1.3 电感器和变压器

1.3.1 电感器

电感器俗称为电感或电感线圈，是利用自感作用制作的元件；理想的电感器是一种储能元件，主要用来调谐、振荡、匹配、耦合和滤波等。在高频电路中，电感元件应用较多。变压器实质上也是电感器，它是利用互感作用制作的元件，在电路中常起到变压、耦合和匹配等作用。电感器的线圈一般用漆包线绕成，为了增加电感量，提高品质因数和减小电感器体积，通常在线圈中加入铁心或软磁材料的磁心。

电感器用字母 L 表示，基本单位为亨利（H），常用单位还有毫亨（mH）、微亨（μH）。它们之间的换算关系是1H=10³ mH=10⁶μH。

1.电感器的分类

电感器种类很多，按电感形式分为固定电感和可变电感；按磁导体性质分为空心线圈、铁氧体线圈、铁心线圈、铜心线圈；按工作性质分为天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈和偏转线圈；按绕线结构分为单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈；按工作频率分为高频线圈、低频线圈。按结构特点分为磁心线圈、可变电感线圈、色码电感线圈和无磁心线圈等。

常见微小型电感器的外形如图1-18所示。线圈电感器的电路符号如图1-19所示。

2.电感器主要技术参数

（1）标称电感量

线圈电感量的大小由线圈本身的特性决定，如线圈的直径、匝数及有无铁心等。电感线圈的用途不同，所需的电感量也不同。例如，在高频电路中，线圈的电感量一般为0.1μH～100H。

（2）品质因数（Q值）

品质因数是指线圈在某一频率下工作时，所表现出的感抗与线圈的总损耗电阻的比值，其中损耗电阻包括直流电阻、高频电阻和介质损耗电阻。Q值越高，回路损耗越小，所以一般情况下都采用提高Q值的方法来提高线圈的品质因数。并不是所有的电路的Q值越高越好，例如收音机的中频中周，为了加宽频带，常外接一个阻尼电阻，以降低Q值。

对调谐回路线圈的Q值要求较高，用高Q值的线圈与电容组成的谐振电路有更好的谐振特性；用低Q值线圈与电容组成的谐振电路，其谐振特性不明显。对耦合线圈，要求可低一些；对高频扼流圈和低频扼流圈，则无要求。

（3）分布电容

电感线圈的匝与匝之间及线圈与铁心之间都存在分布电容。频率越高，分布电容的影响就越严重，导致Q值急速下降。减少分布电容的方法可通过减小线圈骨架的直径、采用细导线绕制或者通过改变电感线圈的绕制方式，如采用蜂房式绕制等方法来实现。

（4）额定电流

电感线圈在正常工作时，允许通过的最大电流称为额定电流。当电路电流超过其额定值时，电感器将发热过多，严重时会被烧坏。

3.常见电感器的命名方法

国产电感器的命名一般由4部分组成，如图1-20所示，第一部分是主称，用字母表示，其中L表示线圈、ZL表示阻流圈；第二部分是特征，用字母表示，其中G表示高频；第三部分表示型式，用字母表示，其中X表示小型；第四部分是区别代号，用字母A、B、C、…表示。

例如，“LGX”表示小型高频电感线圈。

4.电感量的标志方法

（1）直标法

直标法是将电感器的主要参数用文字符号直接标注在电感线圈的外壳上，其中，用数字标注电感量，用字母A、B、C、D等表示电感线圈的额定电流，用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示允许误差。

例如：固定电感线圈外壳上标有150μH、A、Ⅱ的标志，则表明线圈的电感量为150μH，最大工作电流50mA（A档），允许偏差为Ⅱ级（±10%）。

（2）色标法

在电感线圈的外壳上，使用色环或色点表示其参数的方法称为色标法。这种表示法与电阻器的色标法相似，一般有4种颜色，前两种颜色为有效数字，第三种颜色为倍率，第四种颜色表示允许误差。数字与颜色的对应关系同色环电阻，单位为微亨（μH）。

例如，电感器的色标为“棕、绿、黑、银”，则表示电感量为15μH，允许误差为±10%。

5.常用电感器

（1）固定电感线圈

固定电感线圈是将铜线绕在磁心上，然后再用环氧树脂或塑料封装起来。这种电感线圈的特点是体积小、重量轻和电感量范围大、Q值高。在滤波、陷波、扼流和延迟等电路中使用。

固定电感器有立式和卧式两种。其电感量一般为0.1～3000μH。电感量的允许误差用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ即±5%、±10%、±20%，直接标在电感器上。工作频率为10kHz～200MHz。

