電感原理圖與線圈的原理作用和磁芯的磁化和磁導率分析

2020-12-06 岑科實業

電感器對直流的作用

線圈的過渡響應

線圈(電感器)通過自感應作用，在阻礙電流變化的方向上產生電動勢(感應電動勢)。因此，即使在線圈上施加電壓，電流也不會馬上流動，而且即便去掉電壓，電流也不會馬上消失。在開關處於開或關等時，非常態的電流和電壓變化被稱為線圈的過渡響應(過渡現象)。

例如，在將線圈和霓虹燈(放電起始電壓為數10V以上)並聯的如下電路中，即使將乾電池(數Ｖ左右)的開關導通，霓虹燈也不會被點亮。但是，在線圈中有電流流動的狀態下切斷開關時，霓虹燈會被點亮。通過自感應作用在線圈中產生的電動勢(V)與電流的變化率(ΔI/Δt)呈比例關係。當開關導通時，電流會慢慢增大，電動勢不會超過電源電壓。但是，當開關斷開時，由於正在流動的電流瞬間被切斷，電流的變化率增大，因此產生了能夠點亮霓虹燈的高電動勢。

線圈蓄能

在上述電路中霓虹燈能被點亮是由於線圈蓄能的緣故。這個能量與流過線圈和電感的電流的平方呈比例關係。當開關斷開時存蓄的能量瞬間被釋放，由此產生高電動勢。

線圈對交流的作用

感應性電抗(XL)

線圈(電感器)具有能使直流順利通過，但對交流則起著如同電阻般的阻礙作用，而且具有頻率越高越不容易通過的性質。這種性質叫做線圈的感應性電抗(XL)，其與交流頻率(f)、電感(L)之間存在著如下的關係。

具有線圈的交流電路的電壓波形和電流波形

商用交流電是帶有正弦波(sin波)波形的交流電。當把線圈連接到交流電源時，通過自感應作用，在線圈中阻礙電流變化的方向上產生電動勢。因此，隨著電壓的變化電流將變化為如下滯後90°(1/4周期)的波形。

磁芯的磁化和磁導率

磁化曲線和磁飽和

線圈產生的磁通(Φ)與電感(L)和流動的電流(I)呈比例關係。而且，由於電感與磁導率呈比例關係，因此如果磁芯使用高磁導率的磁性體，且通過的電流越大，產生的磁通越多。但是，磁性體匯集磁通的能力有限，如加大電流，則不久磁芯就會處於磁飽和狀態。此時的磁通密度(B)稱為最大磁通密度(Bm)。

磁芯的磁化過程和磁導率的變化

隨著磁芯的磁化，磁芯的磁導率也跟著變化。磁導率(μ)如下述曲線所示，用磁芯的磁化曲線斜率(θ)表示，原點附近的初磁化曲線的斜率特稱為起始磁導率(μ0)。一般所說的磁導率就是指這個起始磁導率，鐵氧體材料的產品目錄中記載的也是這個數值。

當加大通過線圈的電流、提高磁化強度時，磁導率也跟著上升，不久就會達到極大値。這時稱其為最大磁導率(μm)，之後磁導率轉變為下降變小。

磁芯的渦流損耗

當交流電流通過線圈時，為了防止產生的磁通發生變化而產生了電動勢，磁芯中將流過同心圓狀的電流。此電流叫做渦流，RI2(R：電阻、I：電流)的功率將變成焦耳熱而被損耗掉。將此種情況就叫做渦流損耗。金屬磁芯由於其電阻低所以其渦流損耗也大。電源變壓器的磁芯之所以採用疊片鐵心就是為了減小渦流損耗。但是，在高頻情況下，渦流損耗將會增大並且發熱增加。由於鐵氧體的固有電阻值較高，因此渦流損耗較小，所以多用作高頻線圈和高頻變壓器等的磁芯。

