气隙电感的计算资料
铁心电抗器电感计算公式【通用
铁心电抗器电感计算公式铁心电抗器电感计算公式当有气隙时,其磁阻主要取决于气隙尺寸。
由于气隙的磁化曲线基本上是线性的,所以其电感值仅取决于自身线圈匝数、铁心截面和气隙的尺寸。
主磁通所产生的电感LMLM=ψ/ I =μ0W2 SM / n d=1.257 W2 SM / n d×10 – 8 (H)式中:ψ─磁通量(Wb)I ─电流(A)μ0 ─空气中的导磁率= 0.4π×10 – 6 = 1.257×10 – 6 (H/m) W ─线圈匝数SM ─气隙处总有效截面积(cm 2 )n ─气隙个数d─单个气隙尺寸(cm )SM ─气隙处总有效截面积计算选择单个气隙尺寸d=0.5~3 cm计算行射宽度EE=d/π ln ((H+d) /d) cmπ=PI() 圆周率H—铁饼高度,一般5 cm计算行射面积(圆形铁心时)SESE=2E×(AM+BM+2E) cm 2 AM—叠片总厚度cmBM—最大片宽cm(矩形铁心时)SESE=2E×(AM+BM) cm 2AM—叠片总厚度cmBM—片宽cm计算气隙处总有效截面积SM=SF / KF +SE cm 2SF—铁芯截面KF—叠片系数漏磁通所产生的电感LdLd= 1.257 W2 Sdρ/ H1×10 – 6 (H) 式中:W —线圈匝数Sd —总漏磁链ρ—洛氏系数铁心电抗器电感计算公式H1 —线圈高度cmSd=2π/3 F RF +πRn2 - SF / KFρ=1- 2(RW - RO)/(πH1)式中:F —线圈幅向尺寸cmRF —线圈平均半径cmRn —线圈内半径cmRW —线圈外半径cmRO —铁芯半径cmH1 —线圈高度cm线圈总电感L= LM + Ld线圈匝数W计算∵ I L = W φ = W B S∴ W = I L /(B S)程序计算步骤:输入:I1,L1. 计算容量P = I1 ^ 2* L / 10002. 参考铁心截面积QC = 15 * P ^ 0.53. 参考片宽DOOL =(QC / 1.5)^ 0.5 * 104. 参考铁心厚DOOS = DOOL * 1.55. 铁心截面积QC = Int(DOOL * DOOS * KQ) / 1006. 初设磁密BMM =90007. 匝数N1 = Int(2 ^ 0.5 *I1 * I1*L * 10 ^ 5 / (BMM * QC))8. 复算磁密BM = Int(2 ^ 0.5 *I1 * I1*L * 10 ^ 5 / (N1* QC))9. 初设线圈高H1 = 3* DOOL10. 线圈尺寸计算11. 损耗计算12. 漏磁通所产生的电感Ld13. 主磁通所产生的电感LM = L - Ld14. 计算气隙QX15. 复算电感L16. 计算温升T117. 下一循环。
气息电感
非线性磁芯电感
非均匀磁芯Leabharlann 隙电感斜坡气隙-类似磁粉芯特性 阶梯气隙-可设定特性 例如气隙宽度1/5,最小的气隙为δ/20, 可以获得
L/L0 5 4 3 2 1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 I/Io
δ/20
δ
δ
气隙的边缘磁通
磁没有绝缘,空气隙周围空间也是磁路的一部分 -边缘磁通。气隙越大,边缘磁通范围越大。 边缘磁通与气隙磁通并联, 在线圈包围的磁芯中磁通增 加,总磁链增加,电感加大。
线圈 塑料环 骨架
分割气隙
将一个气隙分成几个气隙, 边缘磁通范围大大缩小。 中柱边柱都有气隙
减少边缘磁通的措施(续)
气隙用低磁导率磁粉芯 代替
磁粉芯
采用较大截面积的磁芯,较小 的气隙电感。
µ0 Ae L=N δ
2
LI N= Ae B
反激变压器大电流铜箔远离 气隙,让多股线靠近气隙。
µ0 µ r
Bc
lc +
Bδ
µ0
δ
µ rδ
lc
也可以写成:
NI =
µ0 µe
Bclc
= lc ( H c + H c
)
可见将磁化曲线线性化了。
