電感簡介及電感失效分析

1、電感本質(zhì)

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

在電路中，當(dāng)電流流過導(dǎo)體時，會產(chǎn)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(chǎn)生電磁感應(yīng)能力的物理量。給一個線圈通入電流，線圈周圍就會產(chǎn)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(shù)，也叫做電感。

1.1 電感分類

按電感形式 分類：固定電感、可變電感。

按導(dǎo)磁體性質(zhì)分類：空芯線圈、鐵氧體線圈、鐵芯線圈、銅芯線圈。

按工作性質(zhì) 分類：天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、陷波線圈、偏轉(zhuǎn)線圈。

按繞線結(jié)構(gòu) 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(jié)構(gòu)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(shù)為低頻電感

1.2電感的材質(zhì)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(jù)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?？招碾姼衅鞑挥么判摹⒐羌芎推帘握值?，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(guī)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(chǎn)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(huán)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(huán)氧樹脂等。

1.3 電感主要參數(shù)

1)電感量：也稱自感系數(shù)，是表示電感器產(chǎn)生自感應(yīng)能力的一個物理量。

電感量的大小，主要取決于線圈的圈數(shù)、繞制方式、有無磁心及磁心的材料等等。通常，線圈圈數(shù)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(dǎo)磁率越大的線圈，電感量也越大。

應(yīng)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(shù)可減小，電感的尺寸就可以做小

感值小，材質(zhì)的導(dǎo)磁率亦不用太高

(材質(zhì)的導(dǎo)磁率越高，越不適合在高頻工作)

2)允許偏差：指電感上標(biāo)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(lián)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(yīng)的自諧振頻率。使用電感線圈時，為保障線圈的電感量穩(wěn)定，應(yīng)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(wěn)定性越好。

減小分布電容的方法：

1)如果磁性是導(dǎo)體，用介電常數(shù)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(tài)下測量器件的電阻值為直流電阻，表征器件內(nèi)部線圈的質(zhì)量狀況。

6)阻抗Z：表征的是給定頻率下元件對流經(jīng)其本身的交流電流的總抵抗能力。

7)品質(zhì)因數(shù)：也稱Q值，是衡量電感質(zhì)量的主要參數(shù)。它是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時，所呈現(xiàn)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(dāng)中，Q不僅只與線圈的 直流電阻有關(guān)，還包括線圈骨架的介質(zhì)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(yīng)等因素有關(guān)，提高線圈的Q值，并不是一件很容易的事情。

實際電感的應(yīng)用選擇必須同時兼顧較小的電感量波動與較高的Q值。