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靠在一起色環(huán)電感之間的互感量

發(fā)布時間:2021-06-03 來源:卓晴 責任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】對于很靠近的兩個色環(huán)電感之間的互感進行實驗測量。發(fā)現(xiàn)了大體他們之間的互感系數(shù)在0.3左右。但令人感到奇怪的是,無論兩個色環(huán)電感相互的極性如何,互感總是正的。具體現(xiàn)象見博文內(nèi)容,但其中的道理何在呢?
 
§01 串聯(lián)色環(huán)電感
 
在昨天的 色環(huán)電感外部磁場泄露[1] 測試中,初步探討了使用色環(huán)電感作為天線放大器扼流圈負載的情況下,如何避免由于漏感引起的放大器磁耦合自激振蕩的情況。在留言區(qū)中 佟超 給出了 一個非常有趣的建議:那就是利用兩個色環(huán)電感局部電氣串聯(lián)在一起,但結(jié)構(gòu)上并聯(lián)在一起,并且極性相反,如此構(gòu)成一個局部準磁環(huán)的結(jié)構(gòu),可以大大減少外漏的磁場量,同時在一定程度上也提高了電感的電感量。下面通過具體測量來檢驗這種連接方式對于兩個電感最終的電感量、漏磁場的影響。
 
靠在一起色環(huán)電感之間的互感量
參與實驗的兩個色環(huán)電感
 
測試所使用的兩個色環(huán)電感的參數(shù),使用 NanoVNA[2] 測量電感在150kHz下的參數(shù):
 
 ◎ 電感1的參數(shù)(@150kHz): 
 
   電感(uH):4158.6
   串聯(lián)電阻(Ω):213.16
   品質(zhì)因子Q:18.39
 
 ◎ 電感2的參數(shù)(@150kHz): 
 
   電感(uH):4116.91
   串聯(lián)電阻(Ω):212.17
   品質(zhì)因子Q:18.29
 
1.電感串聯(lián)
  
將兩個電感進行串聯(lián),在空間上它們可以呈現(xiàn)不耦合(相距很遠),并行放在一起同相耦合和反向耦合。
 
(1)不耦合
 
 ◎ 串聯(lián)電感的參數(shù)(@150kHz): 
 
   電感(uH):8479.51
   串聯(lián)電阻(Ω):648.05
           品質(zhì)因子Q:12.33
 
靠在一起色環(huán)電感之間的互感量
兩個電感不耦合
 
(2)同相耦合
 
 ◎ 串聯(lián)電感的參數(shù)(@150kHz):
 
   電感(uH):11069.5
   串聯(lián)電阻(Ω):804.99
   品質(zhì)因子Q:12.96
 
靠在一起色環(huán)電感之間的互感量
兩個電感串聯(lián)同相耦合
 
(3)反向耦合
 
 ◎ 串聯(lián)電感的參數(shù)(@150kHz): 
 
   電感(uH):10501.16
   串聯(lián)電阻(Ω):579.53
   品質(zhì)因子Q:17.08
 
靠在一起色環(huán)電感之間的互感量
兩個電感串聯(lián),反向耦合
 
2.電感并聯(lián)
 
(1)不耦合
 
 ◎ 串聯(lián)電感的參數(shù)(@150kHz): 
 
   電感(uH):2029.75
   串聯(lián)電阻(Ω):75.46
   品質(zhì)因子Q:25.35
 
靠在一起色環(huán)電感之間的互感量
兩個電感并聯(lián)不耦合
 
(2)同相耦合
 
 ◎ 串聯(lián)電感的參數(shù)(@150kHz): 
 
   電感(uH):1617.11
   串聯(lián)電阻(Ω):66.48
           品質(zhì)因子Q:22.92
 
靠在一起色環(huán)電感之間的互感量
兩個電感并聯(lián),同相耦合
 
(3)反向耦合
 
 ◎ 串聯(lián)電感的參數(shù)(@150kHz): 
 
   電感(uH):1640.01
   串聯(lián)電阻(Ω):62.91
   品質(zhì)因子Q:24.56
 
靠在一起色環(huán)電感之間的互感量
兩個電感并聯(lián),反向耦合
 
3.結(jié)果總結(jié)
 
(1)電感測量表格
 
將上面的測量結(jié)果總結(jié)在下面的表格中。
 
靠在一起色環(huán)電感之間的互感量
 
(2)測量互感
  
根據(jù) 有互感的電感的串并聯(lián)[3] 考慮帶有互感的電感靠在一起色環(huán)電感之間的互感量串聯(lián),互感靠在一起色環(huán)電感之間的互感量 ,串聯(lián)的電感為:
 
靠在一起色環(huán)電感之間的互感量
 
串聯(lián)的電感為:
 
靠在一起色環(huán)電感之間的互感量
 
那么上面的測量結(jié)果來看,當兩個電感靠在一起的時候,無論是他們的極性是相同,還是相反,所獲得串聯(lián)電感都是增加的。同樣,對于并聯(lián),并聯(lián)在一起,如果耦合在一起對應(yīng)的電感也是降低了。因此,這里其中相互耦合M都是大于零的。
  
根據(jù)上面的測量值,可以測量在不同耦合下對應(yīng)的兩個電感之間的互感。串聯(lián)互感計算公式:
 
靠在一起色環(huán)電感之間的互感量
 
并聯(lián)互感計算公式:
 
靠在一起色環(huán)電感之間的互感量
 
靠在一起色環(huán)電感之間的互感量
 
可以看到放在一起的兩個色環(huán)電感,他們之間的互感總是大于零的。這一點是很奇怪的。他們之間的互感系數(shù)大體在0.3左右。
 
※ 總結(jié)討論 ※
 
通過實驗驗證了原來一直想知道的,當兩個色環(huán)電感靠近在一起他們之間的互感大體為0.3左右。令人想不到的是, 無論兩個電感的方向如何,他們之間的互感總是正的,而且大體在0.3左右。 。
 
靠在一起色環(huán)電感之間的互感量
靠近的兩個電感之間的磁場
 
關(guān)于為什兩個靠近的工字型的電感之間的互感總是正的?這一點還有點進一步的理解、探討。誰能告訴我其中的道理呢?
 
參考資料
 
[1]色環(huán)電感外部磁場泄露: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/116858591
[2]NanoVNA: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/116295857
[3]有互感的電感的串并聯(lián): https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/113498649
 
 
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