電子技術(shù)基礎(chǔ)技能實(shí)訓(xùn)教程 課件 第3章 電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用

第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用實(shí)訓(xùn)3.1電感在并聯(lián)諧振電路中的應(yīng)用電感器及其應(yīng)用Q表及其應(yīng)用實(shí)訓(xùn)3.2電感應(yīng)用電路的測(cè)試

本章小結(jié)第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用實(shí)訓(xùn)3.1電感在并聯(lián)諧振電路中的應(yīng)用1.實(shí)訓(xùn)目的熟悉電感元件的識(shí)別方法,了解電感元件在電子線路中的應(yīng)用。掌握用基本儀器儀表(萬(wàn)用表、示波器、信號(hào)源、Q表)測(cè)量電感及其應(yīng)用電路的基本方法。了解分析和調(diào)試諧振電路的基本方法和步驟。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用2.實(shí)訓(xùn)設(shè)備與器件實(shí)訓(xùn)設(shè)備:低頻信號(hào)發(fā)生器1臺(tái),萬(wàn)用表1臺(tái),QBG-3B型Q表1臺(tái)、示波器1臺(tái)。實(shí)訓(xùn)器件:電阻元件,電感元件,電容元件。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用3.實(shí)訓(xùn)電路與說(shuō)明圖3.1所示為RLC

并聯(lián)諧振電路,所謂并聯(lián)諧振,是指在交流信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓恒定時(shí),若信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率f0與L、C

元件的參數(shù)間滿足公式時(shí),A、B

兩點(diǎn)間的電壓UAB

的幅值為最大,而流過(guò)電阻R

的電流幅值為最小,使電阻R

兩端的電壓UBD

的幅值為最小。我們將此時(shí)的頻率f0

稱為諧振頻率。當(dāng)各元件的參數(shù)一定時(shí)(如圖3.1所示)第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.1

RLC并聯(lián)諧振電路第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用4.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟檢測(cè)元器件。將信號(hào)發(fā)生器輸出電壓UAD

的幅值調(diào)至3V,將輸出頻率f0

調(diào)到已計(jì)算出的頻點(diǎn)上,其目的是為了在調(diào)試時(shí)迅速找到諧振點(diǎn)。按圖3.1接線,將雙蹤示波器的CH1和CH2探頭分別接到信號(hào)發(fā)生器的輸出端A、D和電阻的B、D兩端。(4)用自制電感線圈替代標(biāo)準(zhǔn)電感元件。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用若改變自制電感線圈LX

的繞制直徑、匝數(shù)或密度,觀察諧振頻率有何變化,并完成表3-1(用高頻信號(hào)發(fā)生器作信號(hào)源)。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用5.實(shí)訓(xùn)總結(jié)與分析若將一條導(dǎo)線繞成空心螺旋狀或繞在鐵心及磁心上,就構(gòu)成了電感器。電感器具有儲(chǔ)能作用,此外,對(duì)通過(guò)它的直流電流信號(hào),它相當(dāng)于短路;而對(duì)交流電流信號(hào),則有一定的阻礙作用,且頻率越高,阻礙作用就越大。電感量和品質(zhì)因素是表征電感器性能的基本參數(shù)。品質(zhì)因數(shù)Q是表征線圈質(zhì)量的物理量,它是用電感回路儲(chǔ)存的總能量與交流信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)損耗能量的比值來(lái)表示的。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用接線時(shí),示波器兩個(gè)通道的探頭CH1、CH2和信號(hào)源三者的接地點(diǎn)必須一致。測(cè)量電路的連接線等因素對(duì)電感也會(huì)有一定的影響,其影響可用與電感相并聯(lián)的電容CS

來(lái)等效,稱為固定電容,如圖3.2所示。圖3.2電感的等效電路第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用并聯(lián)諧振時(shí),LC

