電感和變壓器聯(lián)系與區(qū)別分析

　　電感和變壓器的區(qū)別

　　電感器（電感線(xiàn)圈）和變壓器均是用絕緣導(dǎo)線(xiàn)（例如漆包線(xiàn)、紗包線(xiàn)等）繞制而成的電磁感應(yīng)元件，也是電子電路中常用的元器件之一。

　　電感器是用漆包線(xiàn)、紗包線(xiàn)或塑皮線(xiàn)等在絕緣骨架或磁心、鐵心上繞制成的一組串聯(lián)的同軸線(xiàn)匝，它在電路中用字母“L”表示。

　　電感器的主要作用是對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行隔離、濾波或與電容器、電阻器等組成諧振電路。

　　變壓器是利用電感器的電磁感應(yīng)原理制成的部件。在電路中用字母“T”（舊標(biāo)準(zhǔn)為“B”）表示。

　　變壓器是利用其一次（初級(jí)）、二次（次級(jí)）繞組之間圈數(shù)（匝數(shù)）比的不同來(lái)改變電壓比或電流比，實(shí)現(xiàn)電能或信號(hào)的傳輸與分配。主要作用有：降低交流電壓、提升交流電壓、信號(hào)耦合、變換阻抗、隔離等。

　　差模電感的設(shè)計(jì)參考

　　電子電路設(shè)計(jì)過(guò)程中中，為了獲得平滑的直流電流，將交流電經(jīng)整流后得到直流電，由于脈動(dòng)比較大，必須采用電容濾波或電感濾波，以減少整流后的紋波電壓，雖然許多小功率的整流電路，只需在整流后并聯(lián)上一只大容量的電解電容器，即可滿(mǎn)足要求。但對(duì)直流負(fù)載功率達(dá)幾百瓦的整流電路，單靠電容器濾波是不夠的，因?yàn)榧哟箅娙萜鞯娜萘浚捏w積也要增大，另外，當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)，直流電壓的波動(dòng)也會(huì)增大，輸出特性變差。如果在整流后采用一個(gè)濾波扼流圈，也就是一般說(shuō)的電感，與電容器配合接成π形濾波電路，或者接成倒L形濾波電路，那么，濾波效果要好得多了，見(jiàn)圖1所示。

　　如何確定濾波扼流圈的電感量 L？在圖1中，先計(jì)算負(fù)載電阻的阻值：

　　那么，濾波扼流圈的電感量L可以根據(jù)負(fù)載電阻的大小，按下式計(jì)算電感量L：

　　當(dāng)電源頻率f=50Hz時(shí)，則

　　例如： 經(jīng)整流、濾波后的負(fù)載電壓為24V，直流電流I為5A。此時(shí)負(fù)載電阻=4.8Ω。那么要求濾波扼流圈的電感量L：

　　即電感量為5毫亨，直流電流為5A。

　　由于在濾波扼流圈中通過(guò)的是脈動(dòng)直流電流，其中主要的是直流成分，也有少量的交流成分，即在交直流同時(shí)磁化下工作的。因此在鐵芯中產(chǎn)生很強(qiáng)的直流磁通，甚至使鐵芯中的磁通達(dá)到飽和狀態(tài)。制造這樣的扼流圈，在鐵芯的磁路中都留有一定的空氣隙lg以防止直流磁通的飽和。濾波扼流圈的鐵芯體積V、線(xiàn)圈匝數(shù)N和空氣隙lg，是由三個(gè)有相互關(guān)系的電氣參數(shù)，即：電感量L、直流磁化電流I和線(xiàn)圈兩端的交流的電壓U~而決定的。

　　濾波扼流圈的匝數(shù)、和通過(guò)的直流電流，因而在鐵芯中產(chǎn)生直流磁通，同時(shí)在直流電流中還含有紋波電壓，因此在鐵芯中也含有一部分交變的磁通，它疊加在直流磁通上，見(jiàn)圖2所示。

　　濾波扼流圈的磁路是由鐵芯的磁路長(zhǎng)度和空氣隙lg兩部分組成。雖然磁路長(zhǎng)度極大于空氣隙lg，但這兩部分是不能直接相加的。因?yàn)檫@兩部分的導(dǎo)磁率μ是不同的，在空氣隙中的導(dǎo)磁率是1，而在鐵芯中的導(dǎo)磁率視鐵芯的飽和程度而定。磁路中有空氣隙的，其有效導(dǎo)磁率μe一般在100~ 1000。

