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第10章 基本电子组件和器件(2)

(3)电感线圈的选用。在低频电路中的电感主要用作滤波和镇流,要求电感量大,所以常用铁芯电感。在高频电路中的电感,有时和电容组成谐振回路,用来选择电台,有时用作高频滤波,要求线圈的Q值高,所以常用磁芯电感或空芯电感。在超高频电路中,磁芯的损耗已经不能忽视,为了解决电感量的调整问题,常用铜芯电感,利用高频电流在铜芯上产生的涡流来减小电感量,铜芯伸进线圈越多,电感量就越小,同磁芯的作用正好相反。电视机的微调就是利用可调的铜芯电感完成的。常用的线圈有以下几种:

①单层线圈:用绝缘导线一圈挨一圈地绕在纸筒或胶木骨架上。如晶体管收音机中波天线线圈。

②蜂房式线圈:如果所绕制的线圈,其平面不与旋转面平行,而是相交成一定的角度,这种线圈称为蜂房式线圈。而其旋转一周,导线来回弯折的次数,常称为折点数。蜂房式绕法的优点是体积小,分布电容小,而且电感量大。蜂房式线圈都是利用蜂房绕线机来绕制,折点越多,分布电容越小。

③铁氧体磁芯和铁粉芯线圈:线圈的电感量大小与有无磁芯有关。在空芯线圈中插入铁氧体磁芯,可增加电感量和提高线圈的品质因素。

④铜芯线圈:在超短波范围应用较多,利用旋动铜芯在线圈中的位置来改变电感量,这种调整比较方便、耐用。

⑤色码电感器:是具有固定电感量的电感器,其电感量标志方法同电阻一样以色环来标记。

⑥阻流圈(扼流圈):限制交流电通过的线圈称阻流圈,分高频阻流圈和低频阻流圈。

⑦偏转线圈:是电视机扫描电路输出级的负载,偏转线圈要求偏转灵敏度高、磁场均匀、Q值高、体积小、价格低。

4.变压器

(1)变压器的特性。变压器应用十分广泛,它既应用在电力工程中,又应用在无线电领域中。变压器常用字母B表示。两个互相靠近的线圈,通过磁场耦合,就构成了变压器。当初级线圈L1接上交流电源的时候,在铁芯中就会产生交变磁场,这个交变磁场在次级线圈L2两端就会感应出交流电压U2。如果在次级接上负载电阻,会有交流电流流过负载电阻。

变压器虽然能变换电压,但不能变换功率。在输入一定功率条件下,电压升高了,电流就要减小;电压降低了,电流就要增大。因此,变压器初、次级电流比等于初、次级圈数的反比:

i1i2=N2N1

变压器还能变换阻抗。如果在变压器次迎接负载阻抗Z2,这时从初级看去,就有等效阻抗Z1。变压器初、次级的阻抗比等于初、次级圈数平方比:

Z1Z2=N12N22

(2)变压器的种类。按冷却方式不同可分为:干式(自冷)变压器、油浸(自冷)变压器、氟化物(蒸发冷却)变压器。

按防潮方式可分为:开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。

按铁芯或线圈结构不同可分为:芯式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、壳式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、环型变压器、金属箔变压器。

按电源相数不同可分为:单相变压器、三相变压器、多相变压器。

按用途不同可分为:电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。

按照工作频率不同可分为:低频变压器、中频变压器和高频变压器。低频变压器又可以分成电源变压器和音频变压器。它们的工作频率一般在20赫到20千赫之间。

电源变压器是用来变换50赫交流电压的。音频变压器主要用作音频放大器的级间耦合和输出阻抗匹配。例如收音机的输入、输出变压器。动圈话筒中的阻抗变换变压器都属于音频变压器。

中频变压器又叫做中周,主要用在收音机的中频放大电路中,它既有阻抗匹配的作用,又同电容器组成谐振回路起选择中频信号的作用。一般收音机中频变压器的工作频率是465千赫,调频收音机和电视机的中频变压器的工作频率是10.7兆赫和31~37兆赫。高频变压器通常指收音机的磁性天线、电视机的输入回路等,工作频率一般在500千赫以上。图2-1画出了各种变压器的符号。图2-1变压器的符号(3)变压器的参数。

