電感知識基礎 (踏入50萬瀏覽量第五文)

電感知識基礎

電感（Inductance）係導體嘅一種性質，當有電流流經一個線圈時，導體會產生電動勢底抗電流的增加，這個電感是自感（Self-inductance，用字母「L」表示）。由於電磁感應的關係，一個電路電流時會產生磁場，磁場又會令其他圈線產生電動勢，這個電感是互感（Mutual inductance，用字母「M」表示）。電感用方程式表達係：

其中，$$
{\displaystyle {\mathcal {E}}} =電動勢，$$
{\displaystyle L} =電感，$$
{\displaystyle i} =電流，$$
{\displaystyle t}=時間。

電感的國際單位係亨利（henry），符號：H，來自美國科學家約瑟·亨利的名字。1 享利為電路每秒內 1 安培電流的變化，會產生 1 伏特感應電動勢。

由於1H的單位是非常大的數值，因此mH或uH會比較常用。

甚麼是電感器?

有時稱為「電感器」，也會稱為「線圈」亦有稱為「鎮流器」這些名稱會因為用途而給予不同名稱，常用的圖案為「彈簧形」的電感器。 電感器與電阻器R、電容器C一樣，都是被動元件的重要組成部分，在電氣計算或電器產品中也是經常會出現。

電流通過一線拉直的電線時，將會以電線為中心而產生同心圓形狀的磁場，此時電線的圈數為1匝。如果將電線彎成中的「彈簧形」，電感器內部的磁通量將指向同一方向，而增強。透過調整圈數，可以產生與圈數成正比的磁場。這就是電感器的原理。 電流通過電感器會產生磁場；相反地，磁場變化則會產生電流。

導體主要是以銅來製造，主要原因便是有良好導電性之外，其價值也不算昂貴，其次是以價格平宜的鋁為材料。

一、磁測儀器、設備
　　常用的磁測儀器有：磁通計、特斯拉計（又稱爲高斯計）、磁測儀。磁通計用於測量磁感應通量，特斯拉計用於測量表面磁場強度或氣隙磁場強度，磁測儀用於測量綜合磁性能。所有儀器使用之前應仔細閱讀說明書，根據說明書的要求預熱，預熱之後按照說明書的要求進行操作。
二、應用特斯拉計（高斯計）測量
　　特斯拉計一般可用於測量磁性材料的表面磁場強度，具體而言就是測量表面中心部位的場強。
　　測量之前應根據說明書的要求進行預熱，然後檢查、調整零點，使得非測量狀態下的示值爲"0"。注意：在使用過程中一般不應調整霍爾電流。更換探頭時應根據探頭的說明在儀器熱態下調整霍爾電流，並在適當的部位標識霍爾電流參數值。可以經常檢查電流值，應爲規定的數值。
　　測量表場的方法無法準確獲得**的磁參數（如剩磁、矯頑力、磁能積），通常以上下限標樣的中心場資料作爲參考資料來進行合格判別。此種方法對N、M系列可用，對H以上系列準確度要差一些。一般而言可以按照下述公式計算不同尺寸（圓柱或圓片）的中心場：　　
　　　　　　　　　H=Br*K/√（1+5.28*K*K） 　　　　　　　　　　　　　　　（Gs） 　　　　　

      式中：Br--標稱剩磁
　　　　　K--圓柱、圓片的長徑比或方塊磁化方向與另二個方向中較短邊長之比。

               對於長寬相差較大的産品K=取向長度/SQR（長*寬）
　　　　  更準確的計算公式： 　　　　
　　　　　　　　　H=Br*K/√（1+（4+32/L）*K*K） （Gs）
　　　　　　　　　　　　　　L--方塊磁化方向的長度
　　　　　　　　　　　　　　32--探頭的測試係數參數（0.5*64）
　　　　特斯拉計探頭內霍爾片位置的確定：一般而言，霍爾片只有大約1*1~2*3平方毫米左右大小的面積，厚度約0.3~0.5毫米，且不在探頭的*前部，有時需要確定霍爾片的位置，可以採用如下的方法來判斷霍爾片的位置：將探頭在充磁産品的表面，此時特斯拉計示值不爲零，探頭一直向外側延伸探出，當特斯拉計示值爲零時即爲霍爾片的前邊部，用鉛筆或記號筆沿産品的外邊界線標記記號；將探頭向相反方向延伸（此時探頭只有一小部分接觸在磁體上），當特斯拉計示值爲零時在做記號，兩個記號的中位置即爲霍爾片的實際位置。確定霍爾片位置時應用直徑大於10~15毫米的産品。
　　　　特斯拉計的優點是可以測試大方塊不同位置的表場大小、小圓柱或圓片兩個端面的磁場大小，確定一塊（個）産品磁性能的一致性。
　　　　一、 應用磁通計測量
　　　　磁通計一般是直接測量探頭線圈的磁感應通量，使用較多的是配以霍姆赫茲線圈，此種方法多是與標準樣品進行比較，進而進行産品的合格性判定。
　　　　磁通計使用之前，一定要按照要求進行預熱，使用中要調整好積分漂移，使漂移量在規定的範圍之內。每次測量之前要重定清零，釋放掉積分電容的殘留電荷或漂移積分電荷。
　　　　當磁體的磁路閉合時，可以使用磁通計測量、計算剩磁，具體計算方法是：
　　　　　　　　　Br=Φ/N/S
　　　　　　　　　　式中： Φ--磁通量
　　　　　　　　　　　　　 N--線圈匝數
　　　　　　　　　　　　　 S--磁體橫截面積
　　　　應用磁通計進行産品的合格性檢驗時，被測樣品和線圈的相對位置一定要與"標準樣品的和線圈的相對位置"相同。如果産品的性能範圍有嚴格的要求，應保存上限性能的産品、下限性能的産品，以進行檢驗定標、檢驗。

