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1.3 电感器和变压器的识别与检测

电感器是能储存磁场能量的元器件,常常简称为电感,也是构成电子电路的基本元器件。电感的基本特性也可用12字口诀来记忆:通直流、阻交流、通低频、阻高频。电感器在电路中常用作交流信号的扼流、电源滤波、谐振选频等。

电感器的符号用大写字母“L”表示。电感的单位是亨利(H),常用的单位还有毫亨(mH)和微亨(μH)。它们之间的换算关系是:

1.3.1 电感器和变压器的类型与主要参数

(1)常见电感器和变压器的外形和图形符号

常见电感器和变压器的外形和图形符号如图1.27所示。

图1.27 常见电感器和变压器的外形和图形符号

(2)电感器的类型与特点

电感器可分为固定电感和可变电感两大类。按导磁性质可分为空心线圈、磁芯线圈和铜芯线圈等;按用途可分为高频扼流线圈、低频扼流线圈、调谐线圈、退耦线圈、提升线圈和稳频线圈等;按结构特点可分为单层、多层、蜂房式、磁芯式等。

① 小型固定式电感线圈 这种电感线圈是将铜线绕在磁芯上,再用环氧树脂或塑料封装而成。它的电感量用直标法和色标法表示,又称色码电感器。它具有体积小、重量轻、结构牢固和安装使用方便等优点,因而广泛用于收录机、电视机等电子设备中,在电路中用于滤波、陷波、扼流、振荡、延迟等。固定电感器有立式和卧式两种,其电感量一般为0.1~3000μH,允许误差分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三挡,即±5%、±10%、±20%,工作频率在10kHz~200MHz。两种常见的小型色码电感器和工字电感器外形如图1.28所示。

图1.28 两种常见的小型色码电感器和工字电感器外形

② 低频扼流圈 低频扼流圈又称滤波线圈,一般由铁芯和绕组等构成。其结构有封闭式和开启式两种,封闭式的结构防潮性能较好。低频扼流圈常与电容器组成滤波电路,以滤除整流后残存的交流成分。两种常见的低频扼流圈外形如图1.29所示。

图1.29 两种常见的低频扼流圈外形

③ 高频扼流圈 高频扼流圈用在高频电路中用来阻碍高频电流的通过。在电路中,高频扼流圈常与电容串联组成滤波电路,起到分开高频和低频信号的作用。两种常见的高频扼流圈外形如图1.30所示。

图1.30 两种常见的高频扼流圈外形

④ 可变电感线圈 在线圈中插入磁芯(或铜芯),改变磁芯在线圈中的位置就可以达到改变电感量的目的。如磁棒式天线线圈就是一个可变电感线圈,其电感量可在一定的范围内调节。它还能与可变电容组成调谐器,用于改变谐振回路的谐振频率。两种常见的可变电感线圈外形如图1.31所示。

图1.31 两种常见的可变电感线圈外形

(3)电感器的主要参数

① 电感量标称值与误差 电感器的电感量也有标称值,单位有μH(微亨)、mH(毫亨)和H(亨利)。它们之间的换算关系为:1H=103mH=106μH。电感量的误差是指线圈的实际电感量与标称值的差异,对振荡线圈的要求较高,允许误差为0.2%~0.5%;对耦合阻流线圈要求则较低,一般在10%~15%。电感器的标称电感量和误差的常见标志方法有直接法和色标法,标志方式类似于电阻(位)器的标志方法。目前大部分国产固定电感器将电感量、误差直接标在电感器上,如图1.32所示。

图1.32 将电感量用数字直接标在电感器上

② 品质因数 电感器的品质因数Q是线圈质量的一个重要参数。它表示在某一工作频率下,线圈的感抗对其等效直流电阻的比值,Q值愈高,线圈的铜损耗愈小。在选频电路中,Q值愈高,电路的选频特性也愈好。

③ 额定电流 额定电流是指在规定的温度下,线圈正常工作时所能承受的最大电流值。对于阻流线圈、电源滤波线圈和大功率的谐振线圈,这是一个很重要的参数。

④ 分布电容 分布电容是指电感线圈匝与匝之间、线圈与地以及屏蔽盒之间存在的寄生电容。分布电容使Q值减小、稳定性变差,为此可将导线用多股线或将线圈绕成蜂房式,对天线线圈则采用间绕法,以减少分布电容的数值。