（2）可变电感线圈

有些电路需要对电感量调节，用以改变谐振频率或电路耦合的松紧。可变电感线圈改变电感量的方法有3种：①是在线圈中插入磁心或铜心，改变磁心或铜心的位置，从而达到改变电感量的目的；②在线圈上安装一滑动的触点，通过改变触点在线圈上的位置来改变电感量；③将两个线圈串联，均匀改变两线圈之间的相对位置，以达到互感量的变化，使线圈的总电感量随之发生变化。

（3）微调电感线圈

有些电路需要在较小的范围内改变电感量，用以满足整机调试的需要。如收音机中的中频调谐回路和振荡电路的中频变压器就是这种微调线圈。通过改变磁帽或磁心在线圈中的位置，电感线圈的电感量发生改变。

（4）阻流圈

阻流圈又称为扼流圈，分为高频扼流圈和低频扼流圈。高频扼流圈在电路中用来阻止高频信号通过，而让低频交流信号通过。它的电感量一般只有几毫享；低频扼流圈又称为滤波线圈，一般由铁心和绕组构成，它与电容器组成滤波电路，消除整流后的残存交流成分，其电感量较大，一般为几亨到十几亨。阻流圈在电路中用符号“ZL”表示。

6.电感线圈的选用

（1）电感使用的场合

电感线圈其在电路中使用时，要考虑环境温度的高低和湿度的大小、高频或低频环境、电感在电路中表现的是感性还是阻抗特性等。

（2）电感的频率特性

电感线圈在低频时一般呈现电感特性，起储能、滤高频的作用。在高频时，它的阻抗特性表现明显，有耗能发热、感性效应降低等现象。

不同的电感的高频特性是不一样的。例如，铁氧体材料是铁镁合金或铁镍合金，这种材料具有很高的磁导率，在高频高阻的情况下产生的电容最小，主要呈电抗特性，并且随频率改变。在实际应用中，铁氧体材料可作为射频电路的高频衰减器使用。

（3）使用前进行检查

电感线圈使用前，先要检查其外观，不允许有线匝松动、引线接点活动等现象。然后用万用表进行线圈通、断检测，尽量使用精度较高的万用表或欧姆表，因为电感线圈的阻值都比较小，必需仔细区别正常阻值与匝间短路。

1.3.2 变压器

变压器是利用电感线圈间的互感现象工作的，在电路中常用作电压变换、阻抗变换等。它也是一种电感器，由一次绕组、二次绕组、铁心或磁心等组成。

1.变压器的分类

按导磁材料不同，变压器可分为硅钢片变压器、低频磁心变压器、高频磁心变压器；按用途分类，变压器可分为电源变压器、隔离变压器、调压器、输入/输出变压器和脉冲变压器；按工作频率分类，变压器可分为低频变压器、中频变压器和高频变压器。

变压器的实物外形如图1-21所示，电路图形符号如图1-22所示。

2.变压器的主要技术参数

1）额定功率：额定功率是指变压器在特定频率和电压条件下，能长期工作而不超过规定温升的输出功率。其单位用瓦（W）或伏安（VA）表示。

2）变压比：变压比是指一次电压（U₁ ）与二次电压（U₂ ）的比值或一次绕组匝数（N₁ ）与二次绕组匝数（N₂ ）的比值。变压器的变压比k为

若k≥1，则该变压器称为降压变压器，若k≤1，则该变压器称为升压变压器。

3）效率：是变压器的输出功率与输入功率的比值。常用百分数表示，其高低与设计参数、材料、工艺以及功率有关。一般电源变压器、音频变压器要注意效率，而中频、高频变压器一般不考虑效率。

4）空载电流：空载电流是指变压器在工作电压下二次侧空载时，一次侧绕组流过的电流。空载电流越大，变压器的损耗越大，效率越低。

5）绝缘电阻：绝缘电阻是在变压器绕组与金属外壳之间施加的试验电压与产生的漏电流之比。

3.常用变压器

（1）低频变压器

低频变压器常用的有音频变压器和电源变压器。音频变压器可分为输入和输出变压器两种。在放大电路中的主要作用是耦合、倒相、阻抗匹配等。要求音频变压器的频率特性好、漏感小、分布电容小。

