总结气隙功率电感储能的关系及意义

2023-5-21 19:50| 发布者: 开心| 查看: 48| 评论: 0

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摘要: {本文由家电维修技术论坛小编收集整理资料}功率电感是分带磁罩和不带磁罩两种，主要由磁芯和铜线组成。在电路中主要起滤波和振荡作用。功率电感是分带磁罩和不带磁罩两种，主要由磁芯和铜线组成。在电路中主要起滤波和振荡作用。综合前面几节的 ...

{本文由家电维修技术论坛小编收集整理资料}功率电感是分带磁罩和不带磁罩两种，主要由磁芯和铜线组成。在电路中主要起滤波和振荡作用。功率电感是分带磁罩和不带磁罩两种，主要由磁芯和铜线组成。在电路中主要起滤波和振荡作用。综合前面几节的说明，我们对功率电感储能关系做一个总结，方便读者理解和查阅。气隙电感

气隙电感示意图储能关系如下式，"磁芯储能Ec"、"气隙储能Eg"以及"总储能E"，我们应该如何理解？

储能关系从上面式子可以看出，对于"气隙规则磁芯（EE、EFD、EPC系列型、环形等）"当 "稀释系数Z"越大，储能会越大，这个可以从总储能③中可以看出； "稀释系数Z"越大则表明气隙lg越大，这个可以从上面"Z"的表达式清楚地看到；但必须清楚，如果保电感匝数和电流不变，当气隙lg越大，那么意味着磁路中"磁阻Rm"会增大，进而意味着磁通密度"B"是减小的，如下⑤式可以清楚看到。所以，不能单纯地认为，增加气隙就一定能增大储能，你必须控制变量。

稀释系数的地位储能关系变换把⑤式磁感应强度带入①、②和③得到如下，储能变换式

储能关系变换（1）安匝（N*I）保持不变时，承接上面叙述，当保持"安（A，电流是由负载决定的）匝（N，电感线圈匝数）"不变时（为常数），不断增加气隙时，能量关系图如下：

从图中可以看出，当稀释系数Z=2时，磁芯和气隙储能是相等的（两条曲线相交），但随着气隙的增长，总储能"E"是减小的，气隙储能"Eg"也是减小的，磁芯储能"Ec"也是减小的，但磁芯储能减小的更快。（2）磁感应强度或磁通密度保持不变时，

从图中可以看出，当保持磁通密度不变时，增加气隙时，总能量"E"是不断增加的，但当你要保持磁通密度不变时，从下面⑤中可以看出，必须不断增加匝数（电感电流是负载决定的，认为是不变的），即保持"N/Z"是常数。

那么，我们怎样去理解这些参数的"变"与"不变"以及储能关系呢？我们实际当中究竟以什么做为我们的设计呢？因为关系多了，就容易发生混乱，我们只需要把握住一点就可以了，电源中我们设计电感，通常还是以电感量为设计目标，因为它可以衡量电流纹波问题（实质是可以产生我们想要的磁通密度，阻止电流的变化甚至是突变）所以，最终我们无论怎样加气隙，要保持电感量恒定。（3）电感量保持不变，如下⑥式可以看出，只需要保持"N2/Z"是一个常数，同上述（2）保持磁通密度类似，也就是增加气隙的同时，你需要不断增加"匝数"才能保证电感量不变。

更进一步我们，来说明当"N2/Z"是一个常数，也就是电感量保持不变时，可以从"①"看出，总能量E是保持不变的。

绘制能量关系图，从图形中可以看出，通过保持"N2/Z"为常数，使得电感保持不变时，总能量E是一个常数，且随着气隙增大时，能量几乎存储在气隙里面了，但总能量E是保持不变的。那么既然总能量E保持不变了，那么开气隙的意义究竟是什么呢？这样情况下，加入气隙，并没有改变存储能量的能力，但却改变了能量的分配比，也就是说磁芯的磁感应强度或者磁通密度"B"距离磁芯材料的饱和密度Bsat大大增强，即B2sat*Z保持不变时，当Z增加，当然Bsat当然是减小的了，这就是使得磁通密度距离饱和磁通密度余量极度增强（强调一点，磁材料的饱和磁通密度是不能改变的）。

带饱和磁通密度的储能关系这就是，加入气隙的意义，距离饱和磁通密度余量增强，下面图示，红色是加入气隙的磁滞回线，变化更加温和了，异常情况下磁芯不会进入瞬间的饱和，使得磁性元器件和变换器工作更加可靠。

加入气隙后磁滞回线的优化这也就是，我们常说的，为什么加入气隙能够防止饱和原因了。理解概念是基本点。附：相对磁导率"ur" 这里还需要必须理解什么是相对率"ur"，那就是磁芯本质属性的绝对磁导率"uc"相对于真空或者空气"u0"的一种无量纲比值，称为相对磁导率，弄清楚"相对对象"就容易记清楚了，不再混淆了。   推荐阅读：
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