電感的知識
能夠產生自感、互感作用的器件均稱為電感器件。電感器件是無線電設備中重要元件之一,它與電阻、電容、晶體二極管、晶體三極管等電子器件進行適當的配合,可構成各種功能的電子線路。

由于電感器一般由線圈構成,所以又稱為電感線圈。為了增加Q值、縮小體積,線圈中常用軟磁性材料做成磁芯。電感器有固定電感器、可變電感器、微調電感受器、色碼電感器、平面電感器、集成電感器等。

在無線電整機中電感器主要是指各種線圈,對于與電感線圈相關的變壓器、延遲線、濾波器等,在本節中將作必要說明。

1.電感線圈電感線圈是用絕緣導線(漆包線、紗包線、裸導線等)一圈緊靠一圖地繞制而成,其外形、電路符號及自感示意圖如圖2-19.所示在交流電路中,線圈有阻礙交流電流通過的作用,而對穩定的直流電壓卻不起作用(線罪狀本身直流電阻例外)。所以線圈可以在交流電路中作阻流、變壓、交連、負載等。當線圈和電容配合是時可作調諧、濾波、選頻、分頻、退耦等。

電感線圈在電路中常用英文字母“L”表示,電感量的單位是“亨利”,簡稱亨,常用英文字母“H”表示;比亨小的單位為毫亨,用英文字母mH表示;更小單位為微亨,用英文字母H表示。它們之間的關系為:1H=103mH=106H.(1)自感與互感。當交流電流通過電感線圈時,將在線圈的周圍產生交變磁場,這個磁場能穿過線圈,并且在線圈中產生感應電動勢。自感電動勢的大小與磁通量的線圈的特性有磁,這種特性用自感系數來表示。電感受。電感受量是表示電感數值大小的量,一般稱之為電感。

電感線圈的自感工作原理:線圈(電感)中的自感電動勢的方向將要阻礙原磁場的變化,這是因為原有的磁場是線圈中的電流產生的,自感受電動熱阻礙通過線圈的電流發生變化,這種阻礙作用就是電感的感抗,其單位歐姆()。感抗的大小與線圈的電流感量的大小和通過電感線圈的交流頻率有關,電感量越大,他所形成的感抗也就越大。同一電感量下,交流電流的頻率越高,感抗也就越大。它們的關系可下列公式說明:XL=2fL式中XL——感抗;f——電流的頻率;L——電感量。

電感線圈的互感工作原理:在通過交流的電感線圈的交變磁場中,放置另一個電感線圈,交變磁場中的磁力線將穿過這個線圈,并且在該線圈中產生感應電動勢,我們將這種現象稱之為互感。一般將原電線稱為初級圈的互感量有關,初、次級線圈之間的相互作用稱為耦合(系數)。耦合系數與兩線圈的位置、方式、有無磁芯等因素有關。兩線圈的是感量與兩線圈之間的耦合系數有關,電感線圈的互感原理也就是常見的變壓器原理。

(2)電感線圈的作用。電感的作用如下兩點:1)阻流作用:線圈中的自感電動勢總是與線圈中的電流變化相對抗。主要可分為高頻阻流線圈及低頻阻流線圈。

2)調諧與選頻作用:電感線圈與電容器并聯可組成LC調諧電路。即電路的固有振蕩頻率f0與非交流信號的頻率f相等,則回路的感抗與容抗也相等,于是電磁能量就在電感、電容之間來回振蕩,這就是LC回路的諧振現象。諧振時由于電路的感抗與容抗等值又反向,因此回路總電流的感抗最小,電流量最大(指f=f0的交流信號),所以LC諧振電路具有選擇頻率的作用,能將某一頻率f的交流信號選擇出來。

(3)電感線圈的檢測。電感線圈的檢測一般要借助于專用的電子儀器,在不具備專用儀器時,可用萬用表對電感受線圈進行檢測(只能在致上判斷其好壞)。

電感線圈的直流電阻值一般很小,大約為零點幾歐到幾歐左右,低頻線圈的直流電阻最多也只有幾百歐至幾千歐。當被測線圈電阻為無窮大時,說明線圈內部或引出端已開路。測量過程中還應注意線圈與外電路斷開,以避免外電路對線圈的并聯形成錯誤判斷。更換新電感線圈時,應注意更換的電感數值相接近。至于局部短路,往往是不能檢測出來的,在檢修的過程中,只能用代換法。