电源变压器能将工频市电（交流220V）转换为各种电路要求的电压。它结构简单、易于绕制，广泛应用在各类电子产品中。

（2）中频变压器

中频变压器又称为中周变压器，简称为中周，一般由磁心、线圈、支架、底座、磁帽和屏蔽外壳组成。通过变压器磁帽的上下调节，电感量发生改变，使电路谐振在某个特定频率上。中频变压器在电路中起到选频、耦合和阻抗变换等作用。广泛用于调幅、调频收音机等电子产品中。

（3）高频变压器

高频变压器即高频线圈，通常是指工作于射频范围的变压器，如收音机的磁性天线就是将线圈绕制在磁棒上和一只可变电容器组成调谐回路。磁性天线线圈分为中波磁性天线线圈和短波磁性天线线圈两种。磁棒一般用磁导率较高的铁氧体材料，以集聚磁力线、增强感应电势、提高选择性。磁棒越长，灵敏度越高。

1.3.3 电感器与变压器的检测

1.电感器的检测

用万用表测量电感器的阻值，可以大致判断电感器的好坏。将万用表置于R×1档，测得的直流电阻为零或很小（零点几欧至几欧），说明电感器未断；当测量的线圈电阻为无穷大时，表明线圈内部或引出线已经断开。在测量时要将线圈与外电路断开，以免外电路对线圈的并联作用造成错误的判断。对于电感线圈的匝间短路问题，可用一只完好的线圈替换试验，故障消除则证明线圈匝间有短路，需要更换。如果用万用表测得线圈的电阻远小于标称阻值，也说明线圈内部有短路现象。

用数字万用表也可以对电感器进行通断测试。将数字万用表的量程开关拨到“通断蜂鸣”符号处，用红、黑表笔接触电感器的两端，如果阻值较小，表内蜂鸣器就会鸣叫，表明该电感器可以正常使用。若想测出电感线圈的准确电感量，则必须使用万用电桥、高频Q表或数字式电感电容表。

2.变压器的检测

（1）电源变压器的检测

1）外观检查。主要是通过仔细观察变压器的外观来检查其是否有明显异常的现象，如线圈引线是否断裂或脱焊、绝缘材料是否有烧焦痕迹、铁心紧固螺杆是否有松动、硅钢片有无锈蚀、绕组线圈是否有外露等。

2）一次、二次绕组的通断检测。将万用表置于 R×1档，将两表笔分别接触一次绕组的两引出线端，阻值一般为几十欧～几百欧。若出现∞则为断路；若出现0阻值，则为短路，一次、二次绕组的通断检测如图1-23所示。用同样方法测二次绕组的阻值，一般为几欧～几十欧（降压变压器），如二次绕组有多个时，输出标称电压值越低，其阻值越小。

3）绕组间、绕组与铁心间的绝缘电阻检测。万用表置于R×10kΩ档，将一支表笔接一次绕组的一个引出线，另一表笔分别接二次绕组的引出线，万用表所示阻值应为∞，若小于此值时，表明绝缘性能不良，尤其是阻值小于几百欧时，表明绕组间有短路故障，绝缘电阻检测如图1-24所示。

4）变压器的二次空载电压测试。将变压器一次绕组接入额定电压（例如AC 220V）的交流电源，将万用表置于交流电压档，根据变压器二次的电压标称值，选好万用表的量程，依次测出二次绕组的空载电压，误差一般不应超出标称值的5%～10%为正常（在一次电压为额定值的情况下）。

若出现二次各个线圈的空载电压都升高，表明一次线圈有局部短路故障；若二次的某个线圈电压偏低，表明该线圈有短路之处。

（2）中周变压器的检测方法

1）检查绕组通断情况。将万用表拨至R×1档，按照中周变压器的各绕组引脚排列规律，逐一检查各绕组的通断情况，进而判断其是否正常。图1-25是检测TTF-2-1型中周变压器的示意图。由图可见，正常时，1-2-3之间应相通，4-6引脚间应相通。测试时，如果万用表指针不动，阻值为无穷大，则说明该被测的相应绕组已经断路。

应该注意的是，由于各种中周变压器的各绕组线圈所用线径及所绕圈数都有差异，所以测得的电阻值无固定规律可循。但一般情况下，只要被测绕组的电阻值比较小，就可以认为是正常的。

2）检测绝缘性能。将万用表置于R×10kΩ档，做如下几种状态测试：

① 一次绕组与二次绕组之间的电阻值。

② 一次绕组与金属外壳之间的电阻值。

③ 二次绕组与金属外壳之间的电阻值。

上述测试结果会出现3种情况。

① 阻值为无穷大：正常。

② 阻值为零：有短路故障。

③ 阻值小于无穷大，但大于零：有漏电故障。