电感器设计注意事项

一般来说，电感器常被用作串联滤波器，以限制浪涌电流或抑制电磁干扰，与电容器并联使用，实现调谐电路带通响应（储能电路），与电容器结合使用，实现梯形滤波器网络滤波器结构，并用作阻抗匹配元件以消除特定频率下的容抗。并联连接电感器通常不是一种经济或有用的电路结构，尽管在已经存在电感器的情况下可以实现较低的电感值。在并联感性负载的情况下自然会出现并联电感的情况

从法拉第定律可以看出，任何载流环路都会产生与之相关的电感。所有电路都是载流回路，因此所有电路都具有一定的自感，这通常是寄生效应，是迫使电流在电路周围流动的伪影。在低频下，寄生效应通常可以忽略不计，因为与自感相关的阻抗非常低，并且波长很长，因此天线效应可以忽略不计。随着工作频率的增加，寄生电感效应变得更加显着。

利用电磁感应原理来生产各种设备，例如螺线管、继电器、变压器、电动机和发电机。基本感应线圈还以拾波线圈的形式用作磁读取头、麦克风、留声机和发动机曲轴位置传感器等设备中的传感器。扬声器由连接到感应线圈的振膜构成，该感应线圈与永磁体的磁场相互作用，将电音频波形转换为声学振动。

螺线管是具有可移动铁芯的感应器，形成机械执行器。当电流施加到线圈时，产生的磁场会在磁芯块中感应出一个磁场。施加场和感应场的相互作用将金属块吸入线圈中。当电流关闭时，电磁力返回到零，并且弹片可以通过弹簧力缩回。该运动使螺线管成为执行器，通过电气控制实现线性机械运动。一个非常常见的例子是内燃机中使用的起动电机的螺线管，其中螺线管的运动用于将起动电机的小齿轮滑动到与发动机飞轮上的较大齿圈啮合。

继电器是一种螺线管，其中执行器用于打开和关闭一组开关触点，因此一个电路中的电流用于控制另一个电路中的电流，从而允许小信号电路远程打开高电平。当前负载。

变压器是同一磁芯上的一组耦合电感器，初级电感器的磁场在次级电感器中感应出电压，根据法拉第定律，该电压将与次级绕组与初级绕组的匝数比成正比，并且可用于实现交流电路中的升压或降压电压变化。

从等效电路的角度来看，感应电机是一种变压器，其中定子线圈形成变压器初级，转子中的感应场相当于变压器次级绕组中的感应场。感应电动机的转子构造有短路棒，使得次级绕组连接到短路。定子和转子磁场的相互作用产生驱动机器旋转的力。当电能输入转换为机械功时，产生的机械功率就成为电阻负载的等效电。

在交流发电机中，小功率直流励磁电压通过滑环和电刷施加到转子上。旋转机械能输入到轴上会产生旋转磁场，产生 dΦ/dt，从而在定子线圈上感应出输出。

电感器设计注意事项

本系列的介绍性章节中推导了均匀圆柱形线圈自感的近似公式，下面将重复该公式。

\(L=\frac{\mu_{0}\mu_{r}N^{2}A}{l}\)，其中：

μ 0 = 自由空间磁导率 = 4π x 10 -7 H/m，

μ r = 磁芯材料的相对磁导率

N = 线圈匝数

A = 线圈的横截面积

l = 线圈长度

该公式是在假设线性磁芯材料（μr 常数）、圆柱形磁芯且无漏磁的情况下得出的。对于圆柱体，末端会发生一些漏磁，从而将公式简化为近似值。如果圆柱体自身折叠闭合以形成环形线圈，则端部不会发生磁通泄漏，并且该公式相当准确。

从公式可知，控制电感值的参数是线圈的横截面积、匝数、总长度和磁芯的磁导率。磁芯的磁导率表示铁磁芯的磁化程度，它决定了磁芯中产生的磁场的强度。磁芯材料的磁导率是决定电感器物理尺寸的主导因素，因此需要高磁导率的磁芯。代价是磁导率的材料是金属，它们是导体，因此电阻率较低。低电阻率导致高涡流损耗，即 I 2R效应。涡流是由交变磁通量产生的感应电压梯度在导电芯中产生的循环电流。通过使用电阻率尽可能的叠片铁芯，可以限度地减少涡流。