(4)各种变压器的类型与特点

变压器在电路中被用作变换电路中的电压、电流和阻抗的器件。按变压器工作频率的高低可分为低频变压器、中频变压器和高频变压器。

① 低频变压器 低频变压器又分为音频变压器和电源变压器两种,它主要用在阻抗变换和交流电压的变换上。音频变压器的主要作用是实现阻抗匹配、耦合信号、将信号倒相等,因为只有在电路阻抗匹配的情况下,音频信号的传输损耗及其失真才能降到最小;电源变压器是将220V交流电压升高或降低,变成所需的各种交流电压。三款常见的电源变压器外形如图1.33所示。

图1.33 三款常见的电源变压器外形

② 中频变压器 中频变压器是在超外差式收音机和电视机中的重要元件,又叫中周。中周的磁芯和磁帽是用高频或低频特性的磁性材料制成的,低频磁芯用于收音机,高频磁芯用于电视机和调频收音机。中周的调谐方式有单调谐和双调谐两种,收音机多采用单调谐电路。常用的中周有TFF-1、TFF-2、TFF-3等型号为收音机所用;10TV21、10LV23、10TS22等型号为电视机所用。中频变压器的适用频率范围从几千赫兹到几十兆赫兹,在电路中起选频和耦合等作用,在很大程度上决定了接收机的灵敏度、选择性和通频带。一款收音机所用的三个中周外形如图1.34所示。

图1.34 一款收音机所用的三个中周外形

③ 高频变压器 高频变压器又分为耦合线圈和调谐线圈两类。调谐线圈与电容可组成串、并联谐振回路,用于选频等作用。天线线圈、振荡线圈等都是高频线圈。一款电脑开关电源上所用的高频变压器外形如图1.35所示。

图1.35 一款电脑开关电源所用的高频变压器外形

④ 行输出变压器 行输出变压器又称为逆行程变压器,接在电视机行扫描的输出级,将行逆程反峰电压升压后再经过整流、滤波,为显像管提供几万伏的阳极高压和几百伏的加速极电压、聚焦极电压以及其他电路所需的直流电压。新产品均为将整流和升压合为一体的行输出变压器。一款一体化彩电所用的行输出变压器外形如图1.36所示。

图1.36 一款一体化彩电所用的行输出变压器外形

(5)电感线圈和变压器的型号及命名方法

电感线圈型号的命名方法如图1.37所示,由四部分组成。

图1.37 电感线圈的命名方法

而中频变压器的型号由三部分组成。

第一部分:主称,用字母表示;

第二部分:尺寸,用数字表示;

第三部分:级数,用数字表示。

各部分的字母和数字所表示的意义如表1.10所示。

表1.10 中频变压器型号各部分所表示的意义

示例:TTF-2-1型 表示调幅收音机用磁性瓷芯式中频变压器,外形尺寸为10mm×10mm×14mm,用于中波第一级。

主称部分字母表示的意义如表1.11所示。

表1.11 变压器型号中主称部分字母所表示的意义

(6)变压器的主要参数

① 额定功率 额定功率是指在规定的频率和电压下,变压器能长期工作而不超过规定温升的最大输出视在功率,单位为V·A。

② 效率 效率是指在额定负载时,变压器的输出功率和输入功率的比值。即:

η=(P2/P1)×100%

③ 绝缘电阻 绝缘电阻是表征变压器绝缘性能的一个参数,是施加在绝缘层上的电压与漏电流的比值,包括绕组之间、绕组与铁芯及外壳之间的绝缘阻值。由于绝缘电阻很大,一般只能用兆欧表(或万用表的R×10kΩ挡)测量其阻值。如果变压器的绝缘电阻过低,在使用中可能出现机壳带电甚至将变压器绕组击穿烧毁。

1.3.2 电感器和变压器的检测方法

(1)电感器线圈的测量

对电感器进行测量首先要进行外观检查,看线圈有无松散,引脚有无折断、生锈现象。然后用万用表的欧姆挡测量线圈的直流电阻,若为无穷大,说明线圈(或与引出线间)有断路;若比正常值小很多,说明有局部短路;若为零,则线圈被完全短路。对于有金属屏蔽罩的电感器线圈,还需检查它的线圈与屏蔽罩间是否短路;对于有磁芯的可调电感器,螺纹配合要好。

