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变压器之磁芯基本分析

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发布时间: 2021年01月05日

磁芯多数资料是磁通的不良导体,它们的磁导率都很低,非导磁资料,如空气、铜和纸等,具有相同数量级的磁导率。而有些资料,如铁、镍、钴和它们的合金具有高的磁导率。为了使空心线圈的磁性得到改善,需要引进一个磁芯,如图Fig1.2所示。引进磁芯的好处是除了其磁导率高以外,是其磁路长度(MPL-magnetic

磁芯

多数资料是磁通的不良导体,它们的磁导率都很低,非导磁资料,如空气、铜和纸等,具有相同数量级的磁导率。而有些资料,如铁、镍、钴和它们的合金具有高的磁导率。

为了使空心线圈的磁性得到改善,需要引进一个磁芯,如图Fig 1.2所示。引进磁芯的好处是除了其磁导率高以外,是其磁路长度(MPL-magnetic path length)清晰了。除了最靠近线圈的当地,磁通基本上被限制在磁芯中。

磁芯被鼓励进入饱满后,线圈又有一部分恢复到空心状况之前,磁性资料中可以发生多少磁通是有一个界线点的。


磁动势、磁场强度和磁阻

磁动势mmf与磁场强度H是磁学中的两个重要概念,它们有因果联系:mmf= NI,N是线圈的匝数,I是电流。


磁场强度H,即界说为每单位长度的磁动势:H= mmf/MPL

磁通密度B,界说为每单位面积的磁力线根数:B = φ/Ae

由磁动势mmf在给定的资料中发生的磁通取决于资料对磁通的阻力。这个阻力就叫做磁阻Rm

磁动势mmf、磁通和磁阻的联系与电动势emf,电流和电阻的联系相相似。


气隙

在磁路长度MPL和磁芯横截面积Ae给定的情况下,高磁导率资料构成的磁芯具有低的磁阻。假如在磁路中包含空气隙,它的磁阻与由像铁那样低磁阻率资料构成的磁芯磁阻就不相同了,这个路径的磁阻几乎将悉数在空气隙中,因为空气隙的磁阻率比磁性资料的磁阻率大得多。在实际使用场合,也是通过控制气隙的巨细来控制磁阻的。

等效磁导率

气隙磁阻为Rg,气隙长度为lg,磁芯总磁阻为Rmt.


边际磁通

气隙周围不仅存在着漏磁通,还存在着边际磁通。边际磁通是气隙尺度,磁极表面的形状、尺度和位置的函数。它的影响效果等效于缩短了气隙长度,使磁路的总磁阻减小。

气隙周围的区域对金属物体(如托架和箍紧资料等)是很灵敏的。灵敏程度取决于磁动势的巨细、气隙尺度和工作频率。假如金属、托架或箍紧资料是被用来固定磁芯并从气隙旁通过,可发生两种情况:1 假如靠在气隙上或紧靠气隙的是铁磁资料,则会使磁场导通,这被称为“气隙短路”。短路气隙的作用与削减气隙尺度是相同的,因此,发生出比规划要高的电感并可使磁芯被驱动进入饱满;2 假如资料是金属,但不是铁磁性的,如铜等,它将不使气隙短路或许改变电感。在这两种情况下,假如边际磁通满足强,它将感应出涡流并引起局部发热。这与感应加热中所利用的原理是相同的。