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電路設(shè)計(jì)中電感線圈的選用常識(shí)

發(fā)布時(shí)間:2015-10-27 責(zé)任編輯:susan

【導(dǎo)讀】絕大多數(shù)的電子元器件,都是生產(chǎn)部門按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)出來(lái)的。而電感線圈只有一部分如阻流圈、低頻阻流圈等是這樣的,絕大多數(shù)是非標(biāo)準(zhǔn)件,往往要根據(jù)實(shí)際的需要而自行制作。它的應(yīng)用極為廣泛,如振蕩電路、去耦電路等都需要用到。要想正確用好線圈,是一件較復(fù)雜的事情,在這里分享一些電感線圈的選用常識(shí)。
 
1.電感線圈的串、并聯(lián)
 
每一只電感線圈都具有一定的電感量。如果將兩只或兩只以上的電感線圈串聯(lián)起來(lái)總電感量是增大的,串聯(lián)后的總電感量為:
 
L串 = L1+L2+L3+L4……
 
線圈并聯(lián)起來(lái)以后總電感量是減小的,并聯(lián)后的總電感量為:
 
L并 = 1/(1/L1+1/L2+1/L3+1/L4+……)
 
上述的計(jì)算公式,是針對(duì)每只線圈的磁場(chǎng)各自隔離而不相接觸的情況,如果磁場(chǎng)彼此發(fā)生接觸,就要另作考慮了。
 
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2.電感線圈的檢測(cè)
 
在選擇和使用電感線圈時(shí),首先要想到線圈的檢查測(cè)量,而后去判斷線圈的質(zhì)量好壞和優(yōu)劣。欲準(zhǔn)確檢測(cè)電感線圈的電感量和品質(zhì)因數(shù)Q,一般均需要專門儀器,而且測(cè)試方法較為復(fù)雜。在實(shí)際工作中,一般不進(jìn)行這種檢測(cè),僅進(jìn)行線圈的通斷檢查和Q值的大小判斷??上壤萌f(wàn)用表電阻檔測(cè)量線圈的直流電阻,再與原確定的阻值或標(biāo)稱阻值相比較,如果所測(cè)阻值比原確定阻值或標(biāo)稱阻值增大許多,甚至指針不動(dòng)(阻值趨向無(wú)窮大X 可判斷線圈斷線;若所測(cè)阻值極小,則判定是嚴(yán)重短路萬(wàn)果局部短路是很難比較出來(lái)人這兩種情況出現(xiàn),可以判定此線圈是壞的,不能用。如果檢測(cè)電阻與原確定的或標(biāo)稱阻值相差不大,可判定此線圈是好的。此種情況,我們就可以根據(jù)以下幾種情況,去判斷線圈的質(zhì)量即Q值的大小。線圈的電感量相同時(shí),其直流電阻越小,Q值越高;所用導(dǎo)線的直徑越大,其Q值越大;若采用多股線繞制時(shí),導(dǎo)線的股數(shù)越多,Q值越高;線圈骨架(或鐵芯)所用材料的損耗越小,其Q值越高。例如,高硅硅鋼片做鐵芯時(shí),其Q值較用普通硅鋼片做鐵芯時(shí)高;線圈分布電容和漏磁越小,其Q值越高。例如,蜂房式繞法的線圈,其Q值較平繞時(shí)為高,比亂繞時(shí)也高;線圈無(wú)屏蔽罩,安裝位置周圍無(wú)金屬構(gòu)件時(shí),其Q值較高,相反,則Q值較低。屏蔽罩或金屬構(gòu)件離線圈越近,其Q值降低越嚴(yán)重;對(duì)有磁芯的高頻線圈,其Q值較天磁芯時(shí)為高;磁芯的損耗越小,其Q值也越高。
 
在電源濾波器中使用的低頻阻流圈,其Q值大小并不太重要,而電感量L的大小卻對(duì)濾波效果影響較大。要注意,低頻阻流圈在使用中,多通過(guò)較大直流,為防止磁飽和,其鐵芯要求順插,使其具有較大氣隙。為防止線圈與鐵芯發(fā)生擊穿現(xiàn)象,二者之間的絕緣應(yīng)符合要求。所以,在使用前還應(yīng)進(jìn)行線圈與鐵芯之間絕緣電阻的檢測(cè)。具體方法與變壓器絕緣電阻的檢測(cè)方法相同(可參閱變壓器的檢測(cè))。
 
對(duì)于高頻線圈電感量L由于測(cè)試起來(lái)更為麻煩,一般都根據(jù)在電路使用效果適當(dāng)調(diào)整,以確定其電感量是否合適。
 
對(duì)于多個(gè)繞組的線圈,還要用萬(wàn)用表檢測(cè)各繞組之間線圈是否短路;對(duì)于具有鐵芯和金屬屏蔽罩的線圈,要測(cè)量其繞組與鐵芯或金屬屏蔽罩之間是否短路。
 
3.繞制線圈的注意事項(xiàng)
 
