，这是线圈由磁励电的过程。磁通量的变化率愈大，其感生电动势愈大。由于交变磁场的大小和方向在不断改变，所以感生电动势的大小和方向也在不断改变，感生电动势的变化规律与磁场的变化规律相同。当线圈在一个恒定磁场（大小和方向均不变）中时，线圈中无磁通量的变化，线圈不能产生感生电动势，这一点就不像线圈由电励磁时通入直流电也能产生方向恒定的磁场。线圈由磁励电的应用很多，例如动圈式话简、放音磁头等，它们都是将磁能转换成电能的换能器件。线圈中的电流不能发生突变特性解说前面讲过电容器两端的电压不能突变，对线圈而言则是线圈中的电流不能突变，这一点电容器和电感器又是有所不同的。当流过线圈的电流大小发生改变时，线圈要产生一个反向电动势来维持原电流的大小不变，也就是这一反向电动势不让线圈中的电流发生改变。线圈中的电流变化率愈大，其反向电动势愈大。几种情况下反向电动势判断方法电感器主要特性小结5.3电感电路详解•5.3.1电感器的串联和并联•5.3.2共模和差模电感电路电感器的串联和并联电感串联后的总电感量为各串联电感之和，即L＝L1＋L2＋⋯，这一点与电容器的串联不同而与电容器的并联相同。电感并联后总电感量的倒数等于各电感倒数之和，即1/L＝1/L1＋1/L2＋⋯，这与电容器的并联不同而与串联相同。电感滤波电路详解电源电路中的滤波电路接在整流电路之后，用来去掉整流电路输出电压中的交流成分，电感滤波电路是用电感器构成的一种滤波电路，其滤波效果相当好。抗高频干扰电感电路详解在电源电路中，为了防止220V交流电网对机器的高频干扰，在一些抗干扰要求比较高的电子电器中设置了抗干扰电路。LC谐振电路重要特性及应用电路根据电路中电感器L和电容器C的连接方式不同，共有两种基本的LC谐振电路：LC并联谐振电路和LC串联谐振电路。LC谐振电路应用（1）构成选频电路或者选频放大器。（2）构成吸收电路。（3）构成阻波电路。（4）构成移相电路。LC自由谐振全过程LC自由谐振全过程LC自由谐振全过程如果不考虑谐振电路中电感和电容存在的各种能量损耗，则谐振回路的振荡电流、电压是等幅的正弦波。在实际电路中，线圈L1存在直流电阻和其他一些因素，对电能有损耗，电容也存在各种损耗，导致谐振回路的电流不等幅，且不断衰减。LC谐振频率和品质因数LC并联谐振电路重要特性LC并联谐振电路阻抗特性LC并联谐振电路阻抗特性输入信号Is频率等于谐振品路f0LC并联谐振电路阻抗特性输入信号Is频率高于谐振品路f0LC并联谐振电路阻抗特性输入信号Is频率低于谐振品路f0LC并联谐振电路品质因数LC并联谐振电路通频带调整LC并联谐振电路通频带宽度电路调整LC并联谐振阻波电路LC并联谐选频振电路LC串联谐振电路重要特性LC串联谐振电路阻抗特性LC串联谐振电路阻抗特性输入信号频率等于谐振品路f0LC串联谐振电路阻抗特性输入信号频率高于谐振品路f0LC串联谐振电路阻抗特性输入信号频率低于谐振品路f0LC串联谐振电路品质因数LC串联谐振电路工作原理分析与理解LC串联谐振电路工作原理分析与理解LC谐振电路工作原理分析小结•1.掌握阻抗特性。•2.LC串联谐振电路谐振阻抗最小。•3.LC并联谐振电路谐振阻抗最大。•4.输入频率分成两种情况。•5.阻尼电阻的作用。5.4普通变压器知识全解•5.4.1普通变压器种类和外形特征解说•5.4.2变压器电路符号•5.4.3变压器结构和工作原理•5.4.4变压器主要参数解说•5.4.5变压器六种故障特征•5.4.6变压器修理和选配方法几种变压器电路符号解说变压器结构5.5变压器主要特性•5.5.1变压器隔离特性解说•5.5.2隔直通交特性解说•5.5.3变压器变压比解说•5.5.4变压器电压、电流和阻抗之间关系•5.5.5变压器同名端特性解说•5.5.6屏蔽和磁性元件变压器隔离特性变压器电路变压器同名端铁氧体材料磁性元件实物5.6变压器电路详解•5.6.1典型电源变压器电路详解•5.6.2次级带抽头电源变压器电路详解典型电源变压器电路次级线圈带抽头电源变压器电路5.7动手实验篇之五：交流电压测量和变压器检测方法•5.7.1万用表交流电压挡实验方法解说•5.7.2变压器检测方法解说测量初级和次级线圈电阻测量绝缘电阻5.8扩展快速阅读篇之四：认识多种变压器多种变压器