RLC电阻电容电感基础知识——电感篇

电感

值大小

电感在电路中常用L表示，单位：亨利（H），千进制。
符号：L、FB、TF、B、BD、CHOK、COK。

1亨（H）= 1000毫亨（mH）
1毫亨（mH）= 1000微亨（uH）

符号

添加磁铁或者铁芯会增加电感量。

分类

1、空心电感： 空心线圈。
2、铁心电感： 用在电力变压器，扼流圈等。
3、贴片电感、保险电感等。

等效电路

电感线圈由铜导线绕制，等效电路如图所示。

寄生电阻R_S，包括了绕线电阻、引脚串联电阻以及磁芯损耗电阻三部分组成，其中绕线电阻与线径、长度、铜线电阻率有关；引脚电阻与引线长短、粗细有关；磁芯损耗电阻与磁芯材料特性有关，显然磁芯损耗电阻还与工作频率有关.寄生电容C主要是绕线圈与圈之间的杂散电容(为PF级)，与绕线工艺有关。
等效导纳

显然：
(1)当角频率ω(频率f)较小时，呈电感性.
(2)当角频率ω等于ω₀时，导纳Y虚部为0，呈现电阻性，即发生共振。令导纳Y虚部为0，即可求出共振角频率ω₀



(3)当角频率ω>ω₀时，呈容性。
实际线圈电抗Z特性与理想电感L差别很大.当频率f接近f₀时，寄生电容C的影响
不能忽略.当频率f=f₀时，呈阻性；而当频率f>f₀时，呈容性，失去了电感特性。因此，为使线圈在电路中逼近理想电感特性，最高工作频率f一般取1/2f₀

例如某线圈电感1=10mH，寄生电阻R_s，=100Q，寄生电容C=2pF，则共振频率f₀=1/（2π根号LC）=1.126MHZ，Q=ω₀L/R_S≈71
在滤波电路中，电感线圈引线也不宜长，引线寄生电感对滤波有益，但引线寄生电阻会消耗额外功率。

特性

1、能量转换、转移、存储：电感也是一种储能元件，它可以把电能转化为磁能储存起来，也可以把磁能转化为电能释放出来。（我们目前使用的电感有2中：电感线圈和贴片电感）
2、通低频阻高频：频率越低电感产生的感抗越小，所以容易通过。而频率越高，电感产生的感抗越大所以阻碍越强。
3、扼流：通过电感线圈的电流发生变化时，电感线圈就会产生一个感应电动势，这个感应电动势的方向总是阻碍电流变化。
A、若电流以增长趋势通过电感，电感会产生一个上正下负的感应电动势来阻碍电流的增长。
B、若电流以减小趋势通过电感，电感会产生一个上负下正的感应电动势来阻碍电流的减弱。
所以电感具有恒定的作用。

补充说明： 第二点，简单来说，当线圈中有电流通过时，就会在线圈中形成感应电磁场，而感应电磁场又会在线圈中产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。 因此，我们把这种电流与线圈之间的相互作用称其为电的感抗，也就是电路中的电感。只要电流变化（包括交流电和脉冲），就会产生电感、感抗。

作用

1、滤波
2、振荡
3、延迟
4、陷波
5、储能
形象说法：“通直流，阻交流”；能量转换，能量转移；能量储存（间接存储）

检测

常见故障：电阻值增大、断路。
好坏判断：1、万用表拨到蜂鸣档，不管正负极，测量电感2端，蜂鸣器响。（补充说明： 数字万用表在0.03以下，电阻值绝对为0。而超过0.03以上，有些会发出蜂鸣响声，但是电阻值不是绝对为0。）
2、注意电感的精确数值，与电路要求一致就是好的。

参数

电感的主要参数有电感量、允许偏差、品质因数、分布电容及额定电流等。

相关概念

感抗
电感的感抗 XL=2πfL，L为电感的电感量，感抗对交流信号的阻塞类似于电阻对信号的阻碍；
自感
当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势（感生电动势）（电动势用以表示有源元件理想电源的端电压），这就是自感。
互感
两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈，这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度，利用此原理制成的元件叫做互感器。

典型电路

LC滤波电路

相当于在原有的滤波电容电路中增加电感。
在直流等效电路中，电感呈现通路，产生的压降很小，对直流信号的影响比电阻要好；在交流等效电路中，电感呈现大阻抗，因此相对于电容的容抗很大，因此其分压电路对交流信号的衰减更好；
LC滤波器一般是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。
LC滤波器按照功能分为LC低通滤波器、LC带通滤波器、LC高通滤波器、LC全通滤波器、LC带阻滤波器。
在电子线路中，电感线圈对交流有限流作用，由电感的感抗公式XL=2πfL 可知，电感L越大，频率f越高，感抗就越大。因此电感线圈有通低频，阻高频的作用，这就是电感的滤波原理。

RLC谐振电路

分RLC串联谐振电路和RLC并联谐振电路

谐振的条件：即为X=WL-1/WC=0。
解释：由电感L和电容C串联而组成的谐振电路称为串联谐振电路。其中R为电路的总电阻，即R=RL RC，RL和RC分别为电感元件与电容元件的电阻；Us 为电压源电压，ω为电源角频率。其中X=WL-1/WC。故得Z的模和幅角分别为当X=WL-1/WC=0时，即有φ=0，即XL与XC相同。

现象：谐振的现象是电流增大和电压减小，越接近谐振中心，电流表电压表功率表转动变化快，但是和短路的区别是不会出现零序量。
RLC串联谐振：

RLC并联谐振：

串联谐振和并联谐振的区别：
串联谐振特点是：电路呈纯电阻性，电源、电压和电流同相位，电抗X等于0，阻抗Z等于电阻R，此时电路的阻抗最小，电流最大，在电感和电容上可能产生比电源电压大很多倍的高电压，因此串联谐振也称电压谐振。
并联谐振：在电阻、电容、电感并联电路中，出现电路端电压和总电流同相位的现象，叫做并联谐振，其特点是：并联谐振是一种完全的补偿，电源无需提供无功功率，只提供电阻所需要的有功功率，谐振时，电路的总电流最小，而支路电流往往大于电路中的总电流，因此，并联谐振也叫电流谐振。

1、负载电路
串联谐振：对电源呈现低阻抗，要求由电压源供电。
并联谐振：对电源呈现高阻抗，要求由电流源供电，需在直流电源末端串接大电抗器。

2、输出电压
串联谐振：输入电压恒定，输出电压为矩形波，输出电流近似正弦波。
并联谐振：输入电流恒定，输出电压近似正弦波，输出电流为矩形波。

3、换流方向
串联谐振：换流是在晶闸管上电流过零以后进行。
并联谐振：换流是在谐振电容器上电压过零以前进行。

4、供电类型
串联谐振：恒压源供电，为避免谐振的上、下桥臂晶闸管同时导通，造成电源短路，换流时，必须保证电源先关断，后开通。
并联谐振：恒流源供电，为避免滤波电抗Ld上产生大的感生电势，电流必须连续。

5、工作频率
串联谐振：工作频率必须低于负载电路的固有振荡频率。
并联谐振：可自动调谐扫描频率，也可以手动寻找。

这篇好文章是转载于：学新通技术网