电感器可以是单匝导线:
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或许多转弯:
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它可以缠绕在塑料成型器(塑料线轴)上
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在金属芯或空气芯上:
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电感器几乎可以是任何尺寸或形状,并且是 电子产品中最复杂的组件。它是如此复杂,理论可以写一本书。而且这个理论非常复杂。这就是为什么我们只会介绍基础知识。我们不会讨论磁场、北极或南极或左手或右手定则,因为当我们谈论电气或电子电路中的线圈时,这些并不涉及我们。最重要的是电感器的魔力。它在某些情况下工作时会产生极性相反的大电压。
电感器有 3 个主要符号:
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电感以亨利为单位测量。一个亨利是一个大单位。
1 亨利的电感器约为 1 厘米 x 1 厘米 x 1 厘米(1/2 英寸 x 1/2 英寸 x 1/2 英寸),并有几圈粗线。或者它可以有很多圈的电线并且稍微大一点。或者它可以非常大,带有空气芯。
一个亨利的电感(或任何电感值)不会告诉您有关设备尺寸、电流能力(可以在设备过热的情况下流过绕组的电流量)或我们提供的任何其他功能的任何信息在将电感器放入电路之前需要知道。这就是为什么您需要了解选择电感器的实用方面。
在电子学中,我们通常使用较小的单位:mH µH 和 nH(m = milli µ = micro n = nano)
1,000mH = 1H
1,000,000µH = 1H
1,000,000,000nH = 1H
因此:
1,000µH = 1mH
1,000nH = 1µH
以下是一些电感及其值:
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电感器的值不能通过它的外观来确定。该值取决于许多因素,包括磁芯材料、匝数、线径等以及磁路类型。最好的磁路类型是闭环,例如本文顶部照片中显示的环形线圈(圆环)或其他类型的闭合磁路,例如罐形磁芯。如果磁路中含有气隙,电感器的品质会损失很多,电感值会降低。对于一个简单的电感器,一根杆就可以了。

电感器可以有引线端接(称为飞线)、用于通孔安装的导线端接或作为用于表面安装在 PC 板上的“芯片”。
上述电感器均以微亨 (µH) 为单位标识。表面贴装“芯片电感器”上标记的值始终为 µH。
例如:561 = 560uH222 = 2,200uH103 = 10,000uH = 10mH
其他名称

电感器可以称为“线圈”。“线圈”和“电感器”之间没有特别的区别,主要取决于使用的位置和方式。线圈通常是指线圈架上带有空芯的线圈。当核心是金属时,它就变成了INDUCTOR
在某些应用中,电感器称为CHOKE

这个词当电感器设计用于防止信号通过绕组或线圈设计用于减少特定波形(例如纹波)时使用。以下电路显示了运行中的扼流圈。该电路称为 LC 滤波器。电感 (L) 左侧的波形包含纹波,如正弦波所示。从电感器出现的电压具有较小的纹波值。这部分是由于 C1 和 C2 提供的滤波以及扼流圈的影响。
进入扼流圈的电压主要是直流电压,它没有任何变化地通过绕组。DC 中包含的任何纹波都会产生增加的磁通量,这会切断绕组的匝数以产生反向电压。这对纹波起作用并有效地减少了纹波。结果是电感器出现的纹波值较低。
可以使用电阻器代替电感器。电感器有两个优点。它将产生较低的输出纹波,电感器上“损失”的电压也较小。
电感器不是现代设计的首选,因为电压调节器(如7805)将以更低的成本提供相同的结果,并且占用的电路板空间更少。
我们以电感器为例,展示其特性之一。随着“三端稳压器”的推出,它已经失宠。

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扼流圈也可用于防止交流信号进入组件。换句话说,信号可以传递到电路的另一部分,而扼流圈为 DC 提供低电阻路径。
在下面的电路中,信号从晶体管发出,并被“扼流圈”阻止流向大地。电感器为晶体管的偏置提供低电阻路径,同时防止信号流向 0v 轨。
如果用电阻器代替扼流圈,一些信号将在电阻器中丢失,并且电阻器上的压降将高于扼流圈。
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如果线圈或“线圈架”上的绕组设计用于在电流流动时将金属棒拉入线圈的中心,则称为SOLENOID
如果线圈缠绕在金属芯上并吸引金属物体(例如继电器的触点,在垃圾场捡起废金属,或制作铃铛),则称为电磁铁
下图显示了电铃在钟中的操作:
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铃的工作原理
当触点闭合时,电流流过两个绕组(这称为马蹄形电磁铁)并产生磁通量,将臂(称为拍板)拉向电磁铁。这使得音锤敲击铃铛,同时触点打开。这导致电流停止流动并且磁通量停止(崩溃)。手臂返回(通过枢轴点处的一小段弹性线)到触点闭合的位置,电流再次流动以重复动作。
当您在电路中看到电感器时,您需要了解一件重要的事情 - 即使是单匝电感器!
