Главная / Полезная информация / Как измерить индуктивность катушки

Как измерить индуктивность катушки и проверить дроссель: мультиметр, LCR-метр, резонанс и постоянная времени

Опубликовано: 2026-11-09 · Интермера

Чтобы проверить катушку индуктивности, обесточьте схему, разрядите конденсаторы и измерьте сопротивление обмотки мультиметром. Исправная обмотка показывает малое сопротивление, близкое к значению из документации или к такой же исправной катушке. OL означает обрыв, а между обмоткой и сердечником или второй обмоткой у исправной детали тоже должно быть OL. Индуктивность и межвитковое замыкание мультиметр не покажет. Их измеряют LCR-метром, который выдает индуктивность L и добротность Q, или генератором с осциллографом: по резонансу с известным конденсатором L = 1 / (4π^2 f^2 C) или по постоянной времени L = τ(R + r).

Ниже - что ломается в катушках и дросселях, как читать показания мультиметра, как измерить индуктивность LCR-метром и тремя способами без него и как проверить катушку на плате. Калькулятор под оглавлением пересчитает показания осциллографа в индуктивность.

Что такое катушка индуктивности и дроссель и что в них ломается

Катушка индуктивности - это свернутый в спираль изолированный провод, часто на каркасе или сердечнике. Ее главный параметр - индуктивность L. Индуктивность измеряют в генри (Гн): индуктивность 1 Гн у цепи, в которой ток, меняющийся со скоростью 1 А в секунду, наводит ЭДС 1 В. На практике встречаются катушки от десятых долей микрогенри до десятков генри.

Индуктивность растет пропорционально квадрату числа витков и магнитной проницаемости сердечника. Ферромагнитный сердечник может увеличить ее в несколько тысяч раз. Катушки для подавления высокочастотных помех делают на ферритовых сердечниках, а катушки для сглаживания пульсаций промышленной и звуковой частоты - на сердечниках из электротехнической стали или пермаллоя.

Дросселем называют катушку, которая пропускает постоянный ток и низкие частоты и задерживает высокие. Сопротивление постоянному току у нее малое, а реактивное сопротивление XL = 2πfL растет с частотой. Дроссели гасят помехи, сглаживают пульсации, развязывают части схемы по высокой частоте, а в импульсных стабилизаторах накапливают энергию: такой дроссель называют накопительным. Отдельный вид - синфазный дроссель с двумя обмотками на одном сердечнике, его ставят во входные фильтры блоков питания. Дросселю, в отличие от контурной катушки, высокая добротность не нужна.

У реальной катушки кроме индуктивности есть сопротивление провода, потери в сердечнике и паразитная емкость между витками. Для проверки важны такие параметры:

Неисправности бывают такие: обрыв провода или вывода; замыкание обмотки на сердечник, экран или соседнюю обмотку; межвитковое замыкание, когда изоляция между соседними витками пробита; потеря индуктивности из-за насыщения или перегрева сердечника. Первые две мультиметр находит сразу, остальные - только приборами, которые измеряют индуктивность и потери.

Шаг 1. Мультиметр: обрыв, сопротивление обмотки и замыкание на сердечник

Начинайте с мультиметра: это быстро и безопасно для детали. Схему обесточьте и разрядите конденсаторы, потому что сопротивление и прозвонку измеряют только без питания. Порядок работы в режиме сопротивления подробно разобран в статье о том, как пользоваться мультиметром, а для катушки важны несколько деталей.

1. Включите режим сопротивления на нижнем диапазоне. Сомкните щупы и нажмите REL: кнопка вычтет сопротивление самих щупов, обычно 0,2-0,5 Ом. Для катушки из толстого провода это сравнимо с результатом.
2. Коснитесь щупами выводов катушки и не держите пальцами металлические наконечники: тело станет параллельным сопротивлением.
3. Сравните показание с документацией или с такой же исправной катушкой.
4. Переставьте один щуп на сердечник, экран или вывод второй обмотки. Между изолированными частями должно быть OL.

Сопротивление исправной обмотки малое. Маленькие катушки выпускают в корпусах, похожих на резисторы, и омметр легко отличает их от резисторов как раз по малому сопротивлению.

Режим прозвонки здесь мало что дает. На диапазоне 400,0 Ом мультиметр обычно пищит при 40 Ом и меньше, поэтому исправная катушка с малым сопротивлением звонится так же, как кусок провода. Звук подтверждает только, что провод цел, а про индуктивность и витки ничего не говорит.

Главное ограничение мультиметра - межвитковое замыкание. Если замкнулись несколько витков из сотен, сопротивление обмотки меняется на доли процента или единицы процентов: например, 3 витка из 300 - это около 1% (наша оценка). Такое отклонение теряется в допуске и в сопротивлении щупов. Индуктивность в режиме сопротивления мультиметр тоже не показывает: он измеряет постоянным током, а на постоянном токе катушка ведет себя почти как провод.