諧振回路的阻抗為最大,通過(guò)諧振電路的電流I

為最小,即電感和電容兩端的電壓UAB

為最大。用示波器也可觀察串聯(lián)諧振時(shí)串聯(lián)電感、電容兩端電壓UAD

的波形,如圖3.3所示。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.3-RLC串聯(lián)諧振電路第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用3.1電感器及其應(yīng)用3.1.1電感器的分類最常見(jiàn)的電感器有兩大類:一類是具有自感作用的線圈;另一類是具有互感作用的變壓器。不同種類和不同形狀的電感器具有不同的特點(diǎn)和不同的用途。所不同的是,它們的繞制方法不同,骨架、鐵心或磁心材料與形狀結(jié)構(gòu)不同,如圖3.4所示。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.4常用電感器的磁心第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用1.固定電感器(1)小型固定電感器,也稱為色碼電感器。它是用銅線直接繞在磁性材料骨架上,然后再用環(huán)氧樹(shù)脂或塑料封裝起來(lái)的。其外形結(jié)構(gòu)和表示符號(hào)如圖3.5所示,主要有立式和臥式兩種。這種電感器的特點(diǎn)是體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)牢固、安裝方便,被廣泛應(yīng)用于收錄機(jī)、電視機(jī)等電子產(chǎn)品中。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.5小型固定電感器的外形與表示符號(hào)第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用小型固定電感器的電感量較小,一般為0.1μH~100mH,誤

差等級(jí)有Ⅰ級(jí)(±5%)、Ⅱ級(jí)(±10%)、Ⅲ級(jí)(±20%),Q值范圍一般為30

~

80,工作頻率約為10kHz~200MHz,額定工作電流常用A、B、C、D、E等字母表示,所對(duì)應(yīng)的具體數(shù)值參見(jiàn)表3-2。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用(2)空心線圈?？招木€圈是用導(dǎo)線直接在骨架上繞制而成的。其線圈內(nèi)沒(méi)有磁性材料做成的磁心或鐵心,有的線圈甚至沒(méi)有骨架。其外形與表示符號(hào)如圖3.6所示。圖3.6空心線圈的外形與表示符號(hào)第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用(3)扼流圈。扼流圈可分為兩類,即高頻扼流圈和低頻扼流圈。高頻扼流圈是用漆包線在塑料或瓷骨架上繞成的蜂房式結(jié)構(gòu),如圖3.7(a)所示。低頻扼流圈是指用漆包線在鐵心外經(jīng)多層繞制制成的大電感量的電感器;也有的是通過(guò)將漆包線繞在骨架上,然后在線圈中間插入鐵心(或硅鋼片)制成的,如圖3.7(b)所示。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.7扼流圈的外形與表示符號(hào)第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用2.可變電感器(1)可變電感線圈,也稱磁心線圈。其外形與表示符號(hào)如圖3.8所示。圖3.8可變電感器線圈的外形與表示符號(hào)第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用(2)微調(diào)電感線圈。它在線圈中間裝有可調(diào)節(jié)的磁帽(或磁心)。通過(guò)旋轉(zhuǎn)磁帽可調(diào)節(jié)磁心或磁帽在線圈中的位置,從而改變電感量。微調(diào)電感線圈的外形及表示符號(hào)如圖3.9所示。圖3.9微調(diào)電感線圈的外形與表示符號(hào)第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用3.1.2電感器的型號(hào)及命名電感線圈的命名方法目前有兩種,采用漢語(yǔ)拼音字母或阿拉伯?dāng)?shù)字串表示。電感器的型號(hào)命名包括四個(gè)部分,如圖3.10所示。例如,LGX的含義是小型高頻電感線圈。圖3.10電感器的型號(hào)命名第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用3.1.3-電感器的主要性能指標(biāo)1.電感器的特性當(dāng)交變電流通過(guò)線圈時(shí),便在線圈周?chē)a(chǎn)生交變磁場(chǎng),如圖3.11所示,使線圈自身產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象,它所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為自感電動(dòng)勢(shì)。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.11電磁感應(yīng)現(xiàn)象第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用這種自感現(xiàn)象可通過(guò)下述實(shí)驗(yàn)來(lái)觀察。如圖3.12(a)所示,S1