当它工作时(当施加增加的电压时),它会产生一个与施加电压方向相反的电压(实际上是由于增加的电流),这个电压的大小使电感器做出惊人的事情。
该电压称为反电压或反电动势。它的大小取决于电感器的制造方式及其以亨利(或毫亨、微亨或纳亨)为单位的值,以及它在电路中的激活方式。
当电感器用于电子电路时,反电压与外加电压之比称为“ Q 因数。”这个电压也可以被检测为上面铃铛触点之间的“火花”,当你从电源电压上取下一个电感器时,你可以感觉到手指之间的“反冲”。这个电压可以
用来产生非常高的电压,有时称为“反激”电压。
在某些电路中不需要此电压,必须加以抑制。继电器线圈产生的电压(断电时)会损坏驱动晶体管必须通过在线圈上放置一个反向偏置二极管来“冷落”(移除),如下图所示:
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因此,我们有它。
在许多情况下,电感器在停用时会产生高“反向电压”。该电压的大小取决于电感器的制造方式和许多其他因素。
您无法从任何公式计算出电压的大小,因此唯一的方法是进行实验。我们终于可以抛开数学,拿出电烙铁了。
基本上有两种使用电感器的方法。
1. 将磁铁放在一端并检测(读取)电压。只有当磁铁移动时才会产生电压。这是GENERATOR的基础 。
2. 给线圈施加电压。该电压可以是稳定电压(称为 DC)或变化电压(称为 AC)。每种情况都会产生不同的结果。这是MOTOR的基础。
如果电压稳定 (DC),线圈将产生稳定的磁通量并产生电磁铁。我们将此通量绘制为每个导体周围的同心线。它们穿过线圈的中心并出现在一端。据说新出现的线形成了电磁铁的北极。“磁性”(磁力线)在线圈每一圈的中心最强,如果线圈中心有空气,则在空气饱和之前只能存在少量磁力线。如果将铁(称为软铁)或铁氧体(它们基本上是相同的东西 - 铁氧体适用于高频电感器)等金属放在中心,磁力线会变得更集中(1,000 - 2,500 倍或更多) )在核心饱和之前。
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如果驱动电压为交流电(如正弦波),则会产生电磁铁,但电磁铁的磁性会随着电压的变化而增减。
通过创建具有不同匝数、不同形状、不同磁芯材料、不同磁体移动速度和不同交流电压频率的电感器,可以从上述示例中产生数百种不同的结果。
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当回路从“正向”方向变为“反向”方向时,观察仪表上的指针 。这是通量改变方向的时候。
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当两个线圈静止时,“中心读数”仪表指示“零”。这是因为磁通量不增不减。

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当线圈停止运动时观察针头。这是磁通量静止的时候——“不增加或减少”。
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当线圈远离检测环时观察针。
在本次讨论中,我们将通过以下声明使一切变得简单:
您可以通过实验创建几乎任何类型的电感器。您不需要知道任何公式或任何理论。它可以通过简单的“反复试验”来创建。

我承认公式可以帮助您入门,但它不会告诉您要使用的成型器的类型或尺寸或电线的粗细。
最好的方法是复制与您需要的类型相似的内容,然后通过添加或删除转弯来修改它。
通过这种方式,您将能够“达到”电感器并确保您使用了最佳匝数。
这似乎是一种创建电感器的简单方法,但它是成功的。您完成了一个有效的项目!
