開(kāi)關(guān)變壓器漏感分析

1、變壓器的漏感應(yīng)該是線圈所產(chǎn)生的磁力線不能都通過(guò)次級(jí)線圈，因此產(chǎn)生漏磁的電感稱為漏感。一般漏感的問(wèn)題與繞線的排線規(guī)律，層間絕緣的厚度，繞線幅寬等很多因素有關(guān)。 一般減少漏感的措施有：1.每一組繞組都要繞緊，并且要分布平均2.引出線的地方要中規(guī)中矩，盡量成直角，緊貼骨架壁3.未能繞滿一層的要平均疏繞滿一層4.絕緣層盡量減少，滿足耐壓要求及可5.如空間有余，可考慮加長(zhǎng)型的骨架，盡量減少厚度另外變壓器不能一味的要求漏感小，減小漏感的措施往往會(huì)使分布電容提高，分布電容高同樣會(huì)產(chǎn)生浪涌電流和尖峰電壓及脈沖頂部震蕩，造成損耗增加對(duì)同一變壓器要同時(shí)減少漏感和分布電容是困難的，應(yīng)根據(jù)不同的工作要求，保證合適的分

2、布電容和漏感開(kāi)關(guān)變壓器漏感分析開(kāi)關(guān)變壓器線圈之間存在漏感，是因?yàn)榫€圈之間存在漏磁通而產(chǎn)生的；因此，計(jì)算出線圈之間的漏磁通量就可以計(jì)算出漏感的數(shù)值。要計(jì)算變壓器線圈之間存在的漏磁通，首先是要知道兩個(gè)線圈之間的磁場(chǎng)分布。任何變壓器都存在漏感，但開(kāi)關(guān)變壓器的漏感對(duì)開(kāi)關(guān)電源性能指標(biāo)的影響特別重要。由于開(kāi)關(guān)變壓器漏感的存在，當(dāng)控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，容易把開(kāi)關(guān)器件過(guò)壓擊穿；漏感還可以與電路中的分布電容以及變壓器線圈的分布電容組成振蕩回路，使電路產(chǎn)生振蕩并向外輻射電磁能量，造成電磁干擾。因此，分析漏感產(chǎn)生的原理和減少漏感的產(chǎn)生也是開(kāi)關(guān)變壓器設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。開(kāi)關(guān)變壓器線圈之間存在漏感，是因?yàn)榫€

3、圈之間存在漏磁通而產(chǎn)生的；因此，計(jì)算出線圈之間的漏磁通量就可以計(jì)算出漏感的數(shù)值。要計(jì)算變壓器線圈之間存在的漏磁通，首先是要知道兩個(gè)線圈之間的磁場(chǎng)分布。我們知道螺旋線圈中的磁場(chǎng)分布與兩塊極板中的電場(chǎng)分布有些相似之處，就是螺旋線圈中磁場(chǎng)強(qiáng)度分布是基本均勻的，并且磁場(chǎng)能量基本集中在螺旋線圈之中。另外，在計(jì)算螺旋線圈之內(nèi)或之外的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布時(shí)，比較復(fù)雜的情況可用麥克斯韋定理或畢-沙定理，而比較簡(jiǎn)單的情況可用安培環(huán)路定律或磁路的克希霍夫定律。圖2-30是分析計(jì)算開(kāi)關(guān)變壓器線圈之間漏感的原理圖。下面我們就用圖2-30來(lái)簡(jiǎn)單分析開(kāi)關(guān)變壓器線圈之間產(chǎn)生漏感的原理，并進(jìn)行一些比較簡(jiǎn)單的計(jì)算。在圖2-30中，N1