(2)变压器线圈的测量

对变压器的测量主要是测量变压器线圈的直流电阻和各绕组之间的绝缘电阻。

① 线圈直流电阻的测量 由于变压器线圈的直流电阻很小,所以一般用万用表的R×1Ω挡来测绕组的电阻值,可判断绕组有无短路或断路现象。对于某些晶体管收音机中使用的输入、输出变压器,由于它们体积相同,外形相似,一旦标志脱落,直观上很难区分,此时可根据其线圈直流电阻值进行区分。一般情况下,输入变压器的直流电阻值较大,初级多为几百欧,次级多为100~200Ω;输出变压器的初级多为几十至上百欧,次级多为零点几至几欧。

② 绕组间绝缘电阻的测量 变压器各绕组之间以及绕组和铁芯之间的绝缘电阻可用500V或1000V兆欧表(摇表)进行测量。根据不同的变压器,选择不同的摇表。一般电源变压器和扼流圈应选用1000V摇表,其绝缘电阻应不小于1000MΩ;晶体管输入变压器和输出变压器用500V摇表,其绝缘电阻应不小于100MΩ。若无摇表,也可用万用表的R×10kΩ挡,测量时,表头指针应不动(相当于电阻为∞)。

(3)电感器和变压器Q值的测量

电感器和变压器的品质因数是个重要的参数,其测量需要用到专用仪器,一般是用高频Q表进行测量。当线圈受潮后或者是线圈局部短路时,用测量线圈阻值的方法很难加以判断,此时就需要用Q表对线圈进行测量。

(4)电感器和变压器的故障及检修

电感器和变压器的故障有开路和短路两种。开路的检查方法可用万用表的欧姆挡测量绕组的电阻来判断,只要测得的电阻为无穷大,则肯定是开路故障。电感器和变压器的开路故障大都是由引出端线断线引起的,通过仔细观察或者将引出端暴露出来就可以看到。这种开路故障只要将引线端头重新焊好就可以了。

电感器和变压器的短路故障则比较难以判断,当变压器和电感的线圈匝数不多时,则测得的线圈直流电阻很小,近似于线圈短路或者是局部短路。若电感器和变压器的匝数比较多,则测得的线圈直流电阻比较大,这时基本上可以判定该线圈绕组是正常的。

当测得变压器和电感的线圈电阻很小时,要判断电感器和变压器是否有局部短路故障,除了可以用专用仪器进行检查外,还可以通过空载通电的方法对其进行判断。当电感器和变压器空载通电后,在短时间内,电感器和变压器的温升比较快,就说明电感器和变压器有局部短路故障。

技能与技巧

小电感的制作方法

在电路制作中,常常买不到合适的小电感,这时可以自己制作一个带磁芯的小电感。

电感的电感量与磁芯的磁导率及尺寸有关。根据常用的电感计算方法,当线圈的尺寸、长度、直径以及采用的磁芯材料选定以后,则其相应参数就可以认为是一个确定值,可以看成是常数。此时线圈的电感值仅和其绕组匝数的平方成正比。由此可以得出小电感的计算公式:

L=KW2

式中,W为线圈的匝数;K为电感系数,一般应由磁芯生产厂家提供,其单位为纳亨(nH)。漆包线的电感系数也是由厂家提供的。如果不了解漆包线的电感系数K的数值,则可先在磁芯上绕上W1圈,再用万用电桥测出其电感量L1,那么,利用K=L1/ ,即可求出该漆包线的电感系数K值。

初步制作完毕后,可以万能电桥边测边调,即可达到满意的结果。

目前市场上有“电感测试仪”销售,价格大约在200~300元。

【新器件与新产品】

色码电感

现在市场上出现了用颜色环带表示电感线圈电感量的小型电感,称为色码电感。色码电感以铁氧体磁芯为基体,在其外表进行色点涂覆。色码电感的适用频率一般在10kHz~200MHz,它的工作电流可分为50mA、150mA、300mA、700mA和1.6A五个挡位。它的结构有卧式和立式两种。一款色码电感的外形如图1.38所示,从图片上看,色码电感好像和色环电阻没有区别,但只要用万用表的欧姆挡测量一下,立刻就能分辨出来,色码电感的电阻几乎为零。

图1.38 一款色码电感的外形

小型固定电感的特性如表1.12所示。

表1.12 小型固定电感的特性

色码电感有LG1、LGX、LG400、LG402和LG404共5种类型,色码电感器的型号及性能如表1.13所示。

表1.13 色码电感器的型号及性能