现在我们已经简化了方法,让我们从理论开始:
最简单的电感器是一圈中间有空气的硬线(空心)。
如果在匝的中心放置金属物体,电感会增加。
如果增加额外的匝数,电感会增加。
如果匝的直径增加,则电感减小。
如果匝数被拉开,线圈的电感会降低。并联和串联电感器 我从来没有在最终设计中将电感器并联或串联放置,但在实验过程中,很容易知道发生了什么。 基本上,它们的行为与电阻器相同。
串联时,电感增加,并联时,电路的总电感减小。
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总电感为:10 + 20 + 50 = 80µH
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总电感为:10µH
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您可以使用以下 Java 模拟计算空心线圈的电感: 当线圈缠绕在金属芯(铁氧体或铁)上时,电感会大大增加。产生的电感将取决于磁芯的横截面、磁路的长度和材料的类型以及许多其他因素。
驱动电感器
有两种方法可以驱动电感器。
1 .正弦波驱动;2.脉冲驱动。
在下图中,电感器由来自驱动晶体管的正弦波驱动:
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这纯粹是一个实验电路,因为电感器不执行任何“功能”。电感两端的电压只是晶体管产生的正弦波的再现。它不会产生我们上面提到的“反激”电压。
原因如下:磁通量在循环过程中逐渐增加和减少,尽管该磁通量切断了线圈的匝数,但它不会产生高于施加电压的电压。
如果将另一个绕组(称为次级)放置在现有绕组之上,它将根据次级上的匝数产生更大或更小的正弦波。电感变成变压器 这已在另一篇文章中介绍。
一个看起来像电感器但实际上是变压器的组件的典型示例是“触发变压器”。它有一个大约 30 到 100 欧姆的初级绕组和一个由 1,000 或更多匝组成的次级绕组。
它有三个引线,这可能会造成混淆。启动绕组和次级绕组在内部连接,这将其变成一种称为“自动变压器”的变压器。变压器用于为电子设备供电 - 当连接到“电源”时。
下图显示了一个触发变压器:
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如果电感器由脉冲驱动,则施加的电压会在周期中的某个时间点关闭,这会导致驱动电流停止。
在下图中,电感器由脉冲驱动:
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晶体管关闭时存在的磁通量立即崩溃,并在绕组中产生与驱动电压极性相反的电压。如果有很多磁通量(存储在铁或铁氧体磁芯中),产生的电压会非常高。
我们不是不劳而获。在第一种情况下,电源电压和电流的乘积产生一定值的存储能量。这种存储的能量从低电压/高电流转换为高电压/低电流。
这种效应可用于从低压电源产生高压。它通常被称为“反激”效应。电感器的输出是非常高的电压尖峰。这些通过二极管并存储在电容器中。二极管防止电容器上的电压反馈到电感器的绕组并使电容器放电。
如何设计电感器?
基本上你不能。
在大多数情况下,您不知道电感器在特定应用中的外观、尺寸或需要多少匝数。
你需要看一个例子。
拆开样品,计算匝数并测量电线的直径。
仔细注意任何特征,例如绝缘层的厚度和类型以及电感器的缠绕方式。
混绕或层绕不会改变电感,但如果需要产生极高的“反激”电压,则任意两匝之间的电压不得高于 80v。
这意味着匝数必须分层缠绕,层与层之间的绝缘性非常好。
如果电感要用在高频场合,磁芯材料必须是高频铁氧体,如F24。
如果你打算复制一个电感,最好有两个样品。一个样品被拆解,另一个用作参考,与您的原型进行比较。
什么类型的电感?
假设您看到了一个需要 10nH 扼流圈的电路。
可以使用任何类型的 10nH 扼流圈(电感器)吗?
10nH 电感器有多少种不同的类型?
你怎么知道要使用哪种类型?
这个问题的答案非常复杂。有许多不同的 10nH 电感器,大多数电路图没有提供足够的信息来让您获得(或制造)正确的类型。
值“10nH”就像说一个电阻是“1k”。它不会告诉您所有您需要知道的特性,例如瓦数或公差。
与 10nH 电感相同。该值不会告诉您它的物理尺寸、绕组尺寸等。
可以通过将粗线或细线缠绕到磁性材料芯上来创建 10nH 电感器。使用粗线的电感会更大,线圈的电阻会更小。
两个 10nH 电感器在连接到某些电路时将表现完全不同。
以下电路显示了电感器的典型用途。
它通过压电隔膜连接。
电感器的坍塌磁场会产生非常高的电压,该电压会传递到压电隔膜以产生非常大的负载输出。
对于 12v 电源,该电压可高达 120v。
如果电感器具有低电阻,则必须在每个周期的一部分期间非常努力地驱动晶体管,以在电感器中产生电流。
如果电感器的电阻(称为直流电阻)很高,则晶体管将不必被驱动得那么硬,因此电路效率会更高。
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使用电感器的高压发生电路也会出现同样的情况,如下图所示。
如果电感器具有高电阻,则电路的输出将非常高,并且不必非常努力地驱动晶体管。换句话说,电路的效率会很高。
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“Q 因子”