4、、N2分別為變壓器的初、次級(jí)線圈，Tc是變壓器鐵芯。r是變壓器鐵芯的半徑，r1、r2分別是變壓器初、次級(jí)線圈的半徑；d1為初級(jí)線圈到鐵芯的距離，d2為初、次級(jí)線圈之間的距離。為了分析計(jì)算簡(jiǎn)單，這里假設(shè)變壓器初、次級(jí)線圈的匝數(shù)以及線徑相等，流過(guò)線圈的電流全部集中在線徑的中心；因此，它們之間的距離全部是兩線圈之間的中心距離，如虛線所示。下面我們根據(jù)圖2-30來(lái)簡(jiǎn)單計(jì)算變壓器初、次級(jí)線圈之間的漏感Ls。（2-97）式中，H為漏感的磁場(chǎng)強(qiáng)度；N為產(chǎn)生漏感線圈的匝數(shù)，這里N可以是N1或者N2；I為流過(guò)線圈N1或者N2的電流；h為兩個(gè)線圈的高度。如果我們拿（2-99）式與（2-67）式或（2-94）式進(jìn)行

5、對(duì)比，可以看出，線圈漏感與線圈的電感是沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別的，只是磁路和磁通密度以及介質(zhì)導(dǎo)磁率等參數(shù)需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定。對(duì)于計(jì)算多層線圈的漏感可以用上述方法，逐層進(jìn)行計(jì)算，然后求代數(shù)和；或者把多層線圈等效成一層，然后按單層來(lái)計(jì)算。實(shí)際中使用的變壓器，其初、次級(jí)線圈的匝數(shù)不一定完全一樣，導(dǎo)線的直徑也不可能一樣，還有線圈的高度也不可能一樣，因此，精確計(jì)算每個(gè)線圈之間的漏感并不是一件很容易的事。為了減少變壓器初、次級(jí)線圈之間的漏感，在繞制變壓器線圈的時(shí)候可以把初、次級(jí)線圈層與層之間互相錯(cuò)開(kāi)，如圖2-31所示。在圖2-31中，兩個(gè)線圈之間實(shí)線箭頭表示正磁通的方向，虛線表示反磁通的方向。從圖中可以看出，多層

6、線圈間隙與間隙之間的正、反向磁通是可以部分抵消的，因此，變壓器線圈的漏感可以減小。例如：第2層線圈N2產(chǎn)生的正磁通，一部分落在第1層線圈N1的外面，屬于漏磁通；但第2層線圈N2產(chǎn)生的反磁通，正好落在第3層線圈N1的里面；即：第2層次級(jí)線圈N2產(chǎn)生的正、反向磁通，正好落在初級(jí)線圈N1的第1層與第3層線圈之間，正、反向磁通的作用可以互相抵消。而第4層線圈N2產(chǎn)生的正、反向磁通，對(duì)第1層與第3層的初級(jí)線圈N1就沒(méi)有太大的影響。另外，從（2-99）式還可以看出，漏感的大小與兩個(gè)線圈之間的距離還相關(guān)；如果把初、次級(jí)線圈用雙平行或雙交線來(lái)繞制，這樣，兩個(gè)線圈之間的距離就會(huì)變得?。惶貏e是用雙交線來(lái)繞制，相當(dāng)

7、于兩層線圈不斷交換里外位置，正、反向磁通互相抵消，因此，它們之間的漏感特別小。這種初、次級(jí)線圈采用雙平行或雙交線繞制的變壓器一般多用于高頻變壓器，或脈沖變壓器。但這種變壓器初、次級(jí)線圈之間的絕緣強(qiáng)度不高，很難在大功率開(kāi)關(guān)電源中使用。一般變壓器初、次級(jí)線圈的漏感大約在12%左右，如果采用分層錯(cuò)開(kāi)繞制工藝，漏感可以降低到1%之下；若采用雙交線繞制工藝，線圈漏感可以降低到5 以下。另外，線圈漏感相對(duì)值的大小還與變壓器鐵芯的氣隙長(zhǎng)度有關(guān)，這個(gè)用（2-99）式與（2-94）式進(jìn)行對(duì)比就可以知道。變壓器鐵芯的氣隙長(zhǎng)度越大，其有效導(dǎo)磁率就越小，線圈漏感的相對(duì)值就越大。對(duì)變壓器線圈的漏感進(jìn)行測(cè)試，方法很簡(jiǎn)單。例如，要測(cè)試變壓器初級(jí)線圈的漏感，只需要把變壓器所有次級(jí)