气隙磁芯等效磁导率
把气隙磁芯看成整个磁系统的磁导率 Bc Bδ Bc lc Bc lc µ rδ NI = lc + (1 + )= δ= lc µ0 µr µ0 µ0 µr µ0 µe
维持电感量措施
边缘磁通相当于气隙等效面 积Aδ增加,电感加大:
µ0 Aδ L= =N I δ ψ
2
所有磁通通过磁芯,磁芯截面没有变,磁感 应增加。维持L不变,只有增加气隙δ。如果 减少匝数,将增加B,可能引起饱和和损耗大。
气隙磁芯电感(赵修科)
气隙的边缘磁通
磁没有绝缘,空气隙周围空间也是磁路的一部分 -边缘磁通。气隙越大,边缘磁通范围越大。 边缘磁通与气隙磁通并联, 论坛 om 器 t.c 在线圈包围的磁芯中磁通增 bi 压 变 g子 bi 加,总磁链ψ增加,电感量 电 s. 特 bb 加大。 比 // 大 p: tt h
维持电感量措施
直流滤波电感设计要点
直流滤波电感量(Buck) 式中:
反激连续模式,不仅考虑直流,也要考虑交流邻近效 应损耗。 断续模式按损耗100mW/cm3(自冷)选取磁通密度,既 要考虑线圈损耗,也要考虑磁芯损耗。
坛 m U 器论 o +o U R =U cΔ t. 压 bi ' Dmin = U o 子U i max / 变 ig 电 s.b 特 bb 参数选取:市售功率磁芯 B ≤ 0.9 Bs100 比 // 大 p: 损耗:主要是铜损:直流滤波电感只考虑直流损耗; tt h
气隙磁芯电感 坛
论 com 器 t. 压 bi 南京航空航天大学 变 g子 bi 电 赵修科 s. 特 bb 比 // 大 jops@ p: tt h
gelblion@
电感定义
坛 m i 器论 .co ψ 是线圈主磁链与散磁链总和, bit 压 变 g子 bi 不存在‘漏磁’。 电 s. 特 bb 比 // 如果是环形闭合磁路磁芯 大 p: ψ NBA t ht = N 2 μ0 μr A L= = i Hl / N l
电感能量
电流产生磁场,即建立磁场能量(环形为例)
VBH LI Wm = ∫ AlHdB = V ∫ HdB = 坛 = 0 0 论 2com 2 器 t. 压 bi 环形气隙磁场能量子变 ig电 B 2s.b 2 Vc B比特Vδ bb Wm = 大 +:// 2 μ0 μttp 2 μ0 hr
电感的计算公式
电感的计算公式可以根据不同的电感元件类型和电路结构而有所不同。
对于一些简单的线圈结构,可以使用理论公式来计算电感值。
例如,对于一个理想的螺线管线圈,电感可以通过下述公式计算:L = (μ₀ * μᵣ * N² * A) / l,其中L是电感值(单位:亨利),μ₀是真空中的磁导率(约为
4π×10⁻⁷ H/m),μᵣ是线圈的相对磁导率,N是线圈的匝数,A是线圈的截面积,l是线圈的长度。
此外,还可以使用专门的电感测量仪器,如LCR表或电桥,通过测量线圈在电流变化时的响应来确定电感值。
另外,使用电磁仿真软件(如ANSYS、COMSOL等)可以对复杂的线圈结构进行模拟和分析,从而得到电感值的估计。
磁芯气隙计算范文
磁芯气隙计算范文
首先,磁芯气隙是指磁路中的两个磁芯部分之间的间隙或间距。
磁芯气隙的存在对磁力的传递和转换起着重要的作用。
通常情况下,磁芯气隙由两个相邻的磁芯之间的绝缘层或填充物来填充。
磁芯气隙的大小会影响磁路的特性和性能。
磁芯气隙的计算方法有多种,最常用的是通过磁场强度和磁感应强度之间的关系来计算。
根据法拉第电磁感应定律,磁感应强度与磁场强度成正比,其比例常数为磁导率。
根据这个关系,可以得到磁感应强度与磁芯气隙的关系。
在实际计算中,可以使用以下的公式来计算磁芯气隙的大小:
g=(μ0*A*N^2*B)/(F*l)
其中,g为磁芯气隙的大小,μ0为真空中的磁导率,A为磁芯的截面积,N为绕组的匝数,B为磁场强度,F为铁心的横截面积,l为磁路的长度。
上述公式中,A*N^2*B表示磁通量,而F*l代表磁势差。