在使用線圈時應注意不要隨意改變線圈的形狀、大小、方向及線圈間的距離,否則會影響線圈原有的電感量,特別是更換高頻線圈時更應注意。

2.變壓器變壓器是電子線路中廣泛應用的一種無源器件,利用線圈之間的互感作用,可以對交流(或信號)進行電壓變換、電流變換、阻抗變換,可以傳遞信號,阻隔直流等。變壓器一般由線圈、鐵(磁)芯和骨架等幾部分組成,在電子線路中常用英文字母“T”或“B”表示。變壓器實物及結構示意圖如圖2-20所示。

變壓器電路符號及工作原理示意圖如圖2-21所示。

變壓器在電路中的主要作用是進行輸入與輸出之間的電壓和阻抗的變換,其基本工作原理是:當給變壓器初級線圈加上一個交變壓U1時,在線圈中則產生交變電流I1.由于交變電流I1的作用,在初級線圈中則產生變磁場。于是,在磁芯中產生交變的磁感受應強度和交變的磙。由于磁芯的作用,磁通必須經過變壓器的次級線圈,結果在次級線圈中產生互感電動勢U2(如圖2-21(b)所示)。若初級線圈的匝數為N1,次級線圈的匝數為N2,則有U1/U2=N1/N2=n.當N1大于N2時,n大于1,則U1大于U2,輸出電壓小于輸入電壓。當N1大于N2時,n小于1時,則U1小于U2,輸出電壓大于輸入電壓。

變壓器的種類繁多,根據其用途可分為低頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器等多種。按其磁芯又可分為鐵芯變壓器、磁芯(鐵氧體)變壓器與空心變壓器等幾種。

變壓器的主要技術參數有:額定功率:指的是在額定的頻率的電壓下,變壓器能長期工作而不超過額定的溫升的輸出功率。額定功率中會有部分無功功率(因變壓器自身損耗電量為銅損),所以其單位用伏安(VA)表示,而不用瓦(W)表示。

匝數比:變壓器初級繞組的匝數(N1)與次級繞組的匝數(N2)之比稱為匝數比(n),即n=N1/N2.在一般情況下,它就是輸入電壓與輸出電壓之比,所以匝數比又可稱為變壓比。
工作效率:是指變壓器次級輸出的電功率與功放輸入電功率比值的百分數,即:工作效率=輸出功率/輸入功率*100%工作效率一般是指開磁穩壓電源等大功率的工作部分,而中頻、高頻變壓器一般是不考慮工作效率的。

頻帶寬度:當輸入電壓不穩定時,其輸出電壓會隨著頻率變化而變化。在中間頻帶處,輸出電壓與輸入電壓基本上相符合,即符合變壓器的初、次級匝數比的關系。當頻率的輸出電壓為U0,所對應的高、低兩頻率之差,稱為該變壓器的頻帶寬度。

溫升:變壓器的溫升主要是對電源并聯變壓器而言,它是指變壓器在通電源后,其溫度上升到穩定值進,這時變壓器溫度高出周圍環境溫度的數值,因此要求變壓器的溫升越小越好。

絕緣電阻:理想中的變壓器的各組繞組之間及與鐵芯之間,在電氣理論中是絕緣要求。絕緣電阻是施加電壓與產生的電流之比:絕緣電阻/M=施加電壓V/產生漏電流A如果電源變壓器的絕緣電阻過低,就可能現初、次級之間短路或與外殼適中現象,造成電路工作異常。

漏意感:變壓器初級線圈中的電流產生的磁通并不是全部通過次級線圈,把通過次級線圈的這部分磁通稱為漏磁通。漏磁通產生的電感,簡稱漏感。漏感的存在不僅影響變壓器的效率及其性能,還會影響變壓器周圍的電路工作,因此變壓器的漏感要求越小越好。

變壓器除了上述技術參數之外,同時還具有一些特殊要求(對不同用途變壓器而言),例如開關穩壓電源變壓器在具備上述要求外,同時還應具備有空載電流等技術要求。

(1)開關穩壓電源變壓器。開磁穩壓電源變壓器主要有標準型和高腰型兩種,這也是人外表形態特征來來進行曲的一種區別方法。在大屏幕彩色電視機中,彩的均是高腰型開關變壓器,基實特、外形及繞組結構示意圖如釁2-22所示。

