關(guān)于影響線圈電感大小因素的討論

1、現(xiàn)代電路理論報告關(guān)于影響線圈電感大小因素的討論電感線圈是電路中非常常見的電子器件，它利用電磁感應(yīng)的原理工作。在平常的實驗中，電感線圈常常需要自己纏繞。我們在上次課中試著纏了幾個電感線圈，也通過測試儀器測出了它的電感量。通過比較我們發(fā)現(xiàn)，采用同樣的磁環(huán)、相同的導(dǎo)線，纏出的電感量也不盡相同?？紤]到實際應(yīng)用中可能涉及到的因素更多，那么究竟哪些因素影響了電感量、它們之間的關(guān)系又是怎樣的，就是一個值得研究探討的問題。本文是通過查詢論文的方法來總結(jié)出結(jié)論的。通過查詢論文可以知道，直接探討影響電感值因素的文章不多，但是有很多文章是關(guān)于如何計算電感量的，那么，可以通過計算公式來探討影響電感的因素。（一）關(guān)于單

2、層圓筒線圈電感的討論0.0098DN 2公式（1）當 1/D>0.3 時，L設(shè)L為單層圓筒線圈的電感量（uH）,N為線圈的匝數(shù)，D為線圈的直徑（cm）,1為線圈長度（cm）,那么計算公式為：10.44DD2公式(2)當1/D<0.3時，L(0.01451g10.0056)DN通過公式（1）（2）容易知道，電感量和線圈的匝數(shù)、線圈的直徑、線圈的長度有定量關(guān)系。通過定量定值的方法，可以用matlab做出如下關(guān)系圖：H L 量 感 電7060504030201000102030405060708090100線圈數(shù)N/rad5*5電感線圈L與線圈數(shù)N關(guān)系圖圖 1. l/D>0.3,

3、l/D=1 , D=5 cm,電感量 L和線圈匝數(shù)N關(guān)系l/D=1/5電感值L與線圈匝數(shù)關(guān)系 3000 <-1<ir-=2500 -2000 .H u 值 1500 -感 電1000 -500 -1。|L1：1C0102030405060708090100線圈匝數(shù)N/rad圖 2. l/D<0.3 時，l/D=0.2 , D=10cm 電感量L和線圈匝數(shù)N關(guān)系D5電感線圈L與線圈長l關(guān)系圖0 024681012141618線圈長l/cm20o o)o)o)oo o o Q 。2 0 8 6 4Ht量感電20HI值感電D10N50電感值L與線圈長l關(guān)系500 00.511.52

4、線圈長l/cm2.53圖 3. l/D>0.3 時，l/D=1 , N=100, D=5cm電感量L和線圈長l關(guān)系圖 4. l/D<0.3 時，l/D=0.2 , N=50, D=10cm電感量L和線圈長l關(guān)系15電感線圈L與線圈直徑D關(guān)系圖 3000 2500 2000 H u L 量 1500 感 電1000 500002468101214161820線圈直徑D/cm12N50電感值L與線圈直徑D關(guān)系 1400 1200 1000 800 H L 值 600 感 400 200 0 -200051015線圈直徑D/cm圖 5.1/D>0.3 , 1/D=1 , N=100

5、, 1=5cm,電感量L和直徑D關(guān)系圖 6. 1/D<0.3 , 1/D=0.2 , N=50, 1=2cm,電 感量L和線圈直徑D關(guān)系通過關(guān)系圖可以約略近似知道，單層圓筒線圈電感值與線圈數(shù)、線圈直徑近似成指數(shù)關(guān)系，與線圈長度成對數(shù)關(guān)系，同時可知，對不同的1/D比，具體關(guān)系也不一樣。更一步，根據(jù)上述特性，也可以得到如圖7的電感計算圖表，根據(jù)線圈的長度1與直徑D之比，線圈的直徑D(cm),即可查圖得到單位電感L/N2(uH),然后將結(jié)果乘以N2即可得到相應(yīng)的電感量。井曲博甫2開客圖7電感計算圖表（二）鐵心對不同線圈連接方式下電感的影響有互感作用的兩個線圈串聯(lián)時，兩線圈電流產(chǎn)生的磁通互相減弱

6、的連接方式叫做反串。該實驗中線圈采用的連接方式為反串，具體分為圖8中的連接方式：（a）線圈1、線圈2、線圈3和線圈4并聯(lián)反串連接；（b）線圈1、線圈2反串，線圈3、線圈4反串，然后兩者并聯(lián)；（c）線圈1、線圈2、線圈3和線圈4反串。（冷方式IW方式害（t）方式3圖8線圈的連接方式IJ5_/(.圖9電感測量電路分別以三種線圈連接方式接入圖9所示電路，用晶體管毫伏表分別測量總電壓U、電阻兩端電壓Ur以及線圈兩端電壓Ul。通過測試結(jié)果可以看出有鐵心時采用不同的連接方式，總回路中的電感值不同，當四個線圈并聯(lián)連接是電感值最小，當四個線圈反串時回路電感最大。連接方式3的線圈電感大約是連接方式1的線圈電感的

7、四倍，大約是連接方式2的線圈電感的15倍。在連接方式中線圈產(chǎn)生的磁場要大于其他兩種連接方式中線圈產(chǎn)生的磁場。從能量上判斷，由于實際電路中時候總有電阻存在，連接談方式3的回路中總電流最小，連接方式2的回路中總電流次之，連接方式1的回路中總電流最大，所以連接方式3的回路中的能量損失最小，分配在線圈中的能量最大。有鐵心的線圈的互感系數(shù)是無鐵心的線圈的互感系數(shù)的15倍，可見在此種連接方式下，空心線圈的互感非常小，而有鐵心的線圈互感較大，所以對于存在鐵心的電感元件的理論計算中，必須考慮鐵心對線圈互感的影響。空心線圈電感值與有鐵心線圈電感值在電壓變化過程中基本保持不變，并且有鐵心線圈電感值與空心線圈電感值

8、的比值在1.8-1.9,這主要是因為鐵心影響了線圈電感值，有鐵心線圈電感值是空心線圈電感值的u倍，當磁場強度H較小時，曲線斜率較小，并且比較平滑，所以Ur較小，并且變化不大，所以在低電流狀態(tài)下，鐵心線圈的電感值與空心線圈的電感值相差不大。隨著電流的增大，鐵心的磁導(dǎo)率經(jīng)歷了從小變大有變小的過程，是非線性的，即鐵心的相對磁導(dǎo)率是非線性的，所以在實際情況下沒有鐵心線圈的電感值是不唯一的，是隨著電流的變化而變化的，在高電流下，線圈產(chǎn)生的磁場使鐵心飽和，磁導(dǎo)率最低，近似等于低電流下鐵心的導(dǎo)磁率，此時的線圈電感值近似等于有鐵心線圈在低電流下的電感值。H圖10鐵心的相對磁導(dǎo)率與磁場強度的關(guān)系（三）研究結(jié)果對于單層圓筒線圈電感：其電感值與線圈數(shù)、線圈直徑近似成指數(shù)關(guān)系，與線圈長度成對數(shù)關(guān)系，同時可知，對不同的l/D比，具體關(guān)系也不一樣。鐵心對不同線圈連接方式下電感的影響：（1）采用不同連接方式的總回路中的電感值不同，當四個線圈并聯(lián)連接時電感值最小，回路中電流最大；當四個線圈反串時回路電感最大，回路電流最