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  • 詳解變壓器漏感與氣隙大小的關(guān)系
    詳解變壓器漏感與氣隙大小的關(guān)系
  • 詳解變壓器漏感與氣隙大小的關(guān)系
  •   發(fā)布日期: 2018-11-14  瀏覽次數(shù): 10,005

    在逛論壇的時候,發(fā)現(xiàn)很多人對「變壓器漏感與氣隙大小的關(guān)系」理解不夠全面,因此想和大家深入交流一下。

     

    典型問題

    變壓器漏感與氣隙大小有什么關(guān)系?

    答案一:氣隙越大,漏感越大。

    答案二:氣隙越大,漏感越小,只是漏感占原邊感量的比重增大了。

    以上兩個答案孰對孰錯?歡迎大家回帖說說自己的看法。

     

    網(wǎng)友討論 


    蕁麻草

    先看這樣一個問題:

    假設(shè)初次級匝數(shù)不變,繞線方式不變,僅改變氣息長度,變壓器漏感與氣隙大小有什么關(guān)系? 

    A 錯的比較明顯

    B 前半句錯了,后半句對了

    C 隨著氣息的增大,漏感的大小變化既不是正相關(guān)關(guān)系,也不是負(fù)相關(guān)關(guān)系;但是,漏感占原邊感量的比重增大是肯定的。 



    設(shè):

    初級電感量 L1 (隨 air gap 增大而減小,減函數(shù))

    勵磁電感 Lm (隨 air gap 增大而減小,減函數(shù))

    則初級漏感 Llk=L1 - Lm (隨 air gap 增大,Llk 不確定)

     

    貼一組實測數(shù)據(jù):



     

    * 僅 air gap 長度為變量



    The length of air gap varies from 2mm to 10mm, the symbolic in above sheet is defined: 

    L1: Primary inductance

    L2: secondary inductance

    Lm: Magenetizing Inductance

    L11:Primary Leakage inductance

    L22:secondary Leakage inductance

    K:coupling coefficient

     


    學(xué)海游輪

    做實驗很費(fèi)時間,這點值得肯定。我想樓主提問的初衷應(yīng)該是,在一個很小的 gap 范圍內(nèi) (比如 0.3mm 到 0.4mm),我選擇任何一個感量 (比如 500uH 到800uH),都可以做成一個單端反激電源。但是我希望能在這樣的一個范圍內(nèi),取得一個漏感最小的 gap。

     


    作者分享 

    有外置諧振電感的,氣隙不會特別設(shè)計,滿足感量為主。對于利用漏感作為諧振電感的,一般會加擋墻或者分槽結(jié)構(gòu),故意拉大原副邊的距離來增大漏感。

     

    首先看看變壓器模型(不考慮電阻):



     

     

    當(dāng)短路副邊在原邊測試漏感的時候,測的其實并不是真正的原邊漏感。測到的漏感可以用下式表示:


     

     

    只有當(dāng) Lm>>Lk2 時,Lk=Lk1+n2Lk2隨著氣隙加大,Lm 是減小的,將不再滿足 Lm>>Lk2 這個條件,實測的 Lk 會受 Lm 的影響。 



    如果要得到 Lk1 和 Lk2 的值,可以短原邊測副邊漏感,然后聯(lián)立方程組,解出 Lk1 和 Lk2。

     

    說到測試漏感,不得不提到另一個重要參數(shù)——測試頻率。



    一般 LCR 表有 100Hz、120Hz、1K、10K、100K 這幾檔頻率,差一點可能最高就到 10K,也有高級的可以自由設(shè)置頻率。



    大家有一個共識是盡量在開關(guān)頻率測試,但設(shè)備所限或者存在諧振也會測不準(zhǔn),無法在開關(guān)頻率測試。以前看到一些規(guī)格書,變壓器的感量和漏感測試頻率為 1K 或者 10K,在我看來都不是很合理。

     

    下面為一組在不同頻率下的漏感實測數(shù)據(jù)。 



    100Hz 120Hz 1K 10K 100K 
    3.081m 2.861m 1.167m 29.85u 7.799u



    可見不同頻率對漏感的測試值影響有多大! 

    為什么會有這么大的差異?原因以及解決辦法是什么?

     

    首先,我們要清楚漏感到底測的是什么。 

    測試漏感時,不能忽略原邊和副邊的回路阻抗。副邊阻抗折算到原邊的總阻抗和漏感是串聯(lián)關(guān)系,阻抗是實部,漏感是虛部(Z=R+jwLk)。在低頻時由于虛部太小,Z 值主要反映的是阻抗;隨著頻率增加虛部在線性增加,最終達(dá)到感抗遠(yuǎn)大于阻抗的時候,才算是漏感值,此時測出的才比較準(zhǔn)確。 



    也就是說當(dāng)頻率高到線路阻抗可以忽略的時候再測試漏感才是合理的。 

    這里大家可以去做個小實驗:測漏感的時候故意在原邊或者副邊串入電阻,比如 200mhom,然后從低頻到高頻測一遍,看看會有什么發(fā)現(xiàn)。

     

    這個磁導(dǎo)率和頻率的關(guān)系沒那么簡單的,看看下面的曲線圖:從低頻到一定頻率,磁導(dǎo)率是不變的,然后隨著頻率上升磁導(dǎo)率上升,再高頻就下降了。

     

     

     

    關(guān)于漏感頻率的測量,下面看 看Dr.Ray Ridley 怎么說。

     

     
     



    實際中,我們一般測試漏感的頻率設(shè)置在 40K 以上,也推薦大家使用,不要再在 1K 或者 10K 下測,避免較大誤差。

     

    總 結(jié)  

    下面以一個例子來說明變壓器漏感與氣隙大小的3種關(guān)系:不變、變大、變小。

     

    見下圖,假設(shè)氣隙1、2、3使得磁阻 R1=R2=R3,忽略窗口的那少部分磁通,可知 Φ=Φ1+Φ2。

     

     

     

    存在下面3種情況:

    1. 增加氣隙1,R1>R3,使得 Φ1>Φ2,即耦合到 Ns 的磁通更多,漏感減小。

    2. 增加氣隙2,R1=R3 還是成立,Φ1=Φ2,即耦合到 Ns 的磁通不變,漏感不變。

    3. 增加氣隙3,R1  



    補(bǔ)充說明 


    本帖旨在說明變壓器漏感與氣隙大小的關(guān)系,不能簡單說增大、減小或者不變,得根據(jù)具體的繞組結(jié)構(gòu),磁芯結(jié)構(gòu)來分析。


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