和S2

是兩個(gè)相同的燈泡,L

為自感線圈,R

為可變電阻器。調(diào)節(jié)電阻器R

的阻值,使它正好等于線圈的直流內(nèi)阻。當(dāng)開(kāi)關(guān)K

閉合的瞬間,我們可觀察到燈泡S2

比S1

先亮,這是因?yàn)殡娐分械碾娏靼l(fā)生突變時(shí),S1支路中的線圈產(chǎn)生了自感電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)楞次定律,這個(gè)新產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)將阻礙電流的增加,即自感電動(dòng)勢(shì)的方向與外加電動(dòng)勢(shì)方向相反,因此,在S1支路中,電流的增大要比只有純電阻的S2

支路來(lái)得緩慢些,于是燈泡S1

比S2

亮得稍遲。過(guò)一段時(shí)間后,由于直流電源供電趨于平穩(wěn),線圈中電流不再變化,自感線圈不再產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),線圈相當(dāng)于短路,因此S1

與S2

亮度一樣。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用從圖3.12(b)還可以觀察到切斷電源時(shí)的自感現(xiàn)象。當(dāng)迅速地把開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí),可以清楚地看到燈泡S并不立即熄滅,而是突然地更亮一下以后才熄滅。這是因?yàn)樵谇袛嚯娫吹乃查g,由于電流有了突然地變化,使線圈上產(chǎn)生了一個(gè)很大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在線圈和燈泡S組成的閉合回路中將產(chǎn)生較大的沖擊電流。在一些有電感元件存在的電子線路中,這種沖擊電流可能造成對(duì)其他器件的損害,所以在電感器件的兩端通常并聯(lián)二極管以構(gòu)成沖擊電流泄放回路,如圖3.12(c)所示。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.12自感現(xiàn)象的演示第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的電感量L

有關(guān)。我們將電感器阻礙交流電流作用的大小值用感抗來(lái)描述,用字母“XL”表示,其單位也是歐姆(Ω)。感抗的大小與電感量L

及交流電頻率f

的乘積成正比第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用2.電感器的主要參數(shù)(1)電感量。電感量是電感器的一個(gè)重要參數(shù),單位是亨利(H),簡(jiǎn)稱亨。常用的單位還有毫亨(mH)和微亨(μH),他們之間的數(shù)量關(guān)系為電感量的大小與電感線圈的匝數(shù)(或稱圈數(shù))、線圈的截面積及內(nèi)部有無(wú)鐵心或磁心有關(guān)。在同等條件下,匝數(shù)多的比匝數(shù)少的電感量大,有磁心的比無(wú)磁心的電感量大。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用(2)品質(zhì)因數(shù)(Q)。品質(zhì)因數(shù)是表示電感器質(zhì)量的主要參數(shù),也稱作Q

值。它是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時(shí),電感器儲(chǔ)存的能量與損耗的能量之比。對(duì)于電感或

電容元件來(lái)說(shuō),就是在測(cè)試頻率上呈現(xiàn)的電抗和本身直流電阻的比值,用公式可表示為或第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用固有電容。電感器線圈的匝與匝之間有空氣、導(dǎo)線的絕緣層、骨架等,它們存在著寄生電容;繞組與地之間、與屏蔽罩之間也存在著電容,這些電容是電感器所固有的。穩(wěn)定性。穩(wěn)定性是指電感器參數(shù)隨環(huán)境條件變化而變化的程度。額定電流。額定電流是指電感器正常工作時(shí),允許通過(guò)的最大工作電流。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用3.1.4電感器的識(shí)別方法為了表明各種電感器的不同參數(shù),便于在生產(chǎn)、維修時(shí)識(shí)別和應(yīng)用,常在小型固定電感器的外殼上涂上標(biāo)志,其標(biāo)志方法有直標(biāo)法和色環(huán)標(biāo)志法兩種。小型固定電感器電感量的數(shù)值、單位通常直接標(biāo)注在外殼上,也有的采用色環(huán)標(biāo)志法。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用目前,我國(guó)生產(chǎn)的固定電感器一般采用直標(biāo)法,而國(guó)外的電感器常采用色環(huán)標(biāo)志法。(1)直標(biāo)法。直標(biāo)法是指將電感器的主要參數(shù),如電感量、誤差值、最大直流工作電流等用文字直接標(biāo)注在電感器的外