若想了解更多關於電感的行業資訊，歡迎登錄咱們的官網我們會為您帶來更多實用的小知識。http://www.cenkersz.com

相關焦點

  • 大功率工業磁芯電感測量方法探討
    前言本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/231153.htm 電感具有濾波、振蕩、延遲、陷波、電壓超前電流、作為感性負載產生無功功率等基本作用。因此，在電子電路和工業模擬負載當中應用非常廣泛。 我公司是專業生產感性負載櫃的廠家，很多設備用於軍工、航空、航天等單位，這些單位對設備的各項指標要求較高。
  • 簡析磁導率的公式以及方法原理
    常用的真空磁導率 　　功能 　　磁導率的測量是間接測量，測出磁心上繞組線圈的電感量，再用公式計算出磁芯材料的磁導率。所以，磁導率的測試儀器就是電感測試儀。在此強調指出，有些簡易的電感測試儀器，測試頻率不能調，而且測試電壓也不能調。
  • 磁導率測試方法原理以及公式
    方法原理 　　說起磁導率μ的測量，似乎非常簡單，在材料樣環上隨便繞幾匝線圈，測其電感，找個公式一算就完了。其實不然，對同一隻樣環，用不同儀器，繞不同匝數，加不同電壓或者用不同頻率都可能測出差別甚遠的磁導率來。造成測試結果差別極大的原因，並非每個測試人員都有精力搞得清楚。本文主要討論測試匝數及計算公式不同對磁導率測量的影響。
  • 濾波電容器共模電感和磁珠在EMC設計電路中作用及原理
    對於這這三者在電路中的作用，相信還有很多工程師搞不清楚。本文從設計設計中，詳細分析了消滅EMC三大利器的原理。 三大利器之濾波電容器 儘管從濾除高頻噪聲的角度看，電容的諧振是不希望的，但是電容的諧振並不是總是有害的。當要濾除的噪聲頻率確定時，可以通過調整電容的容量，使諧振點剛好落在騷擾頻率上。
  • 貼片電感的作用和原理
    ;而功率電感也有空心線圈的，也有帶磁芯的，主要特點是用粗導線繞制，可承受數十安，數百，數千，甚至於數萬安。功率貼片電感是分帶磁罩和不帶磁罩兩種，主要由磁芯和銅線組成。在電路中主要起濾波和振蕩作用。貼片電感原理介紹        電感是閉合迴路的一種屬性，即當通過閉合迴路的電流改變時，會出現電動勢來抵抗電流的改變。
  • 科普文章—電感原理和選型方法
    如上圖所示，當恆定電流流過線圈時，根據右手螺旋定則，會形成一個圖示方向的靜磁場。實際電感的特性不僅僅有電感的作用，還有其他因素，如：繞制線圈的導線不是理想導體，存在一定的電阻；電感的磁芯存在一定的熱損耗；電感內部的導體之間存在著分布電容
  • ...磁性元件專業術語:初始磁導率、有效磁導率、品質因數、矯頑力...
    見圖15、矯頑力從飽和狀態去除磁場後，磁芯繼續被反向激勵磁場磁化，直至磁芯中磁通密度減為零，此時的磁聲強度稱為矯頑力見圖2。該磁通密度可表示為 式中E為施加在線圈上的電壓有效值（V），BM為磁通密度的峰值（T），f為頻率（Hz），N為線圈匝數，Ae為有效截面積（m2）目前，功率損耗的常用測量方法包括乘積電壓表法和波形記憶法。
  • 工程師必懂磁性元件專業術語:初始磁導率、有效磁導率、品質因數...
    初始磁導率是磁性材料的磁導率（B/H）在靜態磁化曲線始端的極限值，磁化到飽和狀態時的磁通密度。見圖1從飽和狀態去除磁場後，磁芯繼續被反向激勵磁場磁化，直至磁芯中磁通密度減為零，此時的磁聲強度稱為矯頑力（見圖1）6、損耗因子
  • 電感線圈的作用和繞法
    電感可由電導材料盤繞磁芯製成，典型的如銅線，也可把磁芯去掉或者用鐵磁性材料代替。比空氣的磁導率高的芯材料可以把磁場更緊密的約束在電感元件周圍，因而增大了電感。電感有很多種，大多以外層瓷釉線圈(enamel coated wire )環繞鐵氧體(ferrite)線軸製成，而有些防護電感把線圈完全置於鐵氧體內。一些電感元件的芯可以調節。由此可以改變電感大小。
  • 技術文章:磁芯的特性理解
    大家好,今天我們來簡單聊一聊磁芯。之所以說磁芯,是因為磁芯對於電感來說,就相當於是電容的中間絕緣介質。磁芯決定了電感的很多特性。比如大家都知道,①電感線圈裡面加個磁芯,電感值會增大很多,這是為什麼呢?②還有電感有飽和電流,那電感為什麼會飽和呢?③磁滯回線又是什麼呢?
  • 選用磁性器件中磁芯的設計原理
