【E課堂】電感簡介及電感失效分析

　電感本質

　　我們通常所說的電感指的是電感器件，它是用絕緣導線(例如漆包線，沙包線等)繞制而成的電磁感應元件。

　　在電路中，當電流流過導體時，會產生電磁場，電磁場的大小除以電流的大小就是電感。

　　電感是衡量線圈產生電磁感應能力的物理量。給一個線圈通入電流，線圈周圍就會產生磁場，線圈就有磁通量通過。通入線圈的電源越大，磁場就越強，通過線圈的磁通量就越大。實驗證明，通過線圈的磁通量和通入的電流是成正比的，它們的比值叫做自感系數，也叫做電感。

　　電感分類

　　按電感形式 分類：固定電感、可變電感。

　　按導磁體性質分類：空芯線圈、鐵氧體線圈、鐵芯線圈、銅芯線圈。

　　按工作性質 分類：天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、陷波線圈、偏轉線圈。

　　按繞線結構 分類：單層線圈、多層線圈、蜂房式線圈。

　　按工作頻率 分類：高頻線圈、低頻線圈。

　　按結構特點 分類：磁芯線圈、可變電感線圈、色碼電感線圈、無磁芯線圈等。

　　空心電感，磁芯電感和銅芯電感一般為中頻或高頻電感而鐵心電感多數為低頻電感

　電感的材質及工藝

　　電感器一般由骨架、繞組、屏蔽罩、封裝材料、磁心等組成。

　　1)骨架：泛指繞制線圈的支架。通常是采用塑料、膠木、陶瓷制成，根據實際需要可以制成不同的形狀。小型電感器一般不使用骨架，而是直接將漆包線繞在磁心上。空心電感器不用磁心、骨架和屏蔽罩等，而是先在模具上繞好后再 脫去模具，并將線圈各圈之間拉開一定距離。

　　2)繞組：指具有規定功能的一組線圈，有單層和多層之分。單層有密繞和間繞兩種形式;多層有分層平繞、亂繞、蜂 房式繞法等多種。

　　3)磁心：一般采用鎳鋅鐵氧體或錳鋅鐵氧體等材料，它有“工”字形、柱形、帽形、“E”形、罐形等多種形狀。

　　鐵心：主要有硅鋼片、坡莫合金等，其外形多為“E”型。

　　4)屏蔽罩：用于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。采用屏蔽罩的電感器，會增加線圈的損耗，使Q值降低。

　　5)封裝材料：有些電感器(如色碼電感器、色環電感器等)繞制好后，用封裝材料將線圈和磁心等密封起來。封裝材料采用塑料或環氧樹脂等。

　　1.3 電感主要參數

　　1)電感量：也稱自感系數，是表示電感器產生自感應能力的一個物理量。

　　電感量的大小，主要取決于線圈的圈數、繞制方式、有無磁心及磁心的材料等等。通常，線圈圈數越多、繞制的線圈越密集，電感量就越大。有磁心的線圈比無磁心的線圈電感量大;磁心導磁率越大的線圈，電感量也越大。

　　應用的工作頻率越高電感的尺寸可以越小

　　同樣的阻抗值，頻率越高，感值越小

　　感值小，圈數可減小，電感的尺寸就可以做小

　　感值小，材質的導磁率亦不用太高

　　(材質的導磁率越高，越不適合在高頻工作)

　　2)允許偏差：指電感上標稱的電感量與實際電感的允許誤差值。一般用于振蕩或濾波等電路中的電感要求精度較高，允許偏差為±0.2%~±0.5%;而用于耦合、高頻阻流等線圈的精度要求不高;允許偏差為±10%~15%。

　　3)固有頻率：電感的等效電路實際上是電感與電容的并聯諧振電路，其震蕩頻率

　　f0= 即是固有頻率。

　　也定義為感抗和容抗相等時對應的自諧振頻率。使用電感線圈時，為保障線圈的電感量穩定，應使線 圈的工作頻率遠低于固有頻率。

　　4)分布電容：指線圈的匝與匝之間、線圈與磁心之間存在的電容。電感的分布電容越小，其穩定性越好。

　　減小分布電容的方法：

　　1)如果磁性是導體，用介電常數低的材料

　　2)起始端與終止端遠離(夾角》40°)

　　3)盡量單層繞制，并增加匝間距離

　　4)多層繞制時，采用漸進方式繞，避免來回繞制

　　5)直流電阻Rdc：指直流狀態下測量器件的電阻值為直流電阻，表征器件內部線圈的質量狀況。

　　6)阻抗Z：表征的是給定頻率下元件對流經其本身的交流電流的總抵抗能力。

　　7)品質因數：也稱Q值，是衡量電感質量的主要參數。它是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時，所呈現的感抗與其等效損耗電阻之比。

　　電感器的Q值越高，其損耗越小，效率越高。在實際當中，Q不僅只與線圈的 直流電阻有關，還包括線圈骨架的介質損耗，鐵芯和屏蔽的損耗以及在高頻條件下工作時的趨膚效應等因素有關，提高線圈的Q值，并不是一件很容易的事情。

　　實際電感的應用選擇必須同時兼顧較小的電感量波動與較高的Q值。

　　8)額定電流Ir：指電感正常工作時反允許通過的最大電流。若工作電流超過額定電流，則電感器就會因發熱而使性能參數發生改變，甚至還會因過流而燒毀。