1.3 电感类元件

常用的电感类元件可分为两大类，一类是应用“自感作用”的线圈，另一类是应用“互感作用”的变压器。

电感器（电感线圈）和变压器均是用绝缘导线（例如漆包线、纱包线等）绕制成的电磁感应元件，也是电子电路及电气设备中较常用的元件之一。图1-10是几种小型固定电感器的外形。

电感器（电感线圈）与变压器均属电感类元件，包括高、低频线圈，高、低频阻流圈，高低频变压器等。它们均是用绝缘导线绕制而成的。当导线中有电流通过时，导线的周围就会有电磁场产生，且处在这个电磁场中的导线产生感应电动势——自感电动势，这一作用就称为电磁感应。为了加强电磁感应，人们又将绝缘的导线绕成一定圈数的线圈，该线圈就成为电感线圈或电感器，简称为电感。

1. 电感器的类型

电感器根据其分类方式的不同主要有以下各种类型。

（1） 按电感器的外形分类

电感器按外形分类，可分为空心电感器（空心线圈）与实心电感器（实心线圈）。

（2） 按电感器的工作性质分类

电感器按工作性质分类，可分为高频电感器（各种天线线圈，振荡线圈）和低频电感器（各种扼流圈、滤波线圈等）。

（3） 按电感器的封装形式分类

电感器按封装形式分类，可分为普通电感器、色环电感器、环氧树脂电感器，贴片电感器等。

（4） 按电感器的电感量分类

电感器按电感量分类，可分为固定电感器和可调电感器。

2. 变压器的类型

变压器根据其分类方式的不同主要有以下各种类型。

（1） 按变压器的工作频率分类

变压器按其工作频率分类，可分为高频变压器，中频变压器和低频变压器。

（2） 按变压器的铁芯（或磁芯）形状分类

变压器按铁芯（或磁芯）形状分类，可分为“E”型变压器，“C”型变压器和环型变压器。

（3） 按变压器的用途分类

变压器按用途分类，可分为电源变压器、音频变压器、耦合变压器、隔离变压器、脉冲变压器、自耦变压器、恒压变压器等。

3. 电感器的电路图形符号

在电子电路中，电感器类型较多，也是常用的元件之一。

（1） 空心电感线圈

这是一种用导线绕制在纸筒、胶木筒、塑料筒上组成的线圈或绕制后脱胎而成的线圈，由于此类线圈中间不另加介质材料，因此称为空心线圈。空心线圈的绕制方法有多种，如密绕法、间绕法、脱胎法以及蜂房式等。空心线圈的外形和电路符号如图1-11所示。

（2） 磁芯电感线圈

用导线在磁芯、磁环上绕制成线圈或者在空心线圈中插入磁芯组成的线圈，均称为磁芯线圈。它的外形及电路符号如图1-12所示。

（3） 可调磁芯电感线圈

这是一种在空心线圈中旋放可调的磁芯组成的电感器件，称为可调磁芯线圈。它的外形和电路符号如图1-13所示。

电感线圈的文字符号常用字母“L”加数字表示，如“L1”表示编号为1的电感器等。

电感器通常用做高频阻流圈，它与电阻器一起可构成滤波电路，与电容器一起可构成谐振回路。另外还可以通过两个以上线圈的互感构成变压器等。

4. 变压器的电路图形符号

（1） 可调磁芯变压器

可调磁芯变压器的外形及符号如图1-14所示，即用两组导线绕制在同一磁芯上，并在上面加一个磁帽，当旋动磁帽时，可微调线圈的电感量。这类变压器在各类收音机、电视机中用得较多。

（2） 铁芯变压器

这是一种在两组或多组线圈中间插入硅钢片而组成的变压器，称为铁芯变压器。其电路符号及外形如图1-15所示。

5. 电感器在电路中的作用

（1） 电感器对交流的阻碍作用

上面已说过，线圈通电产生电流的同时，在其两端还会产生自感电动势，在其周围形成磁场，电流变化率不同，自感电动势也不同，它类似于电容器，故电感器对交流电流也有特殊的阻碍作用。

[1] 电感器的感抗。电感线圈对交流电阻碍作用的大小称为感抗，用符号XL来表示，单位也是欧姆（?）。它与电感量L和交流电频率f之间的关系为

XL=2π·f·L

[2] 感抗的特性。

● 感抗XL与f和L有关。

● 由于直流状态时f=0，故XL也为零，直流时可视为短路。

● 当f为无限大时，XL也为无穷大，可视为开路。

● 对于固定的L，f越大，XL越大。

● 对于固定的f，L越大，XL越大。

例如一个线圈的电感量为100 μH，交流电的频率为50 Hz时，其感抗为0.031 ?；如果交流电的频率为500 MHz时，其感抗就会成为310 k?。

（2） 电感器的高频扼流作用

电感线圈在电路中的一个重要作用就是高频阻流，也称高频扼流作用。例如收音机中的高换扼流圈，它对频率高的信号表现的感抗较大，而对频率很低的信号却可视为短路。故可以认为电感线圈具有低通特性。