因此,磁芯气隙的大小取决于磁通量和磁势差之间的比值。
磁芯气隙计算在磁路设计中具有广泛的应用。
首先,通过合理的磁芯气隙计算,可以确定合适的磁芯尺寸,以实现所需的磁通量和磁场强度。
其次,磁芯气隙计算可以帮助设计师选择适当的磁芯材料,以降低能源损耗并提高效率。
此外,磁芯气隙计算还可以用于评估磁芯的饱和情况,从而避免磁芯过载。
总之,磁芯气隙计算在磁路设计中起着重要的作用。
正确的磁芯气隙计算可以确保设备的高效运行,并减少能源的浪费。
在实际应用中,设计师应根据不同的要求和参数选择适当的计算方法,并结合实际情况进行磁芯气隙计算。
变压器公式,气隙推算
1:变压器中的公式:1)V=N*B*Ae/t.V是线圈两端的电压;N是线圈的匝数;B是磁芯的磁通量密度;Ae是磁芯的绕线的地方的横截面积t是时间。
公式的含义是:在时间t内,对绕线N匝的线圈而言,磁通量的变化是N*B*Ae,产生的感应电压是V。
安培定理:N1*I1+N2*I2...=H1*L1+H2*L2。
在稳恒磁场中,磁感应强度B沿任何闭合路径的线积分,等于这闭合路径所包围的各个电流的代数和乘以磁导率。
N1是磁芯绕组上线圈1的匝数。
I1是线圈1上的电流。
H1是磁芯的磁场强度=B/u0*ur,u0是真空磁导率,ur是磁芯的相对磁导率。
L1是磁芯中磁场回路的长度。
H2是磁芯的气隙的磁场强度=B/u0L2是磁芯气隙的长度。
B=u0*(N1*I1+N2*I2+...)/(L1/ur+L2)。
2:正激变压器最大功率处的波形磁通密度相对于时间t的波形公式1中(V=N*B*Ae/t),考虑到匝数越多,损耗越大,要求的磁芯越大,因此,选择匝数尽量少,选择B=Bmax。
V=N*Bmax*Ae/t1,求出N,N向上取整数Ni,作为绕线匝数。
选取Ni后,可以求出此时的Bi=V*t1/(Ni*Ae)。
通过公式2:Bi=u0*(N1*I1-N2*I2)/(L1/ur+L2)。
变压器中,同名端的电流方向相反,因此符号相反。
当功率等于p的时候,I2确定,可以算出I1=Bi*(L1/ur+L2)/(u0*N1)+N2*I2/N1。
变压器的输入功率=I1*V*D=0.5*Bi*(L1/ur+L2)/(u0*N1)*V*D+N2*I2/N1*V*T*D=0.5*Bi*(L1/ur+L2)/(u0*N1)*V*D+p.是可以满足功率要求的。
因此正激变压器不需要调节L2的值,来满足功率要求。
3:反激变压器(不连续)磁通密度相对于时间t的波形公式1中(V=N*B*Ae/t),考虑到匝数越多,损耗越大,要求的磁芯越大,因此,选择匝数尽量少,选择B=Bmax。
气隙电感的计算资料
a)(1
/ d)2圆
/ b)矩形
边缘磁通对电感性能影响
气隙边缘磁通穿过线圈,高频磁通在线圈中 引起涡流损耗,通常称为被动损耗。
边缘磁通对周围电气元件引起干扰。
减少边缘磁通的措施
线圈避开气隙
骨架套塑料环 在气隙附近不放导线
磁芯
线圈 塑料环
骨架
分割气隙
将一个气隙分成几个气闭合磁路磁芯
L NBA N 2 0r A
i Hl / N
l
电感与磁芯μ成正比。如果μ随电流改变,电感量 也随之变化,电感为非线性电感。
电感单位
电感单位为亨利,简称亨,符号为H。
定义:线圈通过1A电流,产生总磁链为1Wb, 则电感量为1H。
也可以这样定义:在1秒内线圈电流从零线性增 长到1A,线圈两端感应电势为1V,则线圈电 感量为1H,也等于1欧秒(Ωs)
边缘磁通与气隙磁通并联, 在线圈包围的磁芯中磁通增 加,总磁链增加,电感加大。
维持电感量措施
边缘磁通相当于气隙等效面 积Aδ增加,电感加大:
L N 2 0 A
I
所有磁通通过磁芯,磁芯截面没有变,磁感应 增加。维持L不变,只有增加气隙δ。如果减 少匝数,将增加B,可能引起饱和和损耗大。
磁粉芯就是非线性电感但成非均匀磁芯气隙电感斜坡气隙类似磁粉芯特性阶梯气隙可设定特性例如气隙宽度15最小的气隙为20可以获得01020304050607磁没有绝缘空气隙周围空间也是磁路的一部分边缘磁通