高腰型變壓器的腰徑部分細而高,因此具有以下優點:繞線空間充足,便于高要求的絕緣制作:輸出功率大,比標準型開磁穩壓電源變壓器提高30%左右,并且在它 的腰部包有一層1cm左右寬度的銅箔,作為磁屏蔽層,以充分減少漏磁,提高變壓器的使用性能:由于它的腰徑較高,因此重心較高,所以能方便并牢固地直接焊接在電路印制板上;另外腰徑高,以便其底部面積減小,也便于其他元器件的安裝與調試。

開關穩壓電源變壓器主要包括以下三個方面:(1)存儲能量并進行初、次級之間的能量轉換。工作時,它先將電源提供的磁能存儲在變壓器中,然后再將磁能轉換為電能提供給負載電路。

(2)使自激振蕩電路起振,以保證開關穩壓電源電路正常工作。

(3)將電網提供的固定交流電壓,經過交換,提供負載電路所需的各種不同的穩定直流電壓,并使負載電路與電網之間實現隔離。

2)開關穩壓電源變壓器的檢測:開關穩壓電源在使用過程中的故障主要表現為短路、漏電或開路幾個方面。短路故障又可分為各繞組與外殼之間短路等各種不同現象。

對于短路現象,可用萬用表電阻檔進行測量。由于各繞組在正常時的電阻值很大,用普通萬用表電阻R*10K檔測量應為無窮大。如果電阻值小、較小或為零,則說明被測開磁穩壓電源變壓器絕緣不好,有漏電或短路(擊穿)故障。

對于繞組的匝間短路現象,由于各繞組電阻值均比較小,用萬用表是很難判斷的,通常采用代換方法進行判別。

對于變壓器線圈的開路現象,只要用萬用表的歐姆檔,測量同一繞組的兩端引腳。如果發現電阻值很大或時大時小,則說明被測線圈有斷路或接觸不良現象;如果電阻值很小,則說明被測線圈基本上是正常的。

在必要情況下,還應對變壓器的絕緣電阻進行測量。由于電源變壓器的初、次線圈之間及與鐵芯之間,應具有承受1000V的交流電壓在1min之同償被擊穿的絕緣性能,測量時用萬用表電阻R*10K檔,絕緣電阻應在100M以上(測量應注意外電路對電阻值的影響)。

(2)中頻變壓器。中頻變壓器簡稱中周,其結構與電源變壓器是不同的,工作頻率高達465KHz經上,實際上好屬于高頻范圍,為了避免外界的電磁干擾,中頻變壓器均固定在金屬屏蔽殼內。中頻變壓器外形結構及電路符號如圖2-23所示。

中頻變壓器除了利用初、次級線圈之間匝數比進行阻抗變換外,同時還應用初級線圈(帶可調節磁芯,在中周外頂部開槽,用小螺絲刀調節,可以改變初級線圈的電感量)的L與底部固定電容C構成一個CL諧振回路,所以中頻變壓器同時還具有選頻作用。例如,我國廣播收音機的中頻頻率為465KHz,電視機的圖像中放頻率為38.0MHz,第二伴音放中放頻率為6.5MHz.中頻變壓器配合一定的電容,就能調諧上述頻率,并且能在上述頻率附近進行一不定期的調整。

(3)行輸出變壓器。行輸出變壓器(FBT)是一種一體化多級一次升壓結構的脈沖功率變壓器,它是電視機的第二電源。因此行輸出變壓器性能的好壞,直接關系到電視機的工作可靠性及安全性,是電視機中十分重要的元器件之一。

盡管各種行輸出變壓器存在著差異,但都具有共同的特點。其中最重要的是體現在將聚焦極、加速成極電位器與變壓器封裝在一起,而且在選票和制造上都非常講究,結構緊密、體積小、質量輕、方便耐用等(下面以彩色電視機行輸出變壓器為例)。

1)行輸出變壓器的作用:(1)為行輸出管工作提供直流偏置電路,并通過行輸出的開關作用,將開關穩壓電源向行輸出級提供的直流功率轉換到次級,再由次級產生電視機部分電路所需要的工作電源使電視機處于正常工作狀態。

