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關(guān)于電感的品質(zhì)因數(shù)

Category : 知識(shí)分享     Date : 03/06/2024
電感的品質(zhì)因數(shù),通常稱為Q值,它是衡量電感器件性能的一個(gè)重要參數(shù)。它定義為電感器在某一頻率的交流電壓下工作時(shí),所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比。品質(zhì)因數(shù)的高低與線圈導(dǎo)線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗及鐵心、屏蔽罩等引起的損耗等有莫大關(guān)系。電感的Q值越高,意味著其損耗越小,效率越高,因此我們?cè)谧龀善冯姼袝r(shí)會(huì)希望Q值越高越好。



計(jì)算公式

Q=2π×電路中存儲(chǔ)的能量電路一個(gè)周期內(nèi)消耗的能量。 其中,ω 是電路諧振時(shí)的電源頻率,L代表是電感,R是串聯(lián)電阻,C則是電容。

品質(zhì)因數(shù)描述了回路的儲(chǔ)能與它一周耗能之比,并且品質(zhì)因數(shù)與通頻帶的寬窄是一對(duì)矛盾,呈現(xiàn)反比。在保證諧振點(diǎn)的情況下,如果需要寬一點(diǎn)的通頻帶,Q值越小越好;Q值越大,諧振的通頻帶就越窄,也就是包含的頻率范圍更窄。



Q值的高低的功用

過(guò)大的Q值,引起電感燒毀,電容擊穿,電路振蕩。

Q很大時(shí),將有VL=VC>>V的現(xiàn)象出現(xiàn)。這種現(xiàn)象在電力系統(tǒng)中,往往導(dǎo)致電感器的絕緣和電容器中的電介質(zhì)被擊穿,造成損失。所以在電力系統(tǒng)中應(yīng)該避免出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。相反的,而在一些無(wú)線電設(shè)備中,卻常利用諧振的特性,提高微弱信號(hào)的幅值。 

在某些應(yīng)用中,如阻波電路、吸收電路、選頻電路、陷波電路等,Q值越大越好,這是利用諧振電路在諧振時(shí)的頻率特性來(lái)實(shí)現(xiàn)特定功能。電感的品質(zhì)因數(shù)也與工作頻率有關(guān),一般的電感隨著頻率的變高其Q值也會(huì)增高,但超過(guò)某個(gè)極限頻率點(diǎn)后,換而言之超越臨界點(diǎn)后電感的Q值會(huì)陡然下降。

舉個(gè)例子 在設(shè)計(jì)寬帶濾波器時(shí),過(guò)高的Q值如果不采取其他措施,將使帶內(nèi)平坦度變壞。在電源退耦電路中,高Q值的電感和電容極容易產(chǎn)生自諧振狀態(tài),反而不利于消除電源中的干擾噪聲。然而,對(duì)于振蕩器,我們希望有較高的Q值,因?yàn)镼值越高,對(duì)振蕩器的頻率穩(wěn)定度和相位噪聲越有利。結(jié)論,電感Q值的大小取決于實(shí)際應(yīng)用,并不是說(shuō)數(shù)值越大就是越好。

電感Q值的提高往往受到一些因素的限制,如導(dǎo)線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗、鐵心和屏蔽引起的損耗以及高頻工作時(shí)的集膚效應(yīng)等。因此,線圈的Q值不可能做得很高,通常Q值為幾十至一百,最高也只有四五百。
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