电感定义
电感也称自感系数,简称自感,习惯 称电感,它是线圈磁链与产生此磁链 的线圈电流的比值:
是线圈主磁链与散磁链总和。
NI
Bc
0r
《气隙电感的计算》课件
05
气隙电感的优化设计
材料选择对气隙电感的影响
磁性材料
磁性材料的磁导率、饱和磁通密度和剩磁等特性对气隙 电感的性能有显著影响。选择合适的磁性材料可以提高 电感的自感和互感,从而优化气隙电感的设计。
绝缘材料
绝缘材料的选择对气隙电感的绝缘性能和稳定性有重要 影响。选择具有高绝缘性能和良好稳定性的绝缘材料可 以提高气隙电感的品质因数和可靠性。
性和可靠性。
02
气隙电感的计算公式
计算公式的推导
01 公式推导基于电磁场理论,通过求解磁场分布和 电流关系,得出气隙电感的计算公式。
02 推导过程中涉及麦克斯韦方程组、安培环路定律 、高斯定理等电磁学基本原理。
02 推导过程需考虑边界条件、材料属性等因素,以 确保计算结果的准确性。
计算公式中的参数解释
03 电感的计算公式
L = Φ / I,其中L表示电感,Φ表示磁通量,I表示 电流。
气隙电感的特性
气隙电感具有高电感、低电阻的特性,通常用于 01 高频电路中。
气隙电感的磁通量主要集中在气隙中,因此具有 02 较高的磁通密度和较低的磁阻。
气隙电感的电感值随气隙的减小而增大,随电流 03 的增大而增大。
《气隙电感的计算》 ppt课件
目录
• 气隙电感的基本概念 • 气隙电感的计算公式 • 气隙电感的计算方法 • 气隙电感的测量技术 • 气隙电感的优化设计
01
气隙电感的基本概念
电感的基本定义
01 电感
电感是表示线圈产生感应电动势能力的物理量, 单位是亨利(H)。
02 电感的定义
电感是线圈在变化的磁场中产生感应电动势的电 磁感应现象。
详细描述
阻抗分析仪是一种能够测量电感和电容的电子测量设备。通过将气隙电感置于 阻抗分析仪中,可以测量其阻抗值,并通过相关公式计算得到气隙电感值。该 方法具有较高的精度和可靠性。
气隙磁芯电感
非均匀气隙磁芯电感
非均匀磁芯气隙电感
斜坡气隙-类似磁粉芯特性 阶梯气隙-可设定特性 例如气隙宽度1/5,最小的气隙为δ/20, 可以获得
L/L0 5
δ/20
δ
δ
4
3 2 1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 I/Io
气隙的边缘磁通
磁没有绝缘,空气隙周围空间也是磁路的一部分
(忽略散磁通)
气隙磁芯磁化特性
气隙将磁芯磁导率线性化,对于环形气隙磁
芯,如忽略边缘磁通
NI H clc H
也可以写成:
0 r
)
Bc
lc
B
0
NI lc ( H c H c
r
lc
相同B,H为两部分合成 1.可见将磁化曲线线性化了。 2.剩磁小了。
气隙磁芯等效磁导率
直流滤波电感设计要点
直流滤波电感量(Buck)
式中:
I 0.2I o
' o
' ' U o (1 Dmin ) U o (1 Dmin ) L If 0.2 I o f
U U o U R
' o
Dmin U / U i max 参数选取:市售功率磁芯 B 0.9 Bs100
气隙磁芯电感
当气隙较大时,有效磁导率为lc/δ,在磁芯不饱
和时电感量不随电流变化,为线性电感。电 流连续Buck类直流滤波电感、升压电感,反 激变压器等。按2Iomin决定电感量。
当输出电流小于最小电流时电流断续,为避
免振荡需要假负载,降低了效率。希望在小 于Iomin时电感量大,当大于Iomin时回到正常的 电感量的非线性电感。磁粉芯就是非线性电 感,但成本高。可以采用非均匀气隙电感。
变气隙型电感传感器工作原理及特性
变气隙型电感传感器工作原理及特性
1、结构和工作原理
变间隙型电感传感器的结构示意图如图所示。
传感器由线圈、铁心和衔铁组成。
工作时衔铁与被测物体连接,被测物体的位移将引起空气隙的长度发生变化。
由于气隙磁阻的变化,导致了线圈电感量的变化。