殼上。電感器直標(biāo)法的讀識(shí)如圖3.13所示。其中,最大工作電流常用字母A、B、C、D、E等標(biāo)注,字母和電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3-2所示。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.13-小型固定電感器直標(biāo)法的讀識(shí)第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用(2)色標(biāo)法。色標(biāo)法是指在電感器的外殼涂上各種不同顏色的環(huán),用來(lái)標(biāo)注其主要參數(shù)。如圖3.14所示,最靠近某一端的第一條色環(huán)表示電感量的第一位有效數(shù)字,第二條色環(huán)表示第二位有效數(shù)字,第三條色環(huán)表示10n倍乘數(shù),第四條表示誤差。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.14小型固定電感器色標(biāo)法的讀識(shí)第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用3.1.5電感器的測(cè)量1.外觀結(jié)構(gòu)檢查在測(cè)量和使用電感器之前,應(yīng)先對(duì)電感器的外觀、結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)的檢查,主要是觀察外形是否完好無(wú)損,磁性材料有無(wú)缺損、裂縫,金屬屏蔽罩是否有腐蝕氧化現(xiàn)象,線圈繞組是否清潔干燥,導(dǎo)線絕緣漆有無(wú)刻痕劃傷,接線有無(wú)斷裂,鐵心有無(wú)氧化等。對(duì)于可調(diào)節(jié)磁心的電感器,可用螺絲刀輕輕地轉(zhuǎn)動(dòng)磁帽,旋轉(zhuǎn)應(yīng)既輕松又不打滑,但應(yīng)注意轉(zhuǎn)動(dòng)后要將磁帽調(diào)回原處,以免電感量發(fā)生變化。對(duì)于多股線圈,檢查時(shí)應(yīng)細(xì)心觀察接頭處的多股線是否每根都集合在一起并焊牢,否則會(huì)引起線圈Q值的下降。通過(guò)這些外觀檢查,并判斷基本正常后,再用萬(wàn)用表和專用儀器作進(jìn)一步的測(cè)量。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用2.用萬(wàn)用表測(cè)量電感器的直流電阻值及電感量電感器線圈的直流阻值可用公式R

=ρL/S

來(lái)表示,式中的ρ為導(dǎo)線的電阻率,L

導(dǎo)線的長(zhǎng)度,S

為導(dǎo)線的截面積。若已知各參數(shù)值,根據(jù)計(jì)算可得電阻值。在各參數(shù)值未知的情況下,可適當(dāng)選擇萬(wàn)用表的歐姆擋來(lái)測(cè)量線圈的直流電阻,測(cè)量方法如圖3.15(a)所示。若測(cè)量出的阻值為無(wú)窮大,說(shuō)明內(nèi)部線圈已開(kāi)路,電感器已損壞;若測(cè)量出一定的阻值且在正常范圍內(nèi),說(shuō)明此電感器正常;若測(cè)量出的阻值偏小或阻值為零,說(shuō)明導(dǎo)線的匝與匝(或?qū)优c層)之間有局部短路或完全短路。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用在測(cè)量電路板上的電感器時(shí),應(yīng)注意將電感器與外電路斷開(kāi),以免外電路的元器件與線圈起串、并聯(lián)作用,引起測(cè)量誤差。用帶電感刻度線的萬(wàn)用表(如U-101型)將10V交流輔助電源和被測(cè)電感器串聯(lián)后,接在萬(wàn)用表的“10V”擋上,如圖3.15(b)所示,在萬(wàn)用表的刻度盤(pán)上便可直接讀出電感量的數(shù)值。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.15萬(wàn)用表測(cè)量電感器的電阻和電感量第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用3.用電流電壓法測(cè)量電感值如圖3.16所示,LX

