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  • 詳解變壓器漏感與氣隙大小的關系
    詳解變壓器漏感與氣隙大小的關系
  • 詳解變壓器漏感與氣隙大小的關系
  •   發布日期: 2018-11-14  瀏覽次數: 10,158

    在逛論壇的時候,發現很多人對「變壓器漏感與氣隙大小的關系」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。

     

    網友討論 


    蕁麻草

    先看這樣一個問題:

    假設初次級匝數不變,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關系,也不是負相關關系;但是,漏感占原邊感量的比重增大是肯定的。 



    設:

    初級電感量 L1 (隨 air gap 增大而減小,減函數)

    勵磁電感 Lm (隨 air gap 增大而減小,減函數)

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

     

    貼一組實測數據:



     

    * 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

     


    學海游輪

    做實驗很費時間,這點值得肯定。我想樓主提問的初衷應該是,在一個很小的 gap 范圍內 (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,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構,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 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——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置頻率。



    大家有一個共識是盡量在開關頻率測試,但設備所限或者存在諧振也會測不準,無法在開關頻率測試。以前看到一些規格書,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據。 



    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關系,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,最終達到感抗遠大于阻抗的時候,才算是漏感值,此時測出的才比較準確。 



    也就是說當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,看看會有什么發現。

     

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

     

     

     

    關于漏感頻率的測量,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  

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

     

    見下圖,假設氣隙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  



    補充說明 


    本帖旨在說明變壓器漏感與氣隙大小的關系,不能簡單說增大、減小或者不變,得根據具體的繞組結構,磁芯結構來分析。


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