220002m
N A N L R μδ== (1)
2、输出特性
设初始电感为 2
0000
2A N L μδ= 当衔铁上移Δδ时, 传感器气隙减小Δδ, 即δ=δ0-Δδ,
20000002()1N A L L L L μδδδδ=+Δ==Δ−Δ−(2)
当Δδ/δ0 «1时, 可将上式用台劳级数展开成级数形式为
20
000[1()()...L L ]δδδδδδΔΔΔΔ=⋅+++
当衔铁下移Δδ时, 传感器气隙增加Δδ, 即δ=δ0+Δδ,
20
000[1()()...]L L δδδδδδΔΔΔΔ=−−− 忽略高次项, 可得
0L L δδΔΔ= (3) 则灵敏度为
000
L L K δδΔ==Δ (4) 变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾,一般取0
0.1δδΔ≤。
变气隙式自感传感器适用于较小位移的测量,一般约为0.001~1mm .
3、特点
变气隙长度式自感传感器的特点是:
①线性范围小。
但是当δδ)2.0~1.0(=Δ时,可近似认为二者成线性关系,因此,这种形式的传感器线性范围小,适合测微位移。
②灵敏度较高(与其它形式相比)。
δ越小,灵敏度越高,但δ的减小受到工艺和结构的限制,一般δ取0.1~0.5mm 。
开关电源中电感气隙的设计与研究
开关电源中电感气隙的设计与研究摘要:开关电源中的电感器扮演着电压平滑和电流波形整形的重要角色。
为了提高电感器的效率和性能,电感气隙的设计非常重要。
本文将探讨电感气隙的设计与研究,并分析其对开关电源的影响。
1.引言开关电源是一种将输入直流电转换为输出脉冲电流的电子设备。
在开关电源中,电感器起着平滑输出电压和滤波电流的作用。
为了提高电感器的效率和性能,需要进行精确而合理的设计。
2.电感气隙的原理电感气隙是指在电感器的铁芯上设置的一段空隙。
电感器通过改变气隙的大小可以改变其感应能力和电感值。
当电感气隙变大时,电感器的电感值和感应能力会降低,而当电感气隙变小时,电感值和感应能力会增加。
因此,通过设计和调整电感气隙的大小,可以控制电感器的性能和工作特性。
3.电感气隙的设计要点(1)气隙长度:气隙长度是电感气隙设计中的重要参数。
气隙长度的选择应根据具体应用需求以及电感器的工作电流和电源电压来确定。
一般来说,气隙长度应尽量小,以避免磁通漏磁引起的能量损耗和磁滞损耗。
(2)气隙形状:气隙的形状也会对电感器的性能产生影响。
一般常见的气隙形状包括直线型、等效长方形型和圆环型。
不同形状的气隙会对电感器的感应能力和频率响应曲线产生不同的影响。
因此,在设计中应根据具体应用需求和设计要求选择合适的气隙形状。
(3)气隙材料:气隙材料的选择也非常重要。
一般来说,气隙材料应具有较高的导磁性和绝缘性能,以提高电感器的效率和可靠性。
常见的气隙材料包括Ni-Zn磁粉、铁氧体和纪录材料等。
4.电感气隙的研究方法(1)实验研究:通过实验手段来研究电感气隙的影响。
可以通过改变气隙的长度和形状,测量电感器的电感值和感应能力,进而分析气隙对电感器性能的影响。
(2)仿真模拟:通过使用电磁学仿真软件,建立电感器的数学模型,模拟电感气隙在不同工作条件下的磁场分布和电感特性。
通过仿真模拟,可以更加直观地分析电感气隙的影响,并进行优化设计。
5.电感气隙的应用案例以开关电源中的输出电感器为例,通过设计合适的气隙,可以提高电感器的效率和性能。
变气隙式差动电感传感器公式推导
变气隙式差动电感传感器公式推导下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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读懂什么是电源中储能电感的气隙?气隙的计算方法和实际意义
