电感线圈及变压器的基本知识

常见的高频阻流圈、振荡线圈、天线线圈、天线阻抗变换器、电源变压器、输出变压器等，都属于电感器件。电感线圈与电阻器、电容器及三极管等元件恰当组合后，能构成滤波器、放大器、振荡器等电子电路。

一、电感线圈及其电路图形符号

电感线圈就是用漆包线或纱包线一圈靠一圈地绕在绝缘管架、磁芯或铁芯上的一种元件。电感线圈也可简称为线圈，通常在电路图中用字母“L”表示，常用的图形符号如图1所示。

图1 各种电感线圈的电路图形符号

二、线圈的自感和互感

任何线圈有电流通过时其周围会产生磁场；若通过线圈的电流变化时，线圈周围磁场也会变化，这变化的磁场又产生感应电动势。感应电动势是由于线圈中的电流变化引起的，即自感应作用，叫做自感。

自感应电动势的方向符合楞次定律。当线圈中电流变化时，自感应电动势总是阻碍电流的变化。

两只线圈相互靠近，一只初级线圈，另一只次级线圈，初级线圈通变化的电流，次级线圈产生感应电动势。初、次级线圈虽无直接相连，但有磁力线耦合作用，使初级线圈的电能转移到次级线圈，这种作用称为互感，由互感作用产生的感应电动势称为互感电动势。

根据初级线圈磁力线通过次级线圈产生作用的多少，即互感量的大小，有紧耦合和松耦合。若把初、次级线圈彼此垂直放置，则没有磁感应作用，即没有耦合。

三、电感线圈的种类和型号命名方法

由于工作频率、绕组匝数、骨架材料等因素不同，线圈种类繁多，主要有振荡线圈、阻流线圈、电视偏转线圈和校正线圈、固定电感线圈等。

按磁体性质又分为：空芯线圈和磁芯线圈；

按线圈形式又分为：固定线圈和可变线圈。

电感线圈的型号命名一般由四部分组成：

第一部分：用字母表示主称，其中L代表线圈，ZL代表阻流圈；

第二部分：用字母表示特征，其中G代表高频；

第三部分：用字母表示型号，其中X代表小型；

第四部分：用字母表示区别代号。

下来介绍几种线圈：

1．单层线圈

单层线圈的电感量一般在几个微亨到几十个微亨之间，适用在高频电路中，为了提高Q值，线圈骨架选用介质损耗小的陶瓷、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等。密绕法单层线圈就是将导线一圈挨一圈地绕在螺线管上；间绕法单层线圈就是将导线一圈一圈地隔一定的距离绕在螺线管骨架上。

2．带磁芯的线圈

在线圈中加入铁粉芯或铁氧体芯，可以提高电感量和品质因数，调节磁芯与线圈的位置可以改变电感量。线圈有了磁芯，电感量提高了，分布电容减小了，给线圈小型化创造了有利条件。

3．阻流圈

电子电路中用来交流电通过的线圈称为阻流圈。分为高频阻流圈和低频阻流圈两种。高频阻流圈用来阻止高频信号通过而让较低频率的交流信号和直流信号通过的一种线圈；低频阻流圈在收音机中，常与电容器组成滤波电路，消除整流后残存的一些交流成分而只让直流通过。

四、电感线圈的标志方法

常将小型固定电感线圈的主要参数采用直标法和色标法标志在其外壳上。

1．直标法

在外壳上直接用文字标出电感线圈的电感量、偏差和最大直流工作电流等主要参数，其中最大工作电流常用字母A、B、C、D、E等标志，其对应关系如表1，误差等级和电阻器的误差等级相同。

表1 小型固定电感线圈的工作电流与字母相应关系

电感的色标法和电阻的色标法相似，可参阅电阻器色标法，其单位为微亨（μH）。

例如，某电感线圈的色环标志依次为：橙、橙、红、银，则表明其电感量为33×102μH（微亨），允许偏差为±10%。

五、电感线圈的测量

要精确测量电感线圈需要用专用电子仪表，用万用表测量电感线圈的阻值来判断其质量好坏，一般的电感阻值很小，若阻值近乎无穷大，则电感内部已断开或引出线断开。部分万用表可以测量电感线圈的电感量，方法是：转动旋转开关至交流10V位置，被测电感串接于任一测试棒，而后跨接于10V交流电压电路中进行测量。使用时切勿随意改变电感线圈的形状、大小和线圈的疏密程度，否则会影响电感量。

六、电感线圈的主要参数

1．电感量及允许偏差

线圈电感量的大小主要取决于线圈的圈数、绕制方式及磁芯的材料等，线圈圈数越多，绕得越密集电感量越大；有磁芯的比无磁芯的大，磁芯的磁导率越大的电感量越大。

电感线圈的电感量的允许偏差取决于用途。谐振回路或滤波器中的线圈要求精度较高，一般用于耦合或阻流圈的线圈要求精度不高。

2．品质因数（Q值）

品质因数是衡量线圈质量的重要参数，用字母“Q”表示。Q值大小表明了线圈损耗的大小，Q值越大，线圈损耗越小，反之亦然。品质因数在数值上等于线圈在某一频率的交流电压下工作时，线圈所呈现的感抗和线圈的直流电阻的比值。即

