关于影响线圈电感大小因素的讨论

1、现代电路理论报告关于影响线圈电感大小因素的讨论电感线圈是电路中非常常见的电子器件，它利用电磁感应的原理工作。在平常的实验中，电感线圈常常需要自己缠绕。我们在上次课中试着缠了几个电感线圈，也通过测试仪器测出了它的电感量。通过比较我们发现，采用同样的磁环、相同的导线，缠出的电感量也不尽相同。考虑到实际应用中可能涉及到的因素更多，那么究竟哪些因素影响了电感量、它们之间的关系又是怎样的，就是一个值得研究探讨的问题。本文是通过查询论文的方法来总结出结论的。通过查询论文可以知道，直接探讨影响电感值因素的文章不多，但是有很多文章是关于如何计算电感量的，那么，可以通过计算公式来探讨影响电感的因素。（一）关于单

2、层圆筒线圈电感的讨论0.0098DN 2公式（1）当 1/D>0.3 时，L设L为单层圆筒线圈的电感量（uH）,N为线圈的匝数，D为线圈的直径（cm）,1为线圈长度（cm）,那么计算公式为：10.44DD2公式(2)当1/D<0.3时，L(0.01451g10.0056)DN通过公式（1）（2）容易知道，电感量和线圈的匝数、线圈的直径、线圈的长度有定量关系。通过定量定值的方法，可以用matlab做出如下关系图：H L 量 感 电7060504030201000102030405060708090100线圈数N/rad5*5电感线圈L与线圈数N关系图图 1. l/D>0.3,

3、l/D=1 , D=5 cm,电感量 L和线圈匝数N关系l/D=1/5电感值L与线圈匝数关系 3000 <-1<ir-=2500 -2000 .H u 值 1500 -感 电1000 -500 -1。|L1：1C0102030405060708090100线圈匝数N/rad图 2. l/D<0.3 时，l/D=0.2 , D=10cm 电感量L和线圈匝数N关系D5电感线圈L与线圈长l关系图0 024681012141618线圈长l/cm20o o)o)o)oo o o Q 。2 0 8 6 4Ht量感电20HI值感电D10N50电感值L与线圈长l关系500 00.511.52

4、线圈长l/cm2.53图 3. l/D>0.3 时，l/D=1 , N=100, D=5cm电感量L和线圈长l关系图 4. l/D<0.3 时，l/D=0.2 , N=50, D=10cm电感量L和线圈长l关系15电感线圈L与线圈直径D关系图 3000 2500 2000 H u L 量 1500 感 电1000 500002468101214161820线圈直径D/cm12N50电感值L与线圈直径D关系 1400 1200 1000 800 H L 值 600 感 400 200 0 -200051015线圈直径D/cm图 5.1/D>0.3 , 1/D=1 , N=100

5、, 1=5cm,电感量L和直径D关系图 6. 1/D<0.3 , 1/D=0.2 , N=50, 1=2cm,电 感量L和线圈直径D关系通过关系图可以约略近似知道，单层圆筒线圈电感值与线圈数、线圈直径近似成指数关系，与线圈长度成对数关系，同时可知，对不同的1/D比，具体关系也不一样。更一步，根据上述特性，也可以得到如图7的电感计算图表，根据线圈的长度1与直径D之比，线圈的直径D(cm),即可查图得到单位电感L/N2(uH),然后将结果乘以N2即可得到相应的电感量。井曲博甫2开客图7电感计算图表（二）铁心对不同线圈连接方式下电感的影响有互感作用的两个线圈串联时，两线圈电流产生的磁通互相减弱

6、的连接方式叫做反串。该实验中线圈采用的连接方式为反串，具体分为图8中的连接方式：（a）线圈1、线圈2、线圈3和线圈4并联反串连接；（b）线圈1、线圈2反串，线圈3、线圈4反串，然后两者并联；（c）线圈1、线圈2、线圈3和线圈4反串。（冷方式IW方式害（t）方式3图8线圈的连接方式IJ5_/(.图9电感测量电路分别以三种线圈连接方式接入图9所示电路，用晶体管毫伏表分别测量总电压U、电阻两端电压Ur以及线圈两端电压Ul。通过测试结果可以看出有铁心时采用不同的连接方式，总回路中的电感值不同，当四个线圈并联连接是电感值最小，当四个线圈反串时回路电感最大。连接方式3的线圈电感大约是连接方式1的线圈电感的

7、四倍，大约是连接方式2的线圈电感的15倍。在连接方式中线圈产生的磁场要大于其他两种连接方式中线圈产生的磁场。从能量上判断，由于实际电路中时候总有电阻存在，连接谈方式3的回路中总电流最小，连接方式2的回路中总电流次之，连接方式1的回路中总电流最大，所以连接方式3的回路中的能量损失最小，分配在线圈中的能量最大。有铁心的线圈的互感系数是无铁心的线圈的互感系数的15倍，可见在此种连接方式下，空心线圈的互感非常小，而有铁心的线圈互感较大，所以对于存在铁心的电感元件的理论计算中，必须考虑铁心对线圈互感的影响。空心线圈电感值与有铁心线圈电感值在电压变化过程中基本保持不变，并且有铁心线圈电感值与空心线圈电感值

8、的比值在1.8-1.9,这主要是因为铁心影响了线圈电感值，有铁心线圈电感值是空心线圈电感值的u倍，当磁场强度H较小时，曲线斜率较小，并且比较平滑，所以Ur较小，并且变化不大，所以在低电流状态下，铁心线圈的电感值与空心线圈的电感值相差不大。随着电流的增大，铁心的磁导率经历了从小变大有变小的过程，是非线性的，即铁心的相对磁导率是非线性的，所以在实际情况下没有铁心线圈的电感值是不唯一的，是随着电流的变化而变化的，在高电流下，线圈产生的磁场使铁心饱和，磁导率最低，近似等于低电流下铁心的导磁率，此时的线圈电感值近似等于有铁心线圈在低电流下的电感值。H图10铁心的相对磁导率与磁场强度的关系（三）研究结果对于单层圆筒线圈电感：其电感值与线圈数、线圈直径近似成指数关系，与线圈长度成对数关系，同时可知，对不同的l/D比，具体关系也不一样。铁心对不同线圈连接方式下电感的影响：（1）采用不同连接方式的总回路中的电感值不同，当四个线圈并联连接时电感值最小，回路中电流最大；当四个线圈反串时回路电感最大，回路电流最