[科普中国]-等效电感值

等效电感值ESL (Equivalent Series Inductance )即等效电感参数。它和等效电阻(ESR)是电容的两个参数。一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、感抗，比较重要的是ESR等效串联电阻及ESL等效串联电感—这就是容抗的基础。此外，等效电感值可用于机电模型。

简介等效电感值ESL (Equivalent Series Inductance )就是等效电感参数。和ESR(等效电阻)是电容的两个参数。一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、感抗，比较重要的就是ESR等效串联电阻及ESL等效串联电感—这就是容抗的基础。早期的卷制电容经常有很高的ESL，而且容量越大的电容，ESL一般也越大。ESL经常会成为ESR的一部分，并且ESL也会引发一些电路故障，比如串联谐振等。但是相对容量来说，ESL的比例太小，出现问题的几率很小，再加上电容制作工艺的进步，已经逐渐忽略ESL，而把ESR作为除容量之外的主要参考因素了。

等效电感及电机线性模型

令两个电感电路电流的平均值相等，即ip = i¢p ，因此由式(21)、(26)可得等效电感

采用等效电感和等效电流后，电枢回路电压方程与电机系统运动方程可表示为

由式(28)、(29)可得基于等效电感的电磁式双凸极电机动态结构图，如图6 所示。图中， p p l T¢ = L¢ R为相绕组电磁时间。

比较图2、6 可见，采用等效电感后，电磁式双凸极电机动态模型发生了三个变化：①电磁时间Tl¢变为常数；②避免出现反电势磁阻分量epr；③电枢电流为等效直流电流。因此，双凸极电机的动态结构图大为简化，与直流电机动态结构图完全一样，从而大大简化了双凸极电机系统的分析与控制设计。

等效电感建模过程可简单总结如下：（1）首先由式(5)与(3)分别求取电感变化区间Dq与自感变化率k；（2）然后根据式(22)、(23)求取中间变量Lc+、Lc-；（3）再由式(27)计算等效电感L¢p ；即可构成式(28)、(29)或图6 所示的双凸极电机系统等效模型。

上述等效电感方法是基于图2所示的分段线性电感曲线，若考虑磁路的非线性，即电感不仅随角度变化，而且随绕组电流大小变化，这时仍可采用该方法。具体方法是：将电感特性用分段线性曲线族表示，一个电流值对应一条分段线性电感曲线，对每条分段线性电感曲线求取等效电感，因此可得随电流变化的等效电感曲线（单调变化），这时虽然较不考虑磁路非线性时复杂，但相对于同时考虑随位置与电流变化的电感曲线而言，仍然大大简化了仿真与控制设计。

相关研究电感作为电路中最基本的元器件之一,不仅可以和电容构成选频网络,也应用在无线电收发机的各个射频模块(滤波器,低噪声放大器,功率放大器,混频器,压控振荡器等)中,具有实现阻抗变换,反馈,调谐,滤波等功能。正是因为电感的作用非常大,应用十分广泛,所以对电感的研究必不可少1。

而随着集成电路越来越趋于微型化,电感的参数特征使其在集成时的尺寸与品质因数无法满足使用要求,因而人们研究有源电感来解决无源电感尺寸与品质因素方面的矛盾。所谓有源电感,就是利用有源器件,电阻和电容组成的有源网络来模拟电感。有源网络按工作原理的不同可以分为两大类,反馈放大器类型和阻抗变换器类型。而对于有源电感的研究大部分都是基于阻抗变换器类型。

设计有源电感电路的关键是回转器2。理想回转器是一个二端口网络,具有倒逆特性。倒逆特性是可以把一个电容回转成一个电感或者把一个电感回转成电容的特性。当输入为一正弦电压,负载阻抗是一个电容元件时,回转器将电容回转成电感,称为等效电感。

对2种典型电感电路进行理论计算,得到电路的等效电感,通过电路的等效电感及国家标准中的参考曲线得到的最小点燃电流值,与通过试验得到的最小点燃电流进行对比,得出用计算电路等效电感的方法来对电路进行本安评定具有可操作性,从而对电路的本质安全性能进行无试验评价。

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学