Синфазный дроссель проверяют как две катушки: сначала сопротивление каждой обмотки, затем сопротивление между обмотками, где должно быть OL. Обмотки такого дросселя создают для рабочего тока равные и противоположные поля, поэтому на практике их сопротивления удобно сравнить между собой.

Шаг 2. LCR-метр: индуктивность и добротность

LCR-метр подает на катушку переменное напряжение известной частоты, измеряет напряжение на ней и ток через нее. Отношение напряжения к току дает модуль импеданса, а сдвиг фаз позволяет разделить его на индуктивность и сопротивление потерь. Для катушек прибор обычно считает по последовательной схеме: индуктивность и сопротивление включены последовательно, как в реальной обмотке. На дисплее это пара Ls и Q или Ls и Rs.

Ручные LCR-метры обычно работают на частотах 100 Гц, 120 Гц, 1 кГц и 10 кГц, старшие модели - еще и на 100 кГц. Настольные приборы выходят за 100 кГц и часто умеют подмешивать к измерительному сигналу постоянный ток или напряжение. Чем отличаются последовательная и параллельная схемы замещения и как калибровать прибор, подробно разобрано в статье про LCR-метр. Для катушек коротко так: последовательную схему Ls выбирают при импедансе меньше 100 Ом, параллельную Lp - при импедансе больше 10 кОм. Перед измерением индуктивностей в единицы микрогенри делают калибровку Short, потому что провода сами дают до 0,5-1 мкГн.

Частоту выбирают близкой к рабочей: около 1 кГц для звуковых катушек, 10-100 кГц для высокочастотных дросселей. При этом частота должна быть намного ниже собственного резонанса катушки. Вблизи него импеданс становится в основном активным, а выше - емкостным, и прибор покажет индуктивность, которой нет. Собственную частоту изготовитель указывает в документации явно или как максимальную рабочую частоту.

Простые приборы пересчитывают импеданс в индуктивность целиком и точны, только если у катушки нет заметного активного сопротивления. Поэтому для дросселей из тонкого провода надежнее прибор, который показывает индуктивность вместе с добротностью. Например, настольный измеритель LCR Stanford Research Systems SR715 работает на частоте до 10 кГц, выводит на 5-разрядный дисплей L, C, R и Q или D с базовой погрешностью 0,2% и делает до 20 измерений в секунду. В нем можно задать пределы допуска для сортировки деталей.

Как LCR-метр находит межвитковое замыкание

Замкнутые витки работают как короткозамкнутая вторичная обмотка трансформатора. Короткозамкнутый виток вытесняет магнитное поле и уменьшает индуктивность: так латунным винтом подстраивают УКВ-катушки. Если у замкнутых витков заметное сопротивление, наведенный в них большой ток еще и создает потери. Поэтому у катушки с межвитковым замыканием на LCR-метре падают индуктивность и добротность (наш вывод). Надежнее всего сравнить L и Q с такой же исправной катушкой на одной и той же частоте и при одной температуре: индуктивность зависит от температуры, в основном через проницаемость сердечника.

Без LCR-метра, способ 1: резонанс с известным конденсатором

Если LCR-метра нет, индуктивность можно найти генератором синусоидального сигнала и осциллографом. Первый способ основан на резонансе. Катушка и конденсатор образуют колебательный контур, и на резонансной частоте их реактивные сопротивления равны. Резонансная частота f0 = 1 / (2π корень(LC)), отсюда индуктивность L = 1 / (4π^2 f^2 C).

Схема

Подключите конденсатор известной емкости параллельно катушке и подайте на получившийся контур синус от генератора через резистор. Осциллограф подключите к контуру. Сопротивление параллельного контура на резонансной частоте стремится к бесконечности, поэтому при плавном изменении частоты напряжение на контуре проходит через максимум. Частота этого максимума и есть резонансная частота.

Расчет и пример

Пример (наш расчет): конденсатор 10 нФ, максимум напряжения на частоте 50,3 кГц. Подставляем f = 50 300 Гц и C = 10 нФ в формулу и получаем около 1,0 мГн. Тот же расчет делает калькулятор выше.

Ограничения

Емкость конденсатора нужно знать точно, поэтому ее лучше заранее измерить. У катушки есть собственная паразитная емкость, и в контуре она складывается с емкостью конденсатора. С маленьким конденсатором частота резонанса окажется ниже, а расчет завысит индуктивность. На практике конденсатор берут намного больше паразитной емкости катушки, а частоту измерения держат намного ниже ее собственного резонанса (наш вывод).

Удобнее всего, когда генератор и осциллограф собраны в одном корпусе. Например, среди осциллографов Keysight InfiniiVision 1000X модели EDUX1002G и DSOX1102G имеют встроенный генератор WaveGen, а EDUX1002A и DSOX1102A - нет.