①电源变压器的特性参数。工作频率:变压器铁芯损耗与频率关系很大,故应根据使用频率来设计和使用,这种频率称工作频率。

额定功率:在规定的频率和电压下,变压器能长期工作,而不超过规定温升的输出功率。

额定电压:指在变压器的线圈上所允许施加的电压,工作时不得大于规定值。

电压比:指变压器初级电压和次级电压的比值,有空载电压比和负载电压比的区别。

空载电流:变压器次级开路时,初级仍有一定的电流,这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流(产生磁通)和铁损电流(由铁芯损耗引起)组成。对于50赫电源变压器而言,空载电流基本上等于磁化电流。

空载损耗:指变压器次级开路时,在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗,其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗(铜损),这部分损耗很小。

效率:指次级功率与初级功率比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大,效率就愈高。

绝缘电阻:表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。

②音频变压器和高频变压器特性参数。

频率响应:指变压器次级输出电压随工作频率变化的特性。

通频带:如果变压器在中间频率的输出电压为Uo,当输出电压(输入电压保持不变)下降到0.707Uo时的频率范围,称为变压器的通频带B。

初、次级阻抗比:变压器初、次级接入适当的阻抗Ro和Ri,使变压器初、次级阻抗匹配,则Ro和Ri的比值称为初、次级阻抗比。在阻抗匹配的情况下,变压器工作在最佳状态,传输效率最高。

5.扬声器

扬声器是一种常见的把音频电流转换成声音的电声组件,俗称喇叭。在电路中,扬声器常用字母Y表示。

(1)扬声器的特性与种类。扬声器的基本结构见图2-2。当音圈中通过音频电流的时候,由于磁场对电流的作用,音圈将按音频电流的频率作轻微振动,同时带动纸盆振动,发出声音。因此,它是把电信号变成声音的组件,所以它是一种电声组件。

常用扬声器按照磁铁的结构不同,可以分成内磁式和外磁式两种。①内磁式的磁体在音圈内,外面用软铁封起来,磁体对外界影响很小。磁体用铝镍钴合金制成,体积小,重量轻,磁性强,但价格较贵。②外磁式的磁体采用钡铁氧体制成,磁体呈环形,体积较大,重量较重。由于磁体外露,所以对外界有一定影响,但外磁式价格便宜,使用比较广泛。扬声器的符号和外形如图2-3所示。

图2-2图2-3(2)扬声器的主要参数。扬声器的主要参数有标称功率、阻抗和口径。

标称功率又叫额定功率,它是指扬声器长期工作时所能承受的电功率,瞬时超过额定功率1倍,扬声器是不会损坏的。

扬声器的阻抗是指音圈对400赫交流信号呈现的阻抗。当我们不知道音圈的阻抗的时候,可以测量音圈的直流电阻,直流电阻乘上1.4就近似等于音圈阻抗。

扬声器的口径是指扬声器的纸盆最大外径,一般来说,口径越大,额定功率也越大。近年来新型扬声器不断出现,同一种口径的扬声器,往往额定功率有好几种,选用时要特别注意。

我们测得扬声器音圈上的电压,就能够知道输入到扬声器上面的功率是否超过了它的额定功率。比如某个扬声器的额定功率是0.4瓦,测得扬声器音圈上的电压是2伏,扬声器阻抗是8欧,这时候扬声器实际承受的功率是:

P=U2Z=228=0.5(瓦)

从结果可以知道,扬声器实际承受的功率,超过扬声器的额定功率不很多,不会出现什么问题。

除了上述三个参数,扬声器的参数还有共振频率和指向性。

扬声器的输入阻抗是随频率而变化的,扬声器在低频段某一频率处,输入阻抗最大,这一频率称为共振频率fo,共振频率与扬声器的振动系统有关,振动系统质量越大,纸盆折环、定心支持越柔软,其共振频率就越低。

扬声器在不同方向上声辐射本领是不同的,表示这种性能的指标叫辐射指向性,指向性与频率有关,扬声器的辐射指向性随频率升高而增强,一般在250~300赫以下,没有明显的指向性。

6.耳机

耳机也是一种电声组件,从外形上区分有耳塞式和头戴式两种。它们的外形和符号如图2-4所示。在电路中,耳机常用字母EJ或R表示。图2-4耳机的外形和符号耳机由磁铁、线圈、振动膜片和外壳组成。当音频电流通过线圈的时候,磁铁的磁场就会随音频电流忽强忽弱地变化,振动膜片受到的吸力也随着变化,因而膜片产生了振动,从而发出声音。