式中：L为电感量，f为频率，R为线圈的电阻值，ω为角频率。

3．分布电容

线圈的匝与匝之间存在电容，线圈与地、线圈与屏蔽之间也存在电容，称为线圈的分布电容。

电感线圈的等效电路如图2所示。

图2 电感线圈的等效电路

电感线圈实际上是一个由R、L和C组成的并联谐振回路，其谐振频率为：

f称为线圈的固有频率，为了确保电感量的稳定，电感的工作频率应远低于其固有频率。

4．线圈的标称电流值

电感线圈在正常工作时，允许通过的最大电流，就是线圈的标称电流值，也叫额定电流。

5．线圈的稳定性

稳定性指的是线圈参数随环境条件变化而变化的程度。

七、变压器的基本知识

1．变压器及其电路图形符号

利用两个线圈的互感作用，把初级线圈上的电能传递到次级线圈上去，利用这个原理所制作的起交连、变压作用的部件称作变压器。变压器可以用来升、降交流电压和电流，变换交流阻抗等。常用变压器的电路符号如图3所示。

图3 变压器电路符号

2．变压器的损耗

变压器的损耗由铁损和铜损两部分构成，铜损指变压器绕组中通电后由其线圈损耗的电能，铁损指变压器铁芯损耗的电能，又分为涡流损耗和磁滞损耗。

3．变压器的种类和型号命名识别

变压器按工作频率分类：低频变压器（电源变压器，输入变压器，输出变压器，耦合变压器等），中频变压器（收音机中频变压器，电视机中频变压器等），高频变压器（收音机中应用的天线线圈，电视机中应用的天线阻抗变换器等）。

变压器的型号命名识别：

（1）低频变压器的型号命名识别

低频变压器的型号命名由三部分组成：

第一部分：用字母表示主称，如表2所示；

表2 电源变压器型号的主称代号及意义

第三部分：用字母表示序号。

（2）调幅收音机中频变压器的型号命名识别

调幅收音机中频变压器的型号命名也由三部分组成：

第一部分：主称，用几个字母组合表示名称、特征及用途；

第二部分：用数字表示外形尺寸，如表3所示；

第三部分：用数字表示序号，1表示第一级中频变压器，2表示第二级中频变压器，3表示第三级中频变压器。

表3 调幅收音机内中频变压器的主称代号及尺寸

电视机中频变压器的型号命名由四部分组成：

第一部分：用数字表示底座尺寸，如10表示10×10（mm）；

第二部分：用字母表示名称和用途；

第三部分：用数字表示结构，2为调磁帽式，3为调螺杆式；

第四部分：用数字表示生产序号。

4．变压器的检测

选择万用表的R×10Ω挡，分别测两级线圈的阻值，正常情况下阻值在几欧至几百欧之间，若测出阻值为无穷大，则变压器该级内部断路。使用变压器应测出初、次级，音频变压器应分清同名端，注意变压器的散热和对其他元件构成的磁场影响。

5．变压器的特性及其主要参数

（1）变压器的变压比（圈数比）

N1、N2分别为变压器的初、次级线圈的圈数，初级线圈接入交流电压V1，次级线圈感应出感应电动势V2，若N1＞N2，则V1＞V2，这种变压器叫做升压变压器；反之为降压变压器。若忽略磁芯、线圈等的损耗，则

这个比值n叫做变压器的变压比，也叫圈数比。

（2）变压器电流与电压的关系

若不考虑电能损耗，输出功率和输入功率相等。P1=V1I1，P2=V2I2，所以V1I1=V2I2，则

变压器初、次级电压之比等于次级电流与初级电流之比。

（3）变压器的阻抗变换作用

当变压器的次级负载阻抗Z2发生变化时，初级阻抗Z1会立即受到次级的反射而变化，这种变化关系叫做反射阻抗。

在忽略损耗的前提下，变压器的初、次级阻抗比等于圈数比的平方，即

式中Z1是变压器初级输入阻抗，Z2是次级负载阻抗，n是变压器的变压比，即初、次级的圈数比。

（4）变压器的效率

输入功率 = 输出功率 + 损耗功率

（5）变压器具有隔直流的作用

若变压器接在直流电源上，初级将通过直流电流，产生的是强度不变的磁场，次级就得不到感应电压，这样变压器的初级和次级就能隔断直流电流。

（6）额定电压和变压比

额定电压是指变压器工作时，初级线圈上允许施加的电压不应超过这个额定值。

电源变压器初级电压与次级电压的比值称为电压比。

（7）额定功率和额定频率

电源变压器的额定功率是指在规定的频率和电压下，变压器长期工作而不超过限定温升时的输出功率。变压器铁芯的磁通密度与频率密度相关，设计时必须确定其使用频率，这个频率称为额定频率。

（8）电源变压器的电压调整率

电压调整率是表示变压器负载电压与空载电压差别的参数，即

电压调整率数值越小，表明变压器线圈电阻越小，电压稳定性能就越好。