读懂什么是电源中储能电感的气隙?气隙的计算方法和实际意义一、电感储能描述电感储能的实质为周围磁场的储能,以磁性导磁材料如铁氧体、非晶、纳米晶以及磁粉芯等闭合磁芯电感所产生的磁场被限制在特定空间内,这个特定空间一般均为磁芯介质,这类的磁场分布形式我们这里就称为'规则磁场'分布,规则磁场大大简化了磁场计算的复杂性,如下图是磁芯电感的示意图。
电感的储能也就是以磁介质为载体的周围磁场储能,磁场被限制在如图磁芯介质的红色虚线。
磁芯电感示意图二、电感储能定量表达式——电能转换为磁能的磁能积首先回顾一下电感的储能,电源中的储能电感常常涉及到从电能到磁能的过程转化,电能的表达式是我们熟悉的'电流'、'电压'以及'时间'的关系;那么我们用什么来描述电感对磁场的储能呢?这里需要引出磁能积,因为磁能积描述了能量和磁场以及磁芯体积的一种关系,磁能—磁能积的表达对于我们来说可能就陌生一些,这个前面我们专门讲过一节,这里做一些简单的回顾。
如下是一种磁芯电感,假设电感线圈两端感应电动势为'u',电流为'i',我们计算一下电能'E'输入:电能表达式(1)上式(1)中,包含电流,对于这种规则磁场,连接电流和磁场的关系便是'安培环路定理',表达式如下,磁场是'H':安培环路定理表达式(2)上式(1)中,也包含了电压,对于这种规则磁场,连接电压和磁场的关系便是'法拉第电磁感应定律',表达式如下:法拉第电磁感应定律(3)结合上面(1)、(2)及(3)得出如下式磁能积表达式(4)表达式(4)描述了磁能是磁场与磁芯体积的关系,始终Ve表示磁芯有效体积,是磁路和磁芯截面积的乘积磁芯有效体积表达式(5)上面uc磁导率是磁芯材料的'绝对磁导率'不可与相对磁导率搞混淆,需要记住储能是磁场引发的磁场密度的储能,所以磁导率是材料的绝对磁导率,是磁芯材料的属性。
电感系数计算实例一
题目 参数初始化 以下计算电感系数
题目
假设某电感线圈匝数 N=200,铁心长度 l=0.3,截面积 S=9*10^-4,空气磁导率 mu0=4pi*10^-7, 空气隙长度 l0=0.005,空气截面积 S0=9*10^-4,相对磁导率 mur=100~1000,试计算电感系数 L 大小并绘制电感关于相 对磁导率的变好规律曲线。
电感系数计算实例一contents以下计算电感系数题目假设某电感线圈匝数n200铁心长度l03截面积s9104空气磁导率mu04pi107空气隙长度l00005空气截面积s09104相对磁导率mur1001000试计算电感系数l大小并绘制电感关于相对磁导率的变好规律曲线
电感系数计算实例一
Contents
参数初始化
clc; clear; mu0=pi*4e-7;%空气磁导率 N=400;%线圈匝数 l=0.3;%铁心长度 l0=0.005;%空气隙长度 S=9e-4;%截面积 S0=9e-4;%空气隙截面积
以下计算电感系数
Rgas = l0/(mu0*S0); for n= 1:100; mur(n)=100+(100000-100)*(n-1)/100;%相对磁导率 R(n)=l/(mur(n)*mu0*S);%磁阻,单位亨[H] Rtotal=Rgas+R(n); L(n)=N^2/Rtotal;%电感系数 end plot(mur,L) xlabel('铁心相对磁导率') ylabel('电感系数 H')
Published with MATLAB® R2014a
电感计算总结教材
磁路和电感计算不管是一个空心螺管线圈,还是带气隙的磁芯线圈,通电流后磁力线分布在它周围的整个空间。
对于静止或低频电磁场问题,可以根据电磁理论应用有限元分析软件进行求解,获得精确的结果,但是不能提供简单的、指导性的和直观的物理概念。
在开关电源中,为了用较小的磁化电流产生足够大的磁通(或磁通密度),或在较小的体积中存储较多的能量,经常采用一定形状规格的软磁材料磁芯作为磁通的通路。
因磁芯的磁导率比周围空气或其他非磁性物质磁导率大得多,把磁场限制在结构磁系统之内,即磁结构内磁场很强,外面很弱,磁通的绝大部分经过磁芯而形成一个固定的通路。