(2)由低壓繞組將反向逆程脈沖電壓整流濾波后,產生各種不同的低電壓,經穩壓成直流電壓后,作為電視機的整個低壓的工作電源電壓。

(3)由燈絲繞組產生的有效的交流6.3V電壓(峰峰值為28Vp-p左右的正向逆程脈沖電壓),作為電視機的燈絲工作電源電壓。

(4)由視放繞組產生的逆程脈沖電壓,經濾波后,形成約為幾千伏的直流電壓,并疊加開關穩壓電源電路輸出的+B(主電壓),得到約為200V左右的提升直流電壓,為電視機的末級視放電路提供工作電源電壓。

(5)由次級高壓繞組將行輸出級的逆程脈沖電壓,經內部整流濾波后疊加,形成20~24KV以上的直流電壓,供給顯象管的高奪陽極。同時,該電壓的一部分,經聚焦變壓器及加速極電位調節后得到不同的聚集電壓及加速電壓。

(6)由觸發繞組將行輸出級的15625Hz行頻脈沖信號送到開關穩壓電源電路,用以控制同步(它激式)開關穩壓電源電路的振蕩頻率,使之與行頻保持同步。值得注意的是,該繞組在非同頻式開關穩壓電源電路中一般為空腳。

(7)由場電源繞組產生的電源電壓送到場輸出級,以供給其所需要的電源,使場輸出級,以供給其所需要的電源,使場掃描電路能正常工作。

另外,行輸出為同時還向亮度通道電路、色度電路、微處理系統等電路提供相關的消穩脈沖信號。

2)行輸出變壓器的檢測:行輸出變壓器的工作狀態是處于一種高電壓、大負載下的器件,同時該器件又是電視機的核心部分之一。因此,其故障率比較大。它的主要故障現象是造成無光柵、行幅窄等。形成故障的原因是高壓打火、繞組之間匝劉短路,造成行電流過大。

由于行輸出變壓器各繞組的電阻值小,一般只有零點幾歐到幾歐之間,除各線圈繞組之間擊穿和短路,可以用萬用表歐姆檔測量其電阻值的方法來判斷外,而在同一繞組匝間短路用電阻檔是很難判斷出來的,一般需要用專門測量儀器才能判斷。在沒有專用儀器,可采用其他檢測方法或者使用代換法。代換行輸出變壓器。

檢測行輸出變壓器的方法主要有以下幾種:直觀檢查判斷法:對于行輸出變壓器內部繞組故障進行直觀檢查時,有進可以觀察到行輸出變壓器表面有氣泡、凸起、釧孔等現象。對于這些故障,在開機一段時間后關機,再用手觸摸變壓器的四周表面,手感到有明顯的發燙現象,說明行輸出變壓器已有故障,應予更換。

行輸出管窗簾載測量法:使用24號醫用空心針頭,將行輸出管停電極從電路上斷開,用電流表測量行輸出的停電極電流,在正常時,行輸出管的集電級電流約為35~75mA左右。如果測量值與正常值相差太多時,則可斷定被測的行輸出變壓器損壞。

3.偏轉線圈偏轉線圈是電磁現象是一種綜合體現,同時也是顯像管的主要附件之一。對于自會聚晶體管來說,它是由晶體管產生廠家制造時成套配備提供的。

(1)偏轉線圈的結構與特點。偏轉線圈是使熒光屏產生光柵發亮,避免電子槍發射的電子束射在熒光屏上的一個固定點,而形成一個光(亮)點。行、場偏轉線圈是套裝在晶體管的管頸與錐體的頂部,并由電視機行、場掃描輸出電路提供行、場鋸齒波掃描電流。這時在偏轉線圈以及相應的管頸內部空間上,便產生兩個相互垂直的,按行、場頻率的偏轉磁場。當電子槍發射的電子束穿過這一磁場空間時,在偏轉磁場的作用下便產生位移,使電子束按從左至右、從上至下的掃描順序,依次連續射向熒光屏上便產生了滿足幅光柵。集團工作示意圖如圖2-25所示。

由于偏轉線圈是電視機行、場掃描輸出電路的主要負載,隨著電視機行、場輸出電路形式的不斷變化,以及晶體管尺寸不同的規格和設計上不同的改進,要法語偏轉線圈在性能上和制造工藝上與之相適應,因而彩色電視機偏轉線圈的規格型號也不斷增多。但不管哪一種系列型號的偏轉線圈,它的外觀形態及實物卻都是相似的,如圖2-26所示,其結構也基本相同。它們都由水平(行)偏轉線圈垂直(場)偏轉線圈組成。行線圈繞阻呈現馬鞍形繞制,場院線圈繞組呈現環形繞制。每組線圈都分別由兩個完全相同的繞組串聯或并聯而成。偏轉線圈的主要電氣參數之一是電感和直流電阻值,不論是哪一種系列型號的偏轉線圈,這兩項參數中場偏轉線圈的均高于行偏轉線圈的。

