铁心电感器又称为扼流圈、电抗器或电感器，在电子设备中应用极为广泛，品种也很繁多。通常，铁心电感器可分为电源滤波扼流圈、交流扼流圈(包括电感线圈)和饱和扼流圈三种，而以前两种用量最多。

中文名：铁心电感

外文名：ironcoreinduCTance

别名：扼流圈、电抗器或电感器

所属学科：物理

分类：电源滤波、交流和饱和扼流圈

电源滤波扼流圈

电源滤波扼流圈用于平滑整流后的直流成分，减小其波纹电压，以满足电子设备对直流电源的要求。

电源滤波扼流圈的主要技术指标为： 电感量、直流电压降。电感量由所要求的波纹系数，在进行整流器和滤波器计算时确定；直流电压降影响整流器输出电压和负载调整率。

通过电源滤波扼流圈线圈的电流包括直流和交流两部分，并以直流电流为主要成分。在扼流圈铁心中存在着交直流两种磁化场，其中直流分量是主要部分。

根据滤波器的种类，电源滤波扼流圈可分为电感输入式和电容输入式两种。电感输入式滤波扼流圈具有较高的波纹电压，铁心中交流磁感应强度一般在0.1T以上；电容输入式滤波扼流圈具有较低的波纹电压，铁心中交流磁感应强度一般在0.1T以下。

电源滤波扼流圈的电感量随着直流磁化电流的增加而降低，这是由于随着直流磁化电 流的增大，铁心越来越达到饱和状态。在扼流圈铁心磁路中引入非磁性间隙可以减小电感 随直流磁化电流增大而产生的下降量，对应于给定的直流磁化电流，具有一个最佳的非磁性间隙，相应于这个最佳间隙，电源滤波扼流圈可获得最大的电感值。

交流扼流圈

交流扼流圈用于交流回路中，作为平衡、镇流、限流和滤波等感性元件来使用。

交流扼流圈工作于交流状态，无直流磁化，类似于单线圈变压器。其电磁过程与变压 器的区别是： 在变压器铁心中的磁感应强度的确定取决于外施电压，与实际的负载电流无 关；对大多数交流扼流圈来说，铁心中磁感应强度的确定取决于负载电流，而与电路的外施电压无关。

交流扼流圈的电感量随交流磁场的变化而变化，而且是非线性的，只有在铁心未达到饱和时，变化才近似线性，这时，电感随交流磁场的增大而增大。在交流扼流圈铁心中插入非磁性间隙将减小其电感量，但电感随磁场的变化量也同时减小，因此变化非磁性间隙 的大小可调节电感值。当铁心中非磁性间隙增大至一定值时，在磁场变化时，电感将基本保持不变，这时的交流扼流圈将具有线性的伏安特性。大多数交流扼流圈都具有接近于线 性的伏安特性。

交流扼流圈的主要技术指标是，在某一交流电流 (固定的或有一定变化范围的)作用 下的电感值。对某些工作于高频的交流扼流圈，品质因数Q也是一个重要的技术指标。

电感线圈

电感线圈多数用于高频电路中，如滤波器用电感线圈，振荡回路电感线圈，陷波器线圈，高频扼流圈，匹配线圈，噪声滤波线圈等。多数电感线圈工作于交流状态，因此，它 属于交流扼流圈范畴，是交流扼流圈的一个分支。

电感线圈的铁心以铁氧体磁芯使用最多，也有采用钼坡莫粉末磁芯，铁粉芯，铝硅铁粉芯，非晶或超微晶粉末磁芯及精密软磁合金等。

电感线圈的主要技术指标为电感量和品质因数。在某些场合，对电感的温度稳定性也 有一定的要求。

饱和扼流圈

饱和扼流圈用于稳定和调压线路中，通过调节电路中的感抗来达到稳定或调节电压的 目的。饱和扼流圈至少有两个绕组，一个绕组(工作绕组) 接入调节交流电路，另一个绕 组(控制绕组) 接入直流电路。和电源滤波扼流圈及交流扼流圈不同，饱和扼流圈铁心应 是无气隙的。