在这种情况下,工程上常常忽略次要因素,只考虑导磁体内磁场或同时考虑较强的外部磁场,使得分析计算简化。
通常引入磁路的概念,就可以将复杂的场的分析简化为我们熟知的路的计算。
3.1 磁路的概念从磁场基本原理知道,磁力线或磁通总是闭合的。
磁通和电路中电流一样,总是在低磁阻的通路流通,高磁阻通路磁通较少。
所谓磁路指凡是磁通(或磁力线)经过的闭合路径称为磁路。
3.2 磁路的欧姆定律以图3.1(a)为例,在一环形磁芯磁导率为μ的磁芯上,环的截面积A ,平均磁路长度为l ,绕有N 匝线圈。
在线圈中通入电流I ,在磁芯建立磁通,同时假定环的内径与外径相差很小,环的截面上磁通是均匀的。
根据式(1.7),考虑到式(1.1)和(1.3)有F NI Hl Bl A l R m =====μφμφ (3.1) 或φ=F /R m (3.2) 式中F =NI 是磁动势;而R m =lA μ (3.3)R m —称为磁路的磁阻,与电阻的表达式相似,正比于路的长度l ,反比于截面积A 和材料的磁导率μ;其倒数称为磁导G m m R A l ==1μ (3.3a) 式(3.1)即为磁路的欧姆定律。
在形式上与电路欧姆定律相似,两者对应关系如表3.1所示。
磁阻的单位在SI 制中为安/韦,或1/亨;在CGS 制中为安/麦。
铁心电抗器电感计算公式
铁心电抗器电感计算公式铁心电抗器电感计算公式当有气隙时,其磁阻主要取决于气隙尺寸。
由于气隙的磁化曲线基本上是线性的,所以其电感值仅取决于自身线圈匝数、铁心截面和气隙的尺寸。
主磁通所产生的电感LMLM=®/I = [0W2 SM / n d=1.257 W2 SM / n d X10 -8 (H)式中:® —磁通量(WbI —电流(A)4 —空气中的导磁率二0.4 n 氷0 -6 = 1.257 X10 -6 (H/m)W —线圈匝数SM —气隙处总有效截面积(cm 2 )n —气隙个数d—单个气隙尺寸(cm )SM —气隙处总有效截面积计算选择单个气隙尺寸d=0.5~3 cm计算行射宽度EE=d/ n n ((H+d) /d) cmn=PI() 圆周率H—铁饼高度,一般5 cm计算行射面积(圆形铁心时)SESE=2E<AM+BM+2E) cm 2AM-叠片总厚度cmBM-最大片宽cm(矩形铁心时)SESE=2E><AM+BM) cm 2AM-叠片总厚度cmBM-片宽cm计算气隙处总有效截面积SM=SF / KF +SE cm 2SF—铁芯截面KF-叠片系数漏磁通所产生的电感LdLd= 1.257 W2 Sd p/ H1 X10 -6 (H) 式中:W —线圈匝数Sd —总漏磁链p —洛氏系数铁心电抗器电感计算公式H1 —线圈高度cmSd=2d3 F RF + n Rn2 - SF / KF尸1- 2 (RW - RO / (曲1)式中:F —线圈幅向尺寸cmRF —线圈平均半径cmRn —线圈内半径cmRW—线圈外半径cmRO —铁芯半径cmH1 —线圈高度cm线圈总电感L= LM + Ld线圈匝数W计算I L = W ©二W B S••• W = I L / (B S)程序计算步骤:输入:11 , L1. 计算容量P = 11八2* L / 10002. 参考铁心截面积 QC = 15 * P八0.53. 参考片宽 DOOL = (QC / 1.5 )八0.5 * 104. 参考铁心厚 DOOS = DOOL * 1.55. 铁心截面积 QC = Int(DOOL * DOOS * KQ) / 1006. 初设磁密BMM =90007. 匝数 N1 = Int(2 八0.5 *I1 * I1*L * 10 八 5 / (BMM * QC))8. 复算磁密 BM = Int(2 八0.5 *I1 * I1*L * 10 八5 / (N1* QC))9. 初设线圈高H1 = 3* DOOL10. 线圈尺寸计算11. 损耗计算12. 漏磁通所产生的电感Ld13. 主磁通所产生的电感LM = L - Ld14. 计算气隙QX15. 复算电感L16. 计算温升T117. 下一循环欢迎您的下载,资料仅供参考!致力为企业和个人提供合同协议,策划案计划书,学习资料等等打造全网一站式需求。