6. 变压器在电路中的作用

变压器是一种能量转换器件，它的参数不同于电感线圈。变压器的基本参数通常以变压比（匝数比）来表示。变压器的结构与原理电路图如图1-16所示。

图1-16所示电路中的N1、N2分别为变压器初、次级线圈的匝数。U1为初级线圈上所加的电压，U2为次级线圈感应出的电压，它们之间的关系为

U1/U2=N1/N2=n

式中 n ——变压比，也称为匝数比。

（1） 变压器的变压作用

根据变压器的变压比，可以实现电压的变换。

[1] 变压器的升压作用。当n＜1，即N1＜N2时，可以使输出电压U2大于输入电压U1，为升压变压器。

[2] 变压器的降压作用。当n＞1，即N1＞N2时，U2＜U1，为降压变压器。

（2） 变压器的变流作用

如果不考虑变压器的铁芯损耗和铜线电阻的损耗，并且认为变压器基本没有漏磁时，

可以想象次级线圈输出功率P2与初级输入功率P1相等，即

P1=U1·I1=U2·I2=P2

I1/I2=U2/U1=1/n

初、次级电流比为变压比的倒数，即1/n，从而实现了变流作用。

（3） 变压器的阻抗变换作用

根据上面的关系可以计算出，当变压器次级接有负载ZL时，有以下关系式

Z1/Z2=（N1/N2）2=n2

Z1=n2Z2

式中 Z1——为Z2转换到变压器初级的等效阻抗；

Z2——变压器次级的阻抗。

由此可见，当变压器次级所接的负载ZL不同时，反射到初级等效阻抗也不同，这种关系就称为阻抗变换关系，也就是说，变压器具有阻抗变换作用。

7. 电感器的电感量单位

电感器工作能力的大小用“电感量”来表示，表示产生感应电动势的能力。电感量的基本单位是亨利（H），常用单位为毫亨（mH）、微亨（μH）与纳亨（nH），它们之间的转换关系为

1 H=103 mH=106 μH=109 nH

可以证明，电感量只与线圈的圈数、尺寸、形状等有关。

8. 电感器的电感量标注法

电感器的电感量标示方法有直标法、文字符号法、色标法及数码标示法。

（1） 电感器电感量直标法

所谓直标法，就是将电感器的标称电感量用数字和文字符号直接标在电感器外表面上，如图1-10（a）、（c）、（e）、（g）所示。电感量单位后用一个英文字母表示其允许偏差，各字母所代表的允许偏差见表1-3所列。

例如：560 μHK表示标称电感量为560 μH，允许偏差为±10%。

（2） 电感器电感量文字符号标示法

所谓文字符号法，就是将电感器的标称值和允许偏差值用数字和文字符号按一定的规律组合标志在电感器体上。

采用文字符号法标示电感量值的通常是一些小功率电感器，其单位通常是nH或μH，用N或R代表小数点。

例如：4N7表示电感量为4.7nH；4R7则代表电感量为4.7 μH；47N表示电感量为47nH；68 R表示电感量为68 μH。

采用这种标示方法的电感器通常后缀一个英文字母表示允许误差，各字母代表的允许偏差与直标法相同，见表1-3中所列。

（3） 电感器电感量色标法

所谓色标法，就是在电感器的表面涂上不同的色环来代表电感量（与电阻器类似），通常用四色环表示，如图1-10（b）所示。紧靠电感器体一端的色环为第一环，露着电感器体本色较多的另一端为末环。其第一色环为十位数，第二色环为个位数，第三色环为应乘的倍数（单位为μH），第四色环为误差率，各种颜色所代表的数值见表1-4所列。

例如：色环颜色分别为棕（第一色环）、黑（第二、三色环）、金（第四色环）的电感器的电感量为10 μH，误差为±5%。

（4） 电感器电感量数码标示法

所谓数码标示法，就是用数字来表示电感器电感量的标称值，如图1-10（i）所示，该方法常见于贴片电感器上。在三位数字中，从左至右的第一、第二位为有效数字，第三位数字表示有效数字后面所加“0”的个数（单位为μH）。如果电感量中有小数，则用“R”表示，并占一位有效数字。电感量单位后面用一个英文字母表示其允许偏差，各字母代表的允许偏差与直标法相同，如表1-3所列。例如：

[1] 标示为“102J”的电感量为10×102=1000 μH，允许偏差为±5%。

[2] 标示为“183 K”的电感量为18 mH，允许偏差为±10%。

注意：

要将数码标示的方法与传统的方法区别开，如标示为“470”或“47”的电感量为47 μH，而不是470 μH。