　　在鐵芯中的導(dǎo)磁率與空氣隙中的導(dǎo)磁率兩者比值極大，而空氣隙對(duì)磁通的阻力很大。所以某個(gè)濾波扼流圈，當(dāng)通過(guò)的直流磁化電流變動(dòng)時(shí)，而電感量的變化很小，那么這種扼流圈稱(chēng)為線(xiàn)性扼流圈。

　　假如磁路中的空氣隙lg很小，當(dāng)直流磁化電流變動(dòng)時(shí)，使電感量也引起變動(dòng)，如通過(guò)的直流電流變小時(shí)，電感量L增大，當(dāng)通過(guò)直流電流增大時(shí)，電感量L減小，（如音頻乙類(lèi)功率放大電路）。這種扼流圈則稱(chēng)為非線(xiàn)性扼流圈，又叫做搖擺扼流圈。

　　濾波扼流圈鐵芯體積V的大小，與 的乘積成正比例，所以設(shè)計(jì)時(shí)，先要按表一選定某一型號(hào)的鐵芯，并求出的比值，再?gòu)膱D3的曲線(xiàn)上求得的對(duì)應(yīng)值，此時(shí)即可計(jì)算繞組匝數(shù)N：

　　導(dǎo)線(xiàn)直徑d也根據(jù)表一提供的電流密度J進(jìn)行計(jì)算：

　　現(xiàn)舉例設(shè)計(jì)一個(gè)10mH、5Ad.c.的濾波扼流圈，用于50Hz整流電路上，電壓降不大于1.5V。

　　計(jì)算步序：

　　1.計(jì)算 =0.01x=0.25

　　在圖3的中部區(qū)間內(nèi)。

　　2.按表1選擇鐵芯，并計(jì)算選擇EI26×28，鐵芯體積V=108代入下式：

　　然后在圖3的縱座標(biāo)上，找到23×，并找到對(duì)應(yīng)的H值為40。

　　3.計(jì)算線(xiàn)圈匝數(shù)

　　因?yàn)镠==40

　　所以N==125圈

　　4.計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)直徑d

　　=1.35 mm

　　按線(xiàn)規(guī)表選擇 QE-1.32 漆包線(xiàn)。

　　5.表一中所列的鐵芯系列，是變壓器廠(chǎng)常用的規(guī)格，一般都配有塑料骨架，本例中QE-1.32漆包線(xiàn)繞125圈，正好能繞在EI-26×28的骨架上，線(xiàn)圈厚度為10mm。

　　6.平均匝長(zhǎng)lo

　　lo=2×（29+31）+10π=151 mm

　　7.導(dǎo)線(xiàn)總長(zhǎng)L

　　L=Nlo=125×0.151=18.9m

　　8.直流電阻R20℃

　　9.電壓降Ur

　　Ur=I=5×0.242=1.21V

　　此電壓降Ur接近并小于預(yù)定值1.5V，比較合適。如果計(jì)算Ur值大于預(yù)定值。則應(yīng)重選大一號(hào)的鐵芯。減少圈數(shù)，增大導(dǎo)線(xiàn)直徑。如果客戶(hù)對(duì)Ur未提出要求。也應(yīng)以表一提供的電流密度J計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)直徑，若設(shè)計(jì)時(shí)J取得偏高，則導(dǎo)線(xiàn)偏細(xì)，線(xiàn)包溫升就會(huì)偏高。

　　10.空氣隙lg

　　在圖3的曲線(xiàn)上，本例計(jì)算正好在兩個(gè)點(diǎn)0.004~0.005之間，可取0.0045=lg，由于EI型鐵芯磁路中要遇到兩個(gè)空氣隙，所以計(jì)算空氣隙時(shí)應(yīng)除以2lg==0.35mm

　　即在裝配鐵芯時(shí)，在EI型鐵芯之間墊以0.35mm厚的絕緣紙板，由于鐵芯材質(zhì)不同，導(dǎo)磁率也有高低，在測(cè)試時(shí)，可調(diào)整空氣隙的大小，以達(dá)到需要的電感量。

　　現(xiàn)將EI16×24鐵芯濾波扼流圈參數(shù)列于表二、EI26×28鐵芯濾波扼流圈參數(shù)列于表三中，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。