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电感也称自感系数,简称自感,习惯 称电感,它是线圈磁链与产生此磁链 的线圈电流的比值:
是线圈主磁链与散磁链总和。
L
i
如果是环形闭合磁路磁芯
L NBA N 2 0r A
i Hl / N
l
电感与磁芯μ成正比。如果μ随电流改变,电感量 也随之变化,电感为非线性电感。
电感单位
电感单位为亨利,简称亨,符号为H。
定义:线圈通过1A电流,产生总磁链为1Wb, 则电感量为1H。
也可以这样定义:在1秒内线圈电流从零线性增 长到1A,线圈两端感应电势为1V,则线圈电 感量为1H,也等于1欧秒(Ωs)
电感能量
电流产生磁场,即建立磁场能量(环形为例)
We
B
AlHdB V
0
B
HdB
VBH
LI 2
0
22
环形气隙磁场能量 (忽略散磁通)
Wm
Vc B2
20r
V B2
20
气隙能量与磁芯能量比
k W V r r
Wc Vc
lc
气隙磁芯磁化特性
气隙将磁芯磁导率线性化,以环形磁芯为例, 并忽略边缘磁通
NI
Bc
0r
lc
B
0
中柱边柱都有气隙
减少边缘磁通的措施(续)
气隙用低磁导率磁粉芯 代替
磁粉芯
采用较大截面积的磁芯,较小的
气隙电感。
L N 2 0 Ae
N LI Ae B
反激变压器大电流铜箔远离气 隙,让多股线靠近气隙。
非线性磁芯电感
非均匀磁芯气隙电感
斜坡气隙-类似磁粉芯特性
δ
阶梯气隙-可设定特性
例如气隙宽度1/5,最小的气隙为δ/20, 可以获得
L/L0 5
δ
δ/20
4
3
2
1
0
I/Io
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
气隙的边缘磁通
磁没有绝缘,空气隙周围空间也是磁路的一部分 -边缘磁通。气隙越大,边
(例如μi=2000,lc=20cm,δ=2mm,0.2mm)
气隙磁芯电感
当均匀气隙较大时,有效磁导率为lc/δ,在磁芯 不饱和时电感量不随电流变化,为线性电感。
Buck类直流滤波电感按2Iomin决定电感量当输出 电流小于最小电流时电流断续,为避免振荡 需 电要感假量负大载,, 当降 大低 于了Iom效in时率回。到希正望常在的小电于感Iom量in时的 非线性电感。磁粉芯就是非线性电感,但成 本高。
a)(1
/ d)2圆
/ b)矩形
边缘磁通对电感性能影响
气隙边缘磁通穿过线圈,高频磁通在线圈中 引起涡流损耗,通常称为被动损耗。
边缘磁通对周围电气元件引起干扰。
减少边缘磁通的措施
线圈避开气隙
骨架套塑料环 在气隙附近不放导线
磁芯
线圈 塑料环
骨架
分割气隙
将一个气隙分成几个气隙, 边缘磁通范围大大缩小。
边缘磁通与气隙磁通并联, 在线圈包围的磁芯中磁通增 加,总磁链增加,电感加大。
维持电感量措施
边缘磁通相当于气隙等效面 积Aδ增加,电感加大:
L N 2 0 A
I
所有磁通通过磁芯,磁芯截面没有变,磁感应 增加。维持L不变,只有增加气隙δ。如果减 少匝数,将增加B,可能引起饱和和损耗大。
也可以写成:
NI
Bclc
0e
lc (Hc
Hc
r
lc
)
可见将磁化曲线线性化了。
气隙磁芯等效磁导率
把气隙磁芯看成整个磁系统的磁导率
NI
Bc
0r
lc
B
0
Bclc
0r
(1
r
lc
)
Bclc
0e
则有效磁导率
1
e
r 1 r
lc
1
r
N LI Ae B
气隙磁芯线圈电感量计算
当气隙小于1/20气隙外郭尺寸:矩形截面a×b,圆
直径d时:
L
N 20e Ae
N 20 Ae
le
e
1
1
r
lc
当气隙大于1/20气隙外郭尺L 寸:矩形截面a×b,圆直
径d时:
L
N 20 Ae
k
k k
(1 (1