饱和扼流圈铁心中存在着交直流两种磁化状态，而且交流成分很大，由于铁心磁化曲 线的非线性，工作绕组中电流波形是失真的，这在接近铁心饱和时特别明显。

饱和扼流圈的主要技术指标是： 电感量调节范围或输出电压调节范围，负载功率的最 大值与最小值，控制电流(功率) 的最大值与最小值，功率因数最小值等。

由于可控硅调压装置、磁性调压器、可调稳压变压器的技术发展，饱和扼流圈应用范 围逐步缩小，只有在大功率或特殊要求场合才使用，为此，本手册将不加详述 。

基本计算式

铁心电感器线圈中通以交流电流后，所产生的磁通分为两部分： 一部分是通过铁心磁 路(包括在铁心磁路中插入非磁性气隙) 的主磁通，另一部分是通过线圈与铁心柱间空隙 的漏磁通。根据电感的基本定义，我们将主磁通产生的电感称为主电感

，将漏磁通产生 的电感称为漏电感

。铁心电感器的电感量L1应为这两部分电感之和，即

在多数情况下，

，故

除特殊情况，一般只需计算其主电感。

铁心中无气隙时的电感计算

铁心电感器铁心中无气隙时，其漏电感可忽略不计，电感量按下式计算

式中：L——电感量(H)；

——铁心交流磁导率；

N——线圈匝数；

——铁心有效截面积(cm²)；

——铁心平均磁路长度 (cm)。

铁心交流磁导率

随铁心材料、铁心型式(尺寸)、工作磁感应强度

或磁场强度

及工作频率f而变化。图1所示为铁心材料采用1J79坡莫合金、厚0.2mm的XE5 铁心在不同磁感应强度下的磁导率曲线。对一些电阻率很高的磁性材料，如铁氧体磁芯， 其磁导率在其允许工作频率范围内不随频率而变，图2所示。而对于粉末磁芯，如 钼坡莫合金、铝硅铁粉芯、羰基铁心等，在其允许的工作频率和磁场范围内，其磁导率基 本是恒定的。

由此可见，正确地确定铁心的磁导率是电感计算的基础。

图1 XE5型铁心磁导率曲线

图2 R2K铁氧体EE型磁芯磁导率曲线

交流磁导率

可通过测试不同磁性材料和型式的铁心在不同磁场强度 (或磁感应强度)、不同频率下的电感量L后，按下式算得

铁心中有气隙时的电感计算

铁心电感器中有气隙时，当忽略其漏电感，其电感量按下式计算

式中：

——铁心磁路中非磁性气隙长度(cm)。式(3) 又可改写为

式中：

——铁心的有效磁导率，按下式计算

当

时，式 (3) 具有足够的计算精度。

当

时，由于气隙磁通边缘扩散现 象(图3)，使气隙的导磁面积增大，气隙 的有效长度变短。为此必须计算气隙边缘磁通的影响。

图3 气隙磁通的扩散现象

考虑气隙磁通扩散后，气隙导磁面积

可按 下式近似计算

气隙的有效长度为

式中：

——考虑气隙磁通扩散后的气隙有效长度(cm)；

——铁心磁路中实际的气隙长度 (cm)；

——铁心有效截面积(cm2);

——考虑气隙磁通扩散后气隙导磁面积(cm²)。

此时，在按式(3)计算电感或按式(5)计算有效磁导率时，将

代替上述式中的

。

大气隙电感计算

当

时，由于气隙磁阻决定了铁心磁路中的整个磁阻，故电感量主要取决于 气隙长度。

1. 当忽略漏电感时的电感计算

式中：

——考虑气隙磁通扩散后的气隙有效长度(cm)。

2. 考虑漏电感影响时的电感计算

当漏电感不能忽略时，必须按以下公式计算漏电感

。

(1) 壳式或单线圈心式铁心电感器(图4) 漏电感按下式计算

式中：

——漏电感 (H)；

N——电感器线圈匝数；

——线圈绕线宽度 (cm)；

——洛氏系数；

——线圈漏磁等效面积(cm²)。

洛氏系数

按下式计算

式中：

——线圈总厚度(不包括内外层绝缘) (cm)；

——线圈与铁心之间隙(cm)。

线圈漏磁等效面积

按下式计算

式中：

——线圈平均匝长(cm)。

(2) 双线圈式铁心电感器(图5) 漏电感按下式计算

图4 壳式和单线圈心式铁心的漏感

图5 双线圈心式铁心的漏感

式中，

与

的计算可按式(10)和式(11)，但其中的

指每一个线圈的厚度 。

铁心电感器的主电感

按式(8)进行计算。

铁心电感器的电感L为