線圈在實(shí)際使用過(guò)程中,有相當(dāng)數(shù)量品種的電感線圈是非標(biāo)準(zhǔn)件,都是根據(jù)需要有針對(duì)性進(jìn)行繞制。自行繞制時(shí),要注意以下幾點(diǎn):
 
(1)根據(jù)電路需要,選定繞制方法
 
在繞制空心電感線圈時(shí),要依據(jù)電路的要求,電感量的大小以及線圈骨架直徑的大小,確定繞制方法。間繞式線圈適合在高頻和超高頻電路中使用,在圈數(shù)少于3圈到5圈時(shí),可不用骨架,就能具有較好的特性,Q值較高,可達(dá)150-400,穩(wěn)定性也很高。單層密繞式線圈適用于短波、中波回路中,其Q值可達(dá)到150-250,并具有較高的穩(wěn)定性。
 
(2)確保線圈載流量和機(jī)械強(qiáng)度,選用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線
 
線圈不宜用過(guò)細(xì)的導(dǎo)線繞制,以免增加線圈電阻,使Q值降低。同時(shí),導(dǎo)線過(guò)細(xì),其載流量和機(jī)械強(qiáng)度都較小,容易燒斷或碰斷線。所以,在確保線圈的載流量和機(jī)械強(qiáng)度的前提下,要選用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線繞制。
 
(3)繞制線圈抽頭應(yīng)有明顯標(biāo)志
 
帶有抽頭的線圈應(yīng)有明顯的標(biāo)志,這樣對(duì)于安裝與維修都很方便。
 
(4)不同頻率特點(diǎn)的線圈,采用不同材料的磁芯
 
工作頻率不同的線圈,有不同的特點(diǎn)。在音頻段工作的電感線圈,通常采用硅鋼片或坡莫合金為磁芯材料。低頻用鐵氧體作為磁芯材料,其電感量較大,可高達(dá)幾亨到幾十亨。在幾十萬(wàn)赫到幾兆赫之間,如中波廣播段的線圈,一般采用鐵氧體芯,并用多股絕緣線繞制。頻率高于幾兆赫時(shí),線圈采用高頻鐵氧體作為磁芯,也常用空心線圈。此情況不宜用多股絕緣線,而宜采用單股粗鍍銀線繞制。在100MHz以上時(shí),一般已不能用鐵氧體芯,只能用空心線圈;如要作微調(diào),可用鋼芯。使用于高頻電路的阻流圈,除了電感量和額定電流應(yīng)滿足電路的要求外,還必須注意其分布電容不宜過(guò)大。
 
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4.提高線圈的Q值所采取的措施
 
品質(zhì)因數(shù)Q是反映線圈質(zhì)量的重要參數(shù),提高線圈的Q值,可以說(shuō)是繞制線圈要注意的重點(diǎn)之一。那么,如何提高繞制線圈的Q值呢,下面介紹具體的方法:
 
(1)根據(jù)工作頻率,選用線圈的導(dǎo)線
 
工作于低頻段的電感線圈,一般采用漆包線等帶絕緣的導(dǎo)線繞制。工作頻率高于幾萬(wàn)赫,而低于2MHz的電路中,采用多股絕緣的導(dǎo)線繞制線圈,這樣,可有效地增加導(dǎo)體的表面積,從而可以克服集膚效應(yīng)的影響,使Q值比相同截面積的單根導(dǎo)線繞制的線圈高30%-50%。在頻率高于2MHz的電路中,電感線圈應(yīng)采用單根粗導(dǎo)線繞制,導(dǎo)線的直徑一般為0.3mm-1.5mm。采用間繞的電感線圈,常用鍍銀銅線繞制,以增加導(dǎo)線表面的導(dǎo)電性。這時(shí)不宜選用多股導(dǎo)線繞制,因?yàn)槎喙山^緣線在頻率很高時(shí),線圈絕緣介質(zhì)將引起額外的損耗,其效果反不如單根導(dǎo)線好。
 
(2)選用優(yōu)質(zhì)的線圈骨架,減少介質(zhì)損耗
 
在頻率較高的場(chǎng)合,如短波波段,因?yàn)槠胀ǖ木€圈骨架,其介質(zhì)損耗顯著增加,因此,應(yīng)選用高頻介質(zhì)材料,如高頻瓷、聚四氟乙烯、聚苯乙烯等作為骨架,并采用間繞法繞制。
 
(3)選擇合理的線圈尺寸,可以減少損耗
 
外徑一定的單層線圈(φ20mm-30mm),當(dāng)繞組長(zhǎng)度 L與外徑 D的比值 L/D=0.7時(shí),其損耗最小;外徑一定的多層線圈L/ D=0.2-0.5,用t/D=0.25-0.1時(shí),其損耗最小。繞組厚度t、繞組長(zhǎng)度L和外徑D之間滿足3t+2L=D的情況下,損耗也最小。采用屏蔽罩的線圈,其L/D=0.8-1.2時(shí)最佳。
 
(4)選定合理屏蔽罩的直徑
 
用屏蔽罩,會(huì)增加線圈的損耗,使Q值降低,因此屏蔽罩的尺寸不宜過(guò)小。然而屏蔽罩的尺寸過(guò)大,會(huì)增大體積,因而要選定合理屏蔽罩的直徑尺寸。
 