Без LCR-метра, способ 2: постоянная времени RL

Второй способ без LCR-метра использует переходный процесс. Если подать на последовательную цепь из резистора и катушки ступеньку напряжения, ток нарастает не сразу, а по экспоненте с постоянной времени τ = L / (R + r), где R - резистор, а r - сопротивление обмотки. За время τ напряжение на резисторе поднимается до 63% от конечного значения, а на катушке падает до 37%. Примерно через 5τ процесс заканчивается. Отсюда L = τ(R + r).

1. Соберите цепь: выход генератора - катушка - резистор R - общий провод.
2. Подайте прямоугольный сигнал. Его полупериод должен быть не короче 5τ, иначе ток не успеет установиться. Значит, частота сигнала - не выше 1/(10τ) (наш расчет).
3. Подключите осциллограф к резистору и измерьте время, за которое напряжение на нем поднимается от нуля до 63% от установившегося значения. Это и есть τ.
4. Сложите сопротивления: резистор, обмотку, измеренную мультиметром, и выходное сопротивление генератора - оно тоже стоит в цепи последовательно и указано в документации генератора. Умножьте сумму на τ.

Пример (наш расчет): резистор вместе с выходным сопротивлением генератора - 100 Ом, обмотка - 2 Ом, напряжение на резисторе дошло до 63% за 9,8 мкс. Индуктивность - 9,8 мкс, умноженные на 102 Ом, то есть около 1,0 мГн. Частота прямоугольного сигнала для такой катушки - не выше 10 кГц.

Резистор подбирают так, чтобы τ было удобно измерить на развертке осциллографа: чем меньше R, тем дольше процесс. Если сопротивление обмотки сравнимо с R, его обязательно учитывают, иначе результат будет занижен.

Без LCR-метра, способ 3: делитель напряжения на синусе

Третий способ опирается на реактивное сопротивление XL = 2πfL. Катушку включают последовательно с резистором и подают синус известной частоты. Осциллографом измеряют амплитуды напряжения на резисторе UR и на катушке UL. Чтобы оба замера делать относительно общего провода, резистор и катушку между замерами меняют местами: ток в последовательной цепи от этого не меняется.

Расчет такой (наш): ток I = UR / R; полное сопротивление катушки |Z| = UL / I; реактивное сопротивление XL = корень из (|Z|^2 - r^2), где r - сопротивление обмотки; индуктивность L = XL / (2πf). Если r намного меньше |Z|, им можно пренебречь.

Пример: частота 10 кГц, резистор 100 Ом, на резисторе 1 В, на катушке 6,28 В. Ток - 10 мА, |Z| = 628 Ом, индуктивность - около 10 мГн. Так удобно проверять дроссели на рабочей частоте схемы, но насыщения сердечника под рабочим током малый сигнал не покажет.

Как проверить катушку и дроссель на плате

Без выпаивания надежно проверяется только целость обмотки. Обесточьте плату и разрядите конденсаторы, затем измерьте сопротивление катушки. OL означает обрыв, малое сопротивление - что провод цел. Но параллельно катушке на плате могут стоять другие детали, и мультиметр покажет их общий результат, поэтому при сомнительном значении деталь выпаивают.

Индуктивность и добротность на плате не измерить: конденсаторы и другие элементы схемы образуют с катушкой общую цепь, и LCR-метр увидит ее целиком. Поэтому выпаивают хотя бы один вывод.

Два отказа не видны ни мультиметром, ни на малом сигнале. Первый - насыщение: с ростом тока магнитная проницаемость сердечника падает и индуктивность уменьшается, особенно у силовых дросселей около предельного тока. LCR-метр измеряет малым сигналом и насыщения не покажет, для такой проверки нужен прибор, который подмешивает к сигналу постоянный ток (наш вывод). Второй - перегрев феррита. У некоторых ферритов точка Кюри ниже 100°C, и выше нее индуктивность резко падает. Это обратимо: после остывания свойства сердечника возвращаются. Если дроссель в работе сильно греется, кроме номинала проверьте рабочий ток и температуру.

Сводная таблица способов проверки

Итог

• Сначала мультиметр: малое сопротивление, близкое к документации, значит обмотка цела; OL - обрыв; между обмоткой и сердечником должно быть OL.
• Прозвонка пищит и на исправной катушке, а межвитковое замыкание нескольких витков почти не меняет сопротивление.
• Индуктивность и добротность показывает LCR-метр на частоте, близкой к рабочей и намного ниже собственного резонанса; межвитковое замыкание снижает обе величины по сравнению с такой же исправной катушкой.
• Без LCR-метра: L = 1 / (4π^2 f^2 C) по резонансу, L = τ(R + r) по постоянной времени или L = XL / (2πf) по делителю на синусе.
• На плате надежно проверяется только целость обмотки, а индуктивность измеряют на выпаянной детали.