§01 串聯(lián)色環(huán)電感

 

在昨天的 色環(huán)電感外部磁場(chǎng)泄露[1] 測(cè)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(fù)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(gè)非常有趣的建議：那就是利用兩個(gè)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(gè)局部準(zhǔn)磁環(huán)的結(jié)構(gòu)，可以大大減少外漏的磁場(chǎng)量，同時(shí)在一定程度上也提高了電感的電感量。下面通過(guò)具體測(cè)量來(lái)檢驗(yàn)這種連接方式對(duì)于兩個(gè)電感最終的電感量、漏磁場(chǎng)的影響。

 

參與實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)色環(huán)電感

 

測(cè)試所使用的兩個(gè)色環(huán)電感的參數(shù)，使用 NanoVNA[2] 測(cè)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(gè)電感進(jìn)行串聯(lián)，在空間上它們可以呈現(xiàn)不耦合（相距很遠(yuǎn)），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

 

兩個(gè)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

 

兩個(gè)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

 

兩個(gè)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

 

兩個(gè)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

 

兩個(gè)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

 

兩個(gè)電感并聯(lián)，反向耦合

 

3.結(jié)果總結(jié)

 

（1）電感測(cè)量表格

 

將上面的測(cè)量結(jié)果總結(jié)在下面的表格中。

 

 

（2）測(cè)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串聯(lián)，互感 ，串聯(lián)的電感為：

 

 

串聯(lián)的電感為：

 

 

那么上面的測(cè)量結(jié)果來(lái)看，當(dāng)兩個(gè)電感靠在一起的時(shí)候，無(wú)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(duì)于并聯(lián)，并聯(lián)在一起，如果耦合在一起對(duì)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(cè)量值，可以測(cè)量在不同耦合下對(duì)應(yīng)的兩個(gè)電感之間的互感。串聯(lián)互感計(jì)算公式：

 

 

并聯(lián)互感計(jì)算公式：

 

 

 

可以看到放在一起的兩個(gè)色環(huán)電感，他們之間的互感總是大于零的。這一點(diǎn)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(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了原來(lái)一直想知道的，當(dāng)兩個(gè)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(wú)論兩個(gè)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。 。

 

靠近的兩個(gè)電感之間的磁場(chǎng)

 

關(guān)于為什兩個(gè)靠近的工字型的電感之間的互感總是正的？這一點(diǎn)還有點(diǎn)進(jìn)一步的理解、探討。誰(shuí)能告訴我其中的道理呢？

 

參考資料

 

[1]色環(huán)電感外部磁場(chǎng)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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