随着立体声技术的发展,近年来出现了音质优良的动圈耳机。它同扬声器的结构基本相同。向两个耳机分别输入左、右声道的信号,听起来立体声效果非常逼真,而且不影响旁人。因此,高质量的动圈立体声耳机是个人欣赏立体声音乐的一种理想组件。

耳机有高阻和低阻之分。低阻耳机的阻抗在8~16欧之间,高阻耳机的阻抗在500欧以上。耳塞式耳机的阻抗有8欧、10欧、800欧、1500欧等多种。头戴式耳机的阻抗有2000欧、4000欧等多种。动圈式耳机阻抗有8欧、16欧两种。

一般耳机的额定功率都很小,动圈耳机的额定功率大一些。

7.继电器

继电器是控制电路里经常用到的一种组件。它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中。它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”,故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

(1)继电器的种类

①按继电器的工作原理或结构特征分为:

A.电磁继电器:利用输入电路内点路在电磁铁铁芯与衔铁间产生的吸力作用而工作的一种电气继电器。

a)直流电磁继电器:输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。

b)交流电磁继电器:输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。

c)磁保持继电器:利用永久磁铁或具有很高剩磁特性的铁芯,是电磁继电器的衔铁在其线圈断点后仍能保持在线圈通电时的位置上的继电器。

B.固体继电器:指电子组件履行其功能而无机械运动构件的,输入和输出隔离的一种继电器。

C.温度继电器:当外界温度达到给定值时而动作的继电器。

D.舌簧继电器:利用密封在管内,具有触电簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开、闭或转换线路的继电器。

a)干簧继电器:舌簧管内的介质为真空、空气或某种惰性气体,即具有干式触点的舌簧继电器。

b)湿簧继电器:舌簧片和触电均密封在管内,并通过管底水银槽中水银的毛细作用,而使水银膜湿润触点的舌簧继电器。

E.时间继电器:当加上或除去输入信号时,输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器。

a)电磁时间继电器:当线圈加上信号后,通过减缓电磁铁的磁场变化而后的延时的时间继电器。

b)电子时间继电器:由分立组件组成的电子延时线路所构成的时间继电器,或由固体延时线路构成的时间继电器。

c)混合式时间继电器:由电子或固体延时线路和电磁继电器组合构成的时间继电器。

F.高频继电器:用于切换高频、射频线路而具有最小损耗的继电器。

G.极化继电器:由极化磁场与控制电流通过控制线圈,所产生的磁场综合作用而动作的继电器。继电器的动作方向取决于控制线圈中流过的电流方向。

a)二位置极化继电器:继电器线圈通电时,衔铁按线圈电流方向被吸向左边或右边的位置,线圈断电后,衔铁不返回。

b)二位置偏倚继电器:继电器线圈断电时,衔铁靠在一边;线圈通电时,衔铁被吸向另一边。

c)三位置极化继电器:继电器线圈通电时,衔铁按线圈电流方向被吸向左边或右边的位置;线圈断电后,总是返回到中间位置。

H.热继电器:利用热效应而动作的继电器。

a)温度继电器:当外界温度达到规定要求时而动作的继电器。

b)电热式继电器:利用控制电路内的电能转变成热能,当达到规定要求时而动作的继电器。

I.光电继电器利用光电效应而动作的继电器。

②按继电器的负载分为:

A.微功率继电器:当触点开路电压为直流28伏时,触点额定负载电流(阻性)为0.1安、0.2安的继电器。

B.弱功率继电器:当触点开路电压为直流28伏时,触点额定负载电流(阻性)为0.5安、1安的继电器。

C.中功率继电器:当触点开路电压为直流28伏时,触点额定负载电流(阻性)为2安、5安的继电器。

D.大功率继电器:当触点开路电压为直流28伏时,触点额定负载电流(阻性)为10安、15安、20安、25安、40安……的继电器。

③按继电器的外形尺寸分类:

A.微型继电器:最长边尺寸不大于10毫米的继电器。

B.超小型微型继电器:最长边尺寸大于10毫米,但不大于25毫米的继电器。

C.小型微型继电器:最长边尺寸大于25毫米,但不大于50毫米的继电器。

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