    它實際上是一隻單端脈衝變壓器，因而要求具有大的B=Bm-Br，即磁感Bm和剩磁Br之差要大; 同時要求高的脈衝磁導率。特別是對於單端反激式開關主變壓器，或稱儲能變壓器，要考慮儲能要求。線圈儲能的多少取決於兩個因素： 一個是材料的工作磁感Bm值或電感量L， 另一個是工作磁場Hm或工作電流I，儲能W=1/2LI2。這就要求材料有足夠高的Bs值和合適的磁導率，常為寬恆導磁材料。
  • 磁導率的定義 表示磁介質磁性的物理量
    值得注意的是:除了磁導率μ與溫度有關係之外，飽和磁感應強度Bs、剩餘磁感應強度Br、矯頑力Hc，以及磁心比損耗Pcv(單位重量損耗W/kg)等磁參數，也都與磁心的工作溫度有關。 　　功能 　　磁導率的測量是間接測量，測出磁心上繞組線圈的電感量，再用公式計算出磁芯材料的磁導率。所以，磁導率的測試儀器就是電感測試儀。
  • 電感線圈的分類及特性
    除專門的電感線圈（色碼電感）外，電感量一般不專門標註在線圈上，而以特定的名稱標註。2、感抗XL電感線圈對交流電流阻礙作用的大小稱感抗XL，單位是歐姆。它與電感量L和交流電頻率f的關係為XL=2πfL3、品質因素Q品質因素Q是表示線圈質量的一個物理量，Q為感抗XL與其等效的電阻的比值，即：Q=XL/R線圈的Q值愈高，迴路的損耗愈小。
  • 磁珠的工作原理
    磁珠的工作原理總的來說，磁珠跟電感的原理基本是一樣的，很多廠家也把磁珠歸為電感一類。那麼他們的區別在哪兒呢？先來看我們使用兩者器件的目的：我們一般使用電感，總希望他是理想電感，損耗越小越好。而我們使用磁珠，就是要利用其損耗，來消掉我們不需要的高頻分量。
  • 超微晶磁芯及其在開關電源中的應用
    1 超微晶磁芯的主要特點 VITROPERM 500F鐵基超微晶磁芯具有以下特點： 1)極高的初始磁導率，μ=30 000～80 000，且磁導率隨磁通密度和溫度的變化非常小； 2)磁芯損耗極低，並且在一40～+120℃範圍內不隨溫度而變化； 3)非常高的飽和磁通密度(Bs=1．2T)，允許選擇較低的開關頻率，能降低開關電源及EMI濾波器的成本；
  • 磁珠與電感的區別及其作用與用途
    而且電感在高頻諧振以後都不能再起電感的作用了,先必需明白EMI的兩個途徑，即：輻射和傳導，不同的途徑採用不同的抑制方法。前者用磁珠，後者用電感。對於扳子的 IO部分，是不是基於EMC的目的可以用電感將IO部分和扳子的地進行隔離，比如將USB的地和扳子的地用10uH的電感隔離可以防止插拔的噪聲幹擾地平面？電感一般用於電路的匹配和信號質量的控制上。在模擬地和數字地結合的地方用磁珠。
  • 磁芯材料主要有哪些?
    在日常工作學習生活中，我們一般將磁性元器件分為變壓器、電感這兩大類，而這兩類功能元件都要大規模使用磁芯，變壓器的作用是隔離、電壓變換，其核心是能量轉移；而電感的作用是諧振、濾波、抗電磁幹擾，核心是能量存儲。
  • 可控飽和電抗器基本原理
    由於電感的起始磁導率高，磁阻小，電感係數和電感量都很大，在施加外部電壓時，電感內部起始電流增長緩慢，只有經過Δt的延時後，當電感線圈中的電流達到一定數值時，可飽和電感才會立即飽和，因而在電路中常被當作可控延時開關元件使用。
  • EMC主要元器件工作原理與使用情況
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201609/305072.htm　　一、共模電感　　由於EMC所面臨解決問題大多是共模幹擾，因此共模電感也是我們常用的有力元件之一，共模電感是一個以鐵氧體為磁芯的共模幹擾抑制器件，它由兩個尺寸相同，匝數相同的線圈對稱地繞制在同一個鐵氧體環形磁芯上，形成一個四端器件，要對於共模信號呈現出大電感具有抑制作用
  • EMI和EMC電路中磁珠和電感起到作用有何不同?
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201709/364010.htm　　磁珠和電感在EMI和EMC電路中關鍵是是對高頻傳導幹擾信號進行抑制，也有抑制電感的作用。但從原理方面來看，磁珠可等效成一個電感，等於還是存在一定的 區別，最大區別在於電感線圈有分布電容。因此，電感線圈就相當於一個電感與一個分布電容並聯。如圖1所示。