(2)偏轉線圈的檢測:1)偏轉線圈開路檢測:當偏轉線圈出現開路時,其故障表現在屏幕顯示方面,主要特征是水平一條亮線。水平一條亮線說明場偏轉線圈開路,垂直一條亮線說明行偏轉線圈開路。這時,可拔下偏轉線圈插頭,用萬用表電阻R*1或R*10檔測量行或場偏轉線圈的電阻值。正常時,行偏轉線圈的阻值應很小,一般只有幾歐姆左右,場偏轉線圈的阻值稍高,一般為幾十歐左右。如發現測量阻值很大或無窮大,說明被測量偏轉線圈開路。

2)偏轉線圈短路檢測:偏轉線圈短路故障現象,主要體現在屏幕顯示方面,其特征是無光,或只有一條1cm左右寬度的水平窄亮帶,或一條1cm左右寬度豎直窄亮帶。這場偏轉線圈短路時表現了一條水平窄亮帶,行偏轉線圈短路時表現出一條豎直窄亮帶。這時,其聲電流或行電流較大,當短路嚴重時,用手觸摸偏轉線圈有發熱感,屏幕顯示無光。

偏轉線圈短路可分為繞阻之短路和同繞組各匝之間短路兩上方面。

當偏轉線圈繞組之間擊穿短路時,可拔掉偏轉線圈插頭,用萬用表電阻R*1K檔測量行線圈與場線圈之間的電阻值,正常時應為無窮大,若測得的阻值讀數較小或為零,說明兩線圈繞組擊穿短路。

當行偏轉線圈各匝之間擊穿短路時,由于其本身的正常阻值很小,用萬用表歐姆檔難以測量判斷,需采用其他方法進行檢查,如行電流檢測法則是其中的檢查方法之一。具體方法是:將萬用表拔至直流電流檔,然后串拉姑行輸出管集電極供電電路上,在插上和拔掉行偏轉線圈插頭的情況下,開機分別測量行電流。如當拔掉行偏轉線圈插頭時,行電流讀數減小較大,從非正常值下降至正常值以內,在與行偏轉線圈串接“S”樣正電容正常的情況下,則可斷安行偏轉線圈有擊穿短路現象。

當場偏轉線圈各匝之間擊穿短路時,可在撥下場偏轉線圈插頭的情況下,用萬用表歐姆的直流電阻值,正常時應為10~60之間(具體情況須根據不同型號的偏轉線圈而定),若測量時發現阻值與正常值不符,偏小很多,也可判斷為場偏線圈各匝之間擊穿短路現象。

4.電感器應用實例電感器利用自感受的原理廣泛應用于無線電設備中,主要用如圖2-27所示。

圖2-27(a)中電感的作用:L1、L2分別為磁棒天線的初、次級線圈,L1與C1、C2a構成對接收信號的頻率選擇 電路,L2為接收輸入電感,L1與L2為互感耦合。

Tr2為本機振蕩線圈,產生一個比接收信號高一個中頻(465KHz)。主要由C5、C2b、C6及Tr2的次級(左端)構成LC振蕩電路,初級線圈(右端)為補充電路(為正反饋電感受,如果兩引線腳接錯會引起本振停振)。

BZ1、BZ2、BZ3為中頻變壓器(也稱中周),初級電感與并聯的電容(C7、C9、C11)諧振于465KHz中頻端上,選擇被固定放大的465KHz中頻信號,互感受耦合給次級電感受。

在圖2-27(b)中,T1為電源變壓器。T1的主要作用是將交流220V市電電壓變為所需要的電壓,經整流濾波后,提供給電路的各個部分。

L1為扼流線圈。L1與電容C2、C3組成LCT1型濾波器,利用電感通直流特性,濾除電源中的紋濾系數。

BZ1、BZ2為中頻變壓器。BZ1具有選頻作用,跟圖2-27(a)中的BZ1、BZ2作用一樣,其工作頻率為465KHz.T2為行輸出變壓器。T2為晶體管提供陽極高壓,為視放電路提供中壓,以及為其他電路提供中低壓。

L2為偏轉線圈。L2為電子束提供掃描電流。