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鐵芯氣隙與漏感之間的關系

鐵芯飽和就相當于變壓器的一次側是個空心線圈(相當于短路),它的電流會很大,一直上升到燒壞變壓器或者保險管為止。
鐵芯氣隙是鐵芯空氣間隙的簡稱,一般硅鋼的鐵芯不是一個整體的閉合體,在鐵芯對接口處有意無意留下的間隙就是鐵芯氣隙,所以人們不需要鐵芯氣隙時可以采用環型變壓器,用到氣隙時就故意加大對接的缺口,或在缺口處墊非導磁材料,如高溫紙。
高頻變壓器才開氣隙,是為了防止鐵芯磁飽合,因為ups中有高次詣波,所以要開氣隙,但變壓器開氣隙的原理和電感是不一樣的。變壓器都是硅鋼片拼成的,兩個對著的硅鋼片之間的間隙叫氣隙。氣隙大了當然磁阻就大了。變壓器留氣隙是為了防止在工作中產生磁飽和!氣隙是在鐵芯交合處留的縫隙!和繞線無關。有了氣隙的確是增加了磁阻,但卻是有益的!氣隙的作用是減小磁導率,使線潿特性較少地依賴于磁芯材料的起始磁導率。氣隙可以避免在交流大信號或直流偏置下的磁飽和現象,更好地控制電感量。然而,在氣隙降低磁導率的情況下要求線圈圈數較多,相關的銅損也增加,所以需要適當的折中。
一般反激式電源,在氣隙較小時,氣隙越小,功率越小,氣隙越大,功率越大,一般氣隙能調到滿足輸出功率即可,當然任何條件下不能進入飽和區,即輸入電流不能出現上沖現象。在磨氣隙時,可用一小條水沙紙(加水磨速度較快較平),底下墊玻璃,要氣隙大就磨中間,想減小點氣隙就磨兩邊。
反激電源變壓器漏感是一個非常關鍵的參數,由于反激電源需要變壓器儲存能量,要使變壓器鐵芯得到充分利用,一般都要在磁路中開氣隙,其目的是改變鐵芯磁滯回線的斜率,使變壓器能夠承受大的脈沖電流沖擊,而不至于鐵芯進入飽和非線形狀態,磁路中氣隙處于高磁阻狀態,在磁路中產生漏磁遠大于*閉合磁路。
變壓器初次極間的耦合,也是確定漏感的關鍵因素,要盡量使初次極線圈靠近,可采用三明治繞法,但這樣會使變壓器分布電容增大。選用鐵芯盡量用窗口比較長的磁芯,可減小漏感,如用ee、ef、eer、pq型磁芯效果要比ei型的好。
反激電源變壓器磁芯工作在單向磁化狀態,所以磁路需要開氣隙,類似于脈動直流電感器。部分磁路通過空氣縫隙耦合。為什么開氣隙的原理本人理解為:由于功率鐵氧體也具有近似于矩形的工作特性曲線(磁滯回線),在工作特性曲線上y軸表示磁感應強度(b),現在的生產工藝一般飽和點在400mt以上,一般此值在設計中取值應該在200-300mt比較合適、x軸表示磁場強度(h)此值與磁化電流強度成比例關系。磁路開氣隙相當于把磁體磁滯回線向x 軸向傾斜,在同樣的磁感應強度下,可承受更大的磁化電流,則相當于磁心儲存更多的能量,此能量在開關管截止時通過變壓器次級瀉放到負載電路,反激電源磁芯開氣隙有兩個作用,其一是傳遞更多能量,其二防止磁芯進入飽和狀態。
反激電源的變壓器工作在單向磁化狀態,不僅要通過磁耦合傳遞能量,還擔負電壓變換輸入輸出隔離的多重作用。所以氣隙的處理需要非常小心,氣隙太大可使漏感變大,磁滯損耗增加,鐵損、銅損增大,影響電源的整機性能。氣隙太小有可能使變壓器磁芯飽和,導致電源損壞。
當在變壓器鐵芯中留有氣隙時,由于空氣的導磁率只有鐵芯導磁率的幾千分之一,磁動勢幾乎都降在氣隙上面。因此,留有氣隙的變壓器鐵芯,其平均導磁率將會大大下降;不但剩余磁通密度會降低,而且磁通密度bm可以達到飽和磁通密度bs,從而使磁通增量增大,變壓器鐵芯不再容易出現磁飽和。

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