“ Q 因子”或品质因子是指由线圈和电容器组成的振荡电路产生的电压。在下面的电路中,线圈和电容器并联连接,这被称为 LC 电路(并联 LC 电路)。当这个电路被添加到 FM 发射器时,它被命名为“ TANK CIRCUIT ”。
我们正在讨论的两个组件是线圈和电容器。三极管只是驱动元件,与产生高电压的特性无关。
我们已经解释了当磁通量崩溃时电感器如何产生高电压,这就是为什么 LC 电路会产生高于电源的电压。
生成电压与电源电压的比率给出了 Q 因数。对于设计不当的电路,这可能低至 1 或 2,最高可达 100 或更多。质量取决于产生多少磁通量以及它如何有效地切割线圈匝数。
随着电路频率的增加,铁氧体作为磁芯材料的有效性会降低。铁氧体的最高频率约为 100MHz - 200MHz。在此频率下,空气和铁氧体之间的差异非常小。因此,经常使用空心线圈。
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这些只是电感器的一些用途。
本文的主要目的是让您意识到需要检查电感器的电阻,以确定高电阻或低电阻版本是否会改善电路的输出。
记住秘密。.当电源关闭时, 电感器会产生反向电压:
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慢动作显示 电源断开时电感器产生的“反向电压”脉冲。
当在电路中添加电容器时,能量从电感器流向电容器,然后在电源断开时返回电感器,从而产生“振荡效应”。最终结果是正弦波输出。
下面的动画显示了组件之间的能量流动,“中心读数”电压表检测电压:
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作为“拾音器”的电感器。
现在我们来看看线圈用作传感器时的一个重要特性
当磁铁经过线圈时(包括靠近或远离线圈的动作),线圈中会产生正弦波形式的电压。
我们使用术语“正弦波”来表示波形的大致形状,以区别于其他形状,例如“方波”、“指数”或“毛刺”。正弦波是具有逐渐上升和下降的连续波形,如下例所示:
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如果磁铁经过线圈末端、进出线圈末端或磁铁穿过中心,则会产生相同类型的波形。
如果磁铁快速移动,波形的幅度会增加。
振幅也由磁铁的强度决定。
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需要注意三点。
第一个是线圈通过线圈末端时产生的电压。
当磁铁正对着线圈一端时,磁通量的变化为零,因此线圈产生的电压为零。
第二点是线圈产生的电压变化。当磁铁从正向移动到反向(如线圈末端所见)时,输出电压在极小的偏移部分期间从正变为负。
第三点是磁铁不动时线圈产生零电压。
如果磁铁以更快的速度移动,则线圈产生的电压将更大,如下面的动画所示:
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如果两个或多个线圈与一个或多个提供磁场的线圈靠近放置,当磁铁或金属物体穿过磁场时,感应线圈产生的波形会发生变化。尺寸和形状可能非常小,但放大阶段可以产生惊人的信息。
这就是自动售货机中的金属探测器(金探测器)或硬币探测器的原理。
由此产生的波形可以区分硬币和“弹头”、铝罐、“拉环”或金块。这种类型的检测器不在此讨论范围内。我们将只讨论如何检测脉冲频率和来自单个线圈的电压幅度。
为使感应拾取器成功,通过线圈末端的磁铁必须强大且靠近线圈末端。
线圈的输出通常小于 700mV,并且必须交流耦合到晶体管,以便线圈产生的电压将修改晶体管的偏置,如下图所示:
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在下图中,磁铁通过线圈,当它从线圈上移开时,线圈产生的电压使晶体管截止,集电极上的电压升高。
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线圈可以连接到双晶体管排列以产生方波输出,适用于需要无噪声信号的电路:
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下图显示了一个使用线圈的非常简单的电路。这是我们的金属探测器 -1。
它使用 16 匝线圈(直径约 6")来检测硬币等金属物体。电路以约 140kHz 的频率振荡,产生的频率由 AM 收音机拾取,以在表盘上产生一个安静点。当一块金属放置在线圈附近,电路的频率发生改变,收音机将其拾取为低频音调。电路极其敏感,可以清楚地听到低至几赫兹的频率偏移.
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旋转
电机是旋转电感器的一个例子。大多数小型电机都是 3 极(自启动的最小极数),如果将电机用作发电机,输出将对应于旋转速度。
对于 3 极电机,每转会产生三个波形,下图显示了产生的波形类型:
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如果电机的 RPM 增加,则波形会发生变化:
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检测电路可用于对脉冲进行计数并确定 RPM。
通过将风扇叶片放在电机的轴上,您可以测量风速和加热和冷却系统的输出等。
通过将风扇放在以已知速度行驶的汽车的窗外,可以校准电机的输出。