當(dāng)屏蔽罩直徑Ds與線圈直徑 D之比滿足如下數(shù)值即 Ds/D=1.6-2.5時(shí),Q值降低不大于10%。
 
(5)采用磁芯可使線圈圈數(shù)顯著減少
 
線圈中采用磁芯,減少了線圈的圈數(shù),不僅減小線圈的電阻值,有利Q值的提高,而且縮小了線圈的體積。
 
(6)線圈直徑適當(dāng)選大些,利于減小損耗
 
在可能的條件下,線圈直徑選得大一些,體積增大了一些,有利于減小線圈的損耗。一般接收機(jī),單層線圈直徑取12mm-30mm;多層線圈取6mm-13mm,但從體積考慮,也不宜超過(guò)20mm-25mm的范圍。
 
(7)減小繞制線圈的分布電容
 
盡量采用無(wú)骨架方式繞制線圈,或者繞制在凸筋式骨架上的線圈,能減小分布電容15%-20%;分段繞法能減小多層線圈的分布電容的1/3~l/2。對(duì)于多層線圈來(lái)說(shuō),直徑D越小,繞組長(zhǎng)度L越小或繞組厚度t越大,則分布電容越小。應(yīng)當(dāng)指出的是:經(jīng)過(guò)漫漬和封涂后的線圈,其分布電容將增大20%-30%。
 
總之,繞制線圈,始終把提高Q值,降低損耗,作為考慮的重點(diǎn)。
 
5.線圈使用、安裝要注意的問(wèn)題
 
任何電子設(shè)備中的電子元器件安裝板,都是經(jīng)過(guò)工程技術(shù)人員根據(jù)使用的各種元器件的性能特點(diǎn),精心安排、全面布局、合理設(shè)計(jì)出來(lái)的。作為線圈的使用安裝者,注意如下的幾個(gè)問(wèn)題就可以了。
 
(1)線圈的安裝位置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求
 
線圈的裝配位置與其他各種元器的相對(duì)位置要符合設(shè)計(jì)的規(guī)定,否則將會(huì)影響整機(jī)的正常工作。例如,簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體收音機(jī)中的高頻阻流圈與磁性天線的位置要適當(dāng)安排合理;天線線圈與振蕩線圈應(yīng)相互垂直,這就避免了相互耦合的影響。
 
(2)線圈在安裝前,要進(jìn)行外觀檢查
 
使用前,應(yīng)檢查線圈的結(jié)構(gòu)是否牢固,線匝是否有松動(dòng)和松脫現(xiàn)象,引線接點(diǎn)有無(wú)松動(dòng),磁芯旋轉(zhuǎn)是否靈活,有無(wú)滑扣等。這些方面都檢查合格后,再進(jìn)行安裝。
 
(3)線圈在使用過(guò)程需要微調(diào)的,應(yīng)考慮微調(diào)方法
 
有些線圈在使用過(guò)程中,需要進(jìn)行微調(diào),依*改變線圈圈數(shù)又很不方便,因此,選用時(shí)應(yīng)考慮到微調(diào)的方法。例如單層線圈可采用移開*端點(diǎn)的數(shù)困線圈的方法,即預(yù)先在線圈的一端繞上3圈~4圈,在微調(diào)時(shí),移動(dòng)其位置就可以改變電感量。實(shí)踐證明,這種調(diào)節(jié)方法可以實(shí)現(xiàn)微調(diào)±2%-±3%的電感量。應(yīng)用在短波和超短波回路中的線圈,常留出半圈作為微調(diào),移開或折轉(zhuǎn)這半圈使電感量發(fā)生變化,實(shí)現(xiàn)微調(diào)。多層分段線圈的微調(diào),可以移動(dòng)一個(gè)分段的相對(duì)距離來(lái)實(shí)現(xiàn),可移動(dòng)分段的圈數(shù)應(yīng)為總?cè)?shù)的20%-30%。實(shí)踐證明:這種微調(diào)范圍可達(dá)10%-15%。具有磁芯的線圈,可以通過(guò)調(diào)節(jié)磁芯在線圈管中的位置,實(shí)現(xiàn)線圈電感量的微調(diào)。
 
(4)使用線圈應(yīng)注意保持原線圈的電感量
 
線圈在使用中,不要隨便改變線圈的形狀。大小和線圈間的距離,否則會(huì)影響線圈原來(lái)的電感量。尤其是頻率越高,即圈數(shù)越少的線圈。所以,目前在電視機(jī)中采用的高頻線圈,一般用高頻蠟或其他介質(zhì)材料進(jìn)行密封固定。另外,應(yīng)注意在維修中,不要隨意改變或調(diào)整原線圈的位置,以免導(dǎo)致失諧故障。
 
(5)可調(diào)線圈的安裝應(yīng)便于調(diào)整
 
可調(diào)線圈應(yīng)安裝在機(jī)器的易于調(diào)節(jié)的位置,以便于調(diào)整線圈的電感量達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。
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