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Inductance

来自认证百科

电感量,通常简称为电感(inductance),是指一个电路元件或系统中产生自感电动势的能力。具体来说,它是衡量当电流通过导体时,该导体周围产生的磁场储存能量能力的一个物理量。电感的国际单位是亨利(Henry, H)。

电感量计算公式

电感量公式

电感器的等效电路

理想的电感器

理想的电感器

理想的电感器,完全不含电感以外的成分,没有能量损耗。


实际的电感器

实际的电感器

(简易的等效电路)

实际的电感器上除了电感以外还包含有电阻成分(直流电阻:DCR)和静电电容(分布电容:Cp)(参照等效电路)

电阻是绕组和磁芯具有的电阻成分。静电电容主要是绕组的线间电容。

电感器的阻抗特性

电感器的阻抗特性.png

更多关于电感的阻抗技术交流

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https://iec.wiki/Impedance_of_inductance

电感器的主要技术参数

这里列出电感器的主要技术规格。上一章中我们说明了电感器的各种特性,但并非所有的特性都已被作为技术规格做出规定。这里归纳了电感器的数据表中规定的具有代表性的技术规格。但是,项目的有无和规定条件会因厂家或商品而有所差异,所以需要仔细确认数据表的附注等事项。

电感器的主要技术规格
技术规格项目 含义/条件等
电感 (L值) [μH] 规定频率下的标称电感
直流电阻(DCR)[Ω] 构成电感器的导体(铜线)的电阻成分
温升额定电流[A] 施加直流电流时温度上升至40K的电流额定值
直流叠加额定电流[A] 施加直流电流时(直流叠加)L值从初期值下降规定比率的额定电流

“电感”当然是必须具备的项目,表示规定频率的值,譬如具有±30%这样的容许差。

“直流电阻”如前面所说明的那样,主要是绕组的电阻,表示±20%等的容许差。 同样,作为电阻成分说明的交流电阻(ACR),没有在技术规格中示出的情况较为多见,所以要根据需要向厂家确认。

“额定电流”中包括2个项目。“温升额定电流”已规定施加直流电流时的温度上升为40K的电流额定值较为多见,但其条件则会根据厂家或产品而有所差异。 另外一个“直流叠加额定电流”,一般表示电感为-30%的电流的最大值较为多见,其条件同样会根据厂家或产品而有所差异。

额定电流虽说是重要的技术规格,但并非总会列出两者。在列出其中1个的情况下,就要按照该额定值,有的情况下或许还需要向厂家确认。

除此之外,有的情况下已对“自共振频率”做出规定。如前面所说明的那样,这里列出作为电感器发挥作用的极限频率。

电感的Q值

某一频率的电感器的感抗与电阻之比,是表示电感器的性能的指数。Q值越高,越接近理想的电感器。以感抗XL(=ωL=2ΠfL)除以ACR而得到的值来表示相对于频率有多大的损耗,从算式可以获知,如果ACR小Q就会升高。

交流电阻(ACR)

我们已在阻抗项中简要说明了直流电阻(DCR),而实际使用的电感器除此之外还包含有导致磁芯的涡流损耗产生的电阻成分、和因表皮效应和邻近效应而增加的导线的电阻成分,我们将之叫做交流电阻(ACR)。此交流电阻(ACR)与频率成正比,交流电阻值变大,导致高频的功率损耗变大以及零部件的温度上升,实际使用时需要考虑这些因素。(有关涡流损耗、表皮效应、邻近效应,我们将另行解说)

铜损

电流流向导线时的电阻成分引起的损耗称为铜损

铁损

磁束通过磁芯时磁芯内产生的损耗(磁滞损耗和涡流损耗)称为铁损。

表皮效应

如果流向导体的电流的频率升高,电流就会只流过导体的表面,表面部分的电流密度增大,电阻值增加。我们将这种效应叫做表皮效应。

邻近效应

多根导线邻近时,每个绕组形成的磁场感应涡流,高频时会集中于导体内的电流邻近的导线相邻接的狭小区域而流过,邻近部分的电流密度增大,电阻值增加。我们将这种效应叫做邻近效应。

涡流损耗

因电磁感应而变化的磁场会在导体的磁芯中产生涡状的电流。产生此电流的能量会因磁芯材料的电阻而被转换成热并成为损耗。我们将这种损耗叫做涡流损耗。

磁滞损耗

如果是磁芯内的磁场变化或者反转,就会伴随磁滞(磁芯材料的BH图中所示的磁滞回线)而返回原先的状态。为了此磁滞的运动而消耗的能量会作为热损耗掉。我们将这种损耗叫做磁滞损耗,磁滞损耗与磁滞回线的面积成正比。

电感器的种类

电感器有各种不同的种类。此外,分类的方法也会随不同的观点而有多种。下图所示为将用途作为信号类和功率类,各自按照磁性体(磁芯)材料和工法而进行的分类。

电感器的种类

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