表示待測(cè)電感,r

表示電感等效電阻,R為串接的一個(gè)測(cè)量電阻,取R?r。將信號(hào)發(fā)生器輸出電壓Ui

的頻率調(diào)在50Hz。用萬(wàn)用表測(cè)出電阻R

兩端交流電壓UR

的有效值,則流過(guò)R、LX

的交流電流有效值為第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.16用電流電壓法測(cè)量電感電路第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用如果R

取3.14kΩ,調(diào)節(jié)信號(hào)源輸出電壓,使UR

等于10V,代入上式得此時(shí)被測(cè)線圈的電感量與線圈兩端電壓降的數(shù)值恰好相等。例如,當(dāng)測(cè)定的ULr等于4.5V時(shí),被測(cè)電感量LX

為4.5H。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用4.用諧振法測(cè)量電感值在前面圖3.1的并聯(lián)諧振電路中,設(shè)被測(cè)電感線圈L

用LX來(lái)表示,取C

=0.5μF,R=1kΩ,信號(hào)發(fā)生器的頻率預(yù)置為10~30kHz,將幅值調(diào)至3V,然后逐漸調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率,并用示波器測(cè)出回路的諧振頻率f0,則被測(cè)電感可根據(jù)下式求出第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用5.用Q表測(cè)量電感值和Q

值Q

表是檢測(cè)電感器的電感量和品質(zhì)因數(shù)Q

值的專用儀器,它可直接測(cè)量0.1μH~100mH的電感量。6.電感器的常見(jiàn)故障電感器的常見(jiàn)故障有以下四種:一是線圈斷路,這種故障是由于線圈脫焊、霉斷或扭斷引起的,通常出現(xiàn)在線圈引出線的焊接點(diǎn)處或彎曲的部位;二是線圈發(fā)霉,導(dǎo)致線圈Q值的

下降;三是線圈短路,這種故障多是由于線圈受潮后使導(dǎo)線間絕緣性降低而造成漏電引起的;四是線圈斷股,采用多股導(dǎo)線繞制而成的線圈很容易發(fā)生斷股,尤其是在引出線的焊接處。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用7.電感器的代換電感器一旦損壞,就必須進(jìn)行更換。更換時(shí),應(yīng)首先考慮兩者的電感量是否一致。在沒(méi)有相同電感量的電感器進(jìn)行替代的情況下,應(yīng)根據(jù)電路對(duì)電感器的要求,選擇電感量處在允許誤差范圍內(nèi)的電感器進(jìn)行代換。一般情況下,固定電感器可用可變電感器進(jìn)行代換。代換時(shí),只要將可變電感器的電感量調(diào)整到原固定電感器的電感量即可。同時(shí),要注意考慮管腳的安裝尺寸、外形尺寸等問(wèn)題。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用總之,在選擇電感器進(jìn)行代換時(shí),最好選擇同型號(hào)、同參數(shù)的電感器進(jìn)行代換。如沒(méi)有同型號(hào)的電感器,可考慮用電感量、品質(zhì)因數(shù)值、外形、安裝尺寸(特別是對(duì)管腳有固定尺寸要求的電感器)相同或相近的電感器來(lái)代換,最后再考慮對(duì)電感器進(jìn)行修復(fù)。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用8.互感器的測(cè)量測(cè)量互感器時(shí),也可以用電流電壓法,其測(cè)量原理如圖

3.17所示。將第一個(gè)線圈L1接入角頻率為ω

的電流電路中,并用電流表測(cè)量流過(guò)它的電流I1,在第二個(gè)線圈L2

的兩端接上測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U2

的電壓表,因此電動(dòng)勢(shì)所以第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.17用電流電壓法測(cè)量互感的電路第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用電流電壓法也可以用兩次決定線圈電感的方法測(cè)量互感,即在線圈順接和反接的情況下測(cè)量串聯(lián)的被測(cè)電感線圈的總電感,如圖3.18所示。在線圈順接時(shí),互感電動(dòng)勢(shì)與自感電動(dòng)勢(shì)同相,總電感為最大,即在線圈反接時(shí),互感電動(dòng)勢(shì)與自感電動(dòng)勢(shì)反相,總電感為最小,即兩式相減,得到第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用應(yīng)當(dāng)注意,耦合度與頻率將會(huì)影響M