　　二、 應用磁測儀測量
　　磁測儀測量的磁學資料相對較全，可以測量、記錄退磁曲線，獲得較爲齊全的磁學參數。詳細請參照設備的說明書，請恕這裏不做贅述。
　　異形産品的測量，有時需要製作特殊的工裝，測量時要進行特殊的計算，避免造成測量錯誤。具體參照磁測儀的說明或有關磁學的資料。
　　三、 具有不同使用溫度要求産品的測量
　　　　當産品有使用溫度要求的用戶，有磁測儀的可以採用先飽和充磁，再在規定的溫度之下烘烤或水煮、油煮，然後直接測試、記錄退磁曲線。當參數要求更多時可以由供應商提供産品測試曲線或通過第三方進行測試獲取有關參數，不建議用戶購置"溫度特性磁測儀"（因其價格較高，也不可能經常使用）。
　　四、 磁測量的有關特別說明
　　　（1）、由於釹鐵硼磁性材料固有的不可逆損失的存在，重復測試的結果一般要比**測試的性能可能偏低一些；
　　　（2）、成品測試之後，很難用施加反向磁場的方法徹底退磁，對於有些産品而言，充磁之後對産品的安裝可能帶來不便；
　　　（3）、被測樣品無法採用磁場的方式退磁，只能進行時效退磁，其他方法的熱退磁有可能對材料造成不佳影響；熱退磁對塗層也有極爲有害的影響；
　　　（4）、鍍鎳的産品，由於鎳是鐵磁性物質，對原産品的外在性能有降低作用，請客戶在産品的塗層選擇、性能選擇時加以考量。
　　　（5）、無論磁通計、特斯拉計都無法獲得完整的磁性能參數；
　　　（6）、測試時樣品及環境溫度應在23~25℃的範圍內，且測試報告應注明測試時的環境溫度。
　　　（7）、一般而言較薄的産品無論電鍍與否均較難直接測量各片的磁性能參數，但可採用前面介紹的方法用磁通計測量來測量剩磁，配合特斯拉計測量中心場可以較爲可靠地判定N、M系列產品的性能。
　　五、 關於充磁
　　在磁體長度接近充磁線圈的情況下充磁時，磁體的垂直中心位置應與充磁線圈的垂直中心位置重合，這樣才能保證磁體兩端磁場強度相等，保證充磁的對稱性減小由於充磁方法的原因造成磁體兩端表面磁場強度相等。
　　理論證明，充磁線圈兩端磁場強度是線圈的中心點的磁場強度是的1/2，在磁體接近充磁線圈的長度時，對於H、SH以上系列的産品有可能無法飽和充磁，當磁場強度不是足夠大時，即使時M、N系列的産品也無法飽和充磁。在一般情況下，充磁磁體的長度*好小於充磁線圈的2/3。
　　六、 關於磁體的易磁化方向（取向方向）的判定
　　　　對於正方形方塊、垂直軸向取向的圓柱都存在取向（易磁化方向）的識別問題，可以採用已充磁的産品或借用儀器進行識別，具體方法如下：
　　　　1）、用已充磁的産品進行識別：對於正方形方塊，由於材料的各向異性，磁籌是按取向方向排列，因而取向方向易於磁化，磁化之後異極相吸吸力較大，而非取向方向的吸力則小，以次來識別判定取向方向；檢測用的磁鐵應稍大一些，過磁體小時吸力大小差異不易判別；對於垂直軸向取向的圓柱，一般只能用已充磁的磁體進行檢測：用磁鐵吸圓柱表面，將圓柱吸起，與地面垂直的方向即爲取向充磁方向；
　　　　2）、利用GM800系列磁通計進行識別：可以在正方形材料上吸一塊磁鐵，磁鐵的方向與磁通線圈垂直，磁通值相對較大的一面爲取向面，與此面垂直的方向爲取向方向。

這條電源延長線上寫有Warning - Do not operate unless cord is fully uncoiled，為何有這個警告字眼呢？

電線本身由銅導體及絕緣膠皮組成，當只有銅時，它便只有電阻抗，但當也入絕緣膠皮後，它便形成電容性，因此亦增加了電容抗，而這條電線形成一個環時，它便會產生磁場，那管它是1000匝或是只有1匝，這時便會產生電感抗。（當然匝數愈多，磁場及電感抗便愈大）

其中一次真實案件，在第二間公司於3仔貨櫃碼頭進行保養時，某同事使用吸塵機清潔時，沒有把拖板輪的線全部拉出，在吸塵過程中該線路中的保護器件 - 微型斷路器MCB突然跳脫。原因便是3000多瓦的工業用吸塵機，再加上線圈上的磁場，製造了過載電流使其跳脫。

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