气隙存储能量分析

气隙存储能量分析

模型：反激变压器为例，内部磁芯磁路长度L1,气隙长度L2，面积S。

前提：线圈通电流I后，φ相等，同时B近似相等。磁芯到达B1H1,气隙到达B1,H2。

能量分布：

磁芯能量密度为OB1C所围面积（0.5*B1*H1），气隙能量密度为OB1E所围面积(0.5*B1*H2）具体看另一篇《磁滞损耗与磁滞曲线面积对应关系积分推导》。

上图可以看出气隙能量密度明显高于磁芯。

磁芯能量=0.5*B1*H1*L1*S=0.5*Ur*H1*H1*L1*S=0.5*B1*B1*L1/Ur*S

气隙能量=0.5*B1*H2*L2*S=0.5*Uo*H2*H2*L2*S=0.5*B1*B1*L2/Uo*S

存储能量大小取决于L1/Ur L2/Uo两者。

整体拟合曲线的Ux如下：

N*I=H1*L1+H2*L2=H平均*（L1+L2）

L1*B1/U1+L2*B1/U0=(L1+L2)*B1/Ux

Ux=（L1+L2）/(L1/U1+L2/Uo)

整合曲线从能量角度证明：

整合曲线围成的面积对应能量密度*(L1+L2)*S

=0.5*B1*H平均*(L1+L2)*S

=0.5*B1*（B1/Ux）*(L1+L2)*S

=0.5*B1*B1*(L1/U1+L2/Uo)*S

=0.5*B1*H1*L1*S+0.5*B1*H2*L2*S=磁芯能量+气隙能量

磁芯作用讨论：

如果磁芯磁导率很高趋于无穷，其作用应该是将磁路短路，将所有磁势加在气隙上，使气隙得到很高的H，从而储能。N*I=H1*L1+H2*L2=L1*B1/U1+L2*B1/U0

实际是磁芯与气隙都有储能，分布取决于L1/Ur L2/Uo两者大小比例，如磁芯长度比100倍，磁导率比1000倍，则气隙能量是磁芯能量10倍。