的測(cè)量精確度。耦合強(qiáng)時(shí),Lmax-Lmin的差值是很小的,測(cè)量M

的精確度降低。隨著頻率的升高,由于線圈的寄生電容和線圈間電容的影響將會(huì)使測(cè)量誤差增大。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.18兩次決定電感法測(cè)量互感電路第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用3.2

Q表及其應(yīng)用Q

表是用于測(cè)量高頻電感或諧振回路的Q

值、電感器的電感量和分布電容量、電容器的電容量和損耗角正切值、電工材料的高頻介質(zhì)損耗等參數(shù)的專用儀器。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用1.基本組成QBG-3B型Q表的基本組成如圖3.19所示,主要包括信號(hào)源、測(cè)量回路、Q值指示器和電源4個(gè)組成部分。圖3.19

Q表基本組成原理框圖第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用2.面板各主要部分的作用在圖3.20中標(biāo)出了QBG-3B型Q

表面板各控制部件的作用。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用3.QBG-3B型Q表技術(shù)性能第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用4.使用方法將儀器水平放置在工作臺(tái)上;對(duì)定位指示和Q值指示進(jìn)行機(jī)械調(diào)零;將“定位粗調(diào)”旋鈕向減的方向旋到底,“定位零位校直”旋鈕和“Q值零位校直”旋鈕置于中心偏右位置,微調(diào)電容器調(diào)到零;接通電源(220V,50Hz);開(kāi)通電源后,預(yù)熱3~5min以上,待儀器穩(wěn)定后,分別調(diào)節(jié)

“定位零位校直”旋鈕和“Q值零位校直”旋鈕,使定位指示器和Q值指示器指到零位,即可進(jìn)行測(cè)試;第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用將被測(cè)電感線圈連接到電感測(cè)試接線柱上;估計(jì)被測(cè)件的L值,按電感-諧振頻率對(duì)照表確定諧振頻率,再根據(jù)諧振頻率確定頻率調(diào)整范圍。確定諧振頻率選擇范圍波段按鈕的擋位后,再調(diào)整頻率調(diào)節(jié)旋鈕,使諧振頻率指示在對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)上;將Q值范圍按鈕置于適當(dāng)?shù)膿跷簧?調(diào)節(jié)定位粗調(diào)和定位細(xì)調(diào)旋鈕,使Q值定位表指針指到Q×1處;調(diào)節(jié)主調(diào)電容刻度盤(pán)和微調(diào)旋鈕,使測(cè)量回路諧振,此時(shí)Q表的指示值為最大,由Q值指示表頭讀出的數(shù)值即為被測(cè)線圈的Q值,而從主調(diào)電容刻度盤(pán)上讀出的電感值就是被測(cè)線圈的電感量。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.20

QBG-3型Q表面板示意圖第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用5.使用時(shí)的注意事項(xiàng)被測(cè)件與測(cè)試電路接線柱之間的連接線應(yīng)該盡量短和足夠粗,并要接觸良好可靠,以減少因接線電阻和分布參數(shù)所帶來(lái)的測(cè)量誤差。每次測(cè)量之前一定要先調(diào)零,調(diào)零時(shí)應(yīng)短接LX

的兩端。

(3)調(diào)節(jié)振蕩頻率和電容量時(shí),若刻度已調(diào)到最大或最小,就不要繼續(xù)再用力調(diào),從而避免損壞儀器。被測(cè)件不要直接擱在面板頂上,必要時(shí)可使用低損耗的絕緣材料(如聚苯乙烯等)做成的襯墊物。不要把手靠近被測(cè)件,以免因人體感應(yīng)的影響而造成測(cè)量誤差。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用6.用Q表測(cè)量電感L1)Q表的基本原理諧振法測(cè)量電路如圖3.21所示,是由LC

組成的串聯(lián)諧振回路。其中,US

是一個(gè)內(nèi)阻極低的信號(hào)發(fā)生器,VC

是高阻抗電壓表。若調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的頻率,使LC回路諧振,此時(shí)的VC

指示值為最大,即第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.21諧振法測(cè)量電路第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.22是Q表的工作原理圖,它由高頻信號(hào)發(fā)生器和測(cè)試回路組成。圖中①、②端是外接電感接線柱;③、④端是外接電容接線柱,在此兩端已并聯(lián)有標(biāo)準(zhǔn)電容CN,即面板上的主調(diào)電容C"N

和微調(diào)電容C″N

,其值可由刻度盤(pán)上直接讀出。③、④端之間的電壓UC可由面板上的Q

值指示器(電壓表)讀出,根據(jù)Q

值指示器的讀數(shù)是否達(dá)到最大值就可判別回路是否已經(jīng)達(dá)到諧振狀態(tài);R1、R2

是測(cè)試回路輸入信號(hào)的分壓電阻,它們由寬頻帶低阻值純電阻構(gòu)成,通常R2

值極小(在0.01至0.1Ω

之間),為L(zhǎng)C

諧振回路提供一個(gè)低內(nèi)阻信號(hào)源,第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用以保證接入不同LX

、CX

時(shí),Ui

基本維持不變;定位指示器是用來(lái)指示高頻信號(hào)發(fā)生器經(jīng)耦合線圈加到測(cè)試回路的輸出電壓,調(diào)節(jié)面板上的“定位粗調(diào)”和“定位細(xì)調(diào)”旋鈕就可控制發(fā)生器的輸出電壓幅度;信號(hào)發(fā)生器的頻率可通過(guò)面板上的“頻段選擇”開(kāi)關(guān)和“頻率刻度盤(pán)”所對(duì)應(yīng)的旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié),其值亦可由刻度盤(pán)上直接讀出。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用2)用Q表測(cè)量線圈的電感量由圖3.22可知,只要將待測(cè)線圈LX接入①、②端之間,再選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)男盘?hào)頻率f0

之后,利用Q表內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)電容C"N和C″,即調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)電容C

=C"+C″的粗調(diào)和微調(diào)旋鈕,N

N

N

N使串聯(lián)回路諧振,則有第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.22

Q表原理示意圖第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用表3-3為電感-諧振頻率對(duì)照表,在測(cè)量電感時(shí),應(yīng)先預(yù)估被測(cè)電感值,根據(jù)該電感值可在表3-3中選擇與之對(duì)應(yīng)的固定諧振頻率,然后調(diào)整信號(hào)源的輸出頻率使其與該頻率相同,再調(diào)整諧振回路的電容值使測(cè)量電路諧振,此時(shí),Q值指示器的讀數(shù)應(yīng)達(dá)到最大值,從電感指示刻度盤(pán)上可直接讀出被測(cè)的電感值LX

。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用3)用Q

表測(cè)量線圈的Q

值用Q

表測(cè)量線圈Q

值有兩種方法:一是直接法,二是間接法。所謂直接法,就是LC串聯(lián)回路諧振時(shí),電容(或電感)兩端的電壓UC

等于輸入電壓Ui

的Q

倍。只要直接測(cè)出UC

和Ui,即可求出Q

值。為此,在圖3.22中,只要將LX

接入①、②端,再選擇適當(dāng)?shù)念l率f0,調(diào)整CN

使回路諧振,記下諧振時(shí)的UC

和Ui,從而求得回路的Q=UC/Ui。同樣,為了省去繁瑣的計(jì)算,在實(shí)際的Q表中,可使Ui保持一個(gè)固定的常數(shù),如在QGB-3B型Q

表中,使Ui=10mV,則回路的Q值就可直接根據(jù)電容兩端的電壓UC的大小來(lái)刻度。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用QBG-3B型Q

表面板上的定位調(diào)節(jié)旋鈕和定位指示器就是用來(lái)調(diào)節(jié)和監(jiān)視Ui是否保持一個(gè)常數(shù)的裝置。而Q

值指示器就是UC

的電壓表,并按Q

值進(jìn)行刻度,所以由Q

表可直接讀出Q值。用直接法測(cè)Q值的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、迅速。但由于UC

和Ui是由兩只不同的電壓表讀數(shù),兩只電壓表的精度差異必然會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差。當(dāng)不能對(duì)兩只電壓表進(jìn)行精確的校準(zhǔn)時(shí),也可用間接法來(lái)測(cè)量回路的Q

值。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.23-Q值變化示意圖第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.24是QBG-3型Q表面板示意圖,其測(cè)量原理與QBG-3B型Q表大體相同。主要區(qū)別是諧振指示器采用了刻度盤(pán)指示,讀出的電感值要再乘以倍率。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用圖3.24

QBG-3型Q表面板示意圖第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用實(shí)訓(xùn)3.2電感應(yīng)用電路的測(cè)試1.實(shí)訓(xùn)目的熟練掌握電感元件的識(shí)別與測(cè)量方法。熟練掌握基本儀器儀表(萬(wàn)用表、Q表、示波器、信號(hào)源)的功能和使用方法。進(jìn)一步了解分析和測(cè)量諧振電路的基本方法和步驟。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用2.實(shí)訓(xùn)設(shè)備與器件實(shí)訓(xùn)設(shè)備:低頻信號(hào)源1臺(tái),交流微安表1塊,QBG-3B型Q表1臺(tái),示波器1臺(tái)。實(shí)訓(xùn)器件:電阻元件,電感元件,電容元件。

3.實(shí)訓(xùn)電路與說(shuō)明在圖3.25所示的橋式電感測(cè)量電路中,分別由R1、R2、R0、R3、LX

、Rn、Cn

構(gòu)成電橋的四個(gè)橋臂。用低頻信號(hào)源提供交流電,用微安表G(或萬(wàn)用表)測(cè)量A、B間的電流。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用當(dāng)調(diào)節(jié)電源頻率(或橋臂電阻及電容)時(shí),可使微安表指示的電流值為零(理想狀態(tài)),此時(shí),電橋的工作狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。由于其中三個(gè)橋臂均為純電阻,故在電橋平衡時(shí),包含有被測(cè)電感LX的橋臂也必為純電阻性的。由實(shí)訓(xùn)3.1可知,對(duì)

于RLC串聯(lián)電路來(lái)說(shuō),只有當(dāng)該電路工作在諧振狀態(tài)時(shí),才表現(xiàn)為純阻性。也就是說(shuō),調(diào)節(jié)橋臂電阻及電容(或電源頻率),使該橋臂工作在諧振狀態(tài)時(shí),該橋臂呈現(xiàn)為純阻性,若該橋臂電阻與其他橋臂電阻之間滿足公式第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用時(shí),電橋就一定會(huì)工作在平衡狀態(tài),而電橋一旦平衡,流過(guò)微安表的電流應(yīng)為零(理想狀態(tài)下)。此時(shí)由LX

、Rn、Cn

所構(gòu)成的這一橋臂各參數(shù)之間應(yīng)滿足公式且可見(jiàn)只要已知電阻、電容及信號(hào)源頻率就能方便地計(jì)算出電感LX

的值。第3章電感元件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用4.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟(1)按圖3.25接線,設(shè)R1=R2=Rn=100Ω,R0=50Ω,R3-為0~100Ω

可調(diào)電阻,LX

=5.6mH,可變電容用Cn=0.1μF的瓷片電容替代。首先用Q表測(cè)出電感LX

的電感值,并與標(biāo)示值相對(duì)照。將信號(hào)源輸出的US

幅值調(diào)到3V,頻率調(diào)到1