前面我們談到了漏感對(duì)電路的影響,那么使我們想起了變壓器有分布電容,它對(duì)電路會(huì)產(chǎn)生影響。那么如圖所示,有變壓器電容會(huì)引起電流尖峰,輕載時(shí)的電流尖峰要比負(fù)載時(shí)的電流尖峰要大很多。那么下面我們討論了漏感以后,我們就想漏磁在哪里呢?電路中兩點(diǎn)間有點(diǎn)位差就有電流通過(guò),而在磁路中兩點(diǎn)間如果有磁位差,就有可能產(chǎn)生漏磁。下面我們來(lái)做漏磁分析。
下面我們來(lái)討論環(huán)形磁芯的漏磁分析。分4種情況來(lái)分析。
第一種是環(huán)形沒(méi)有氣隙而均勻繞制的漏磁分析。
第二種是集中繞制的等截面環(huán)形磁芯。
第三種是有氣隙時(shí)候的環(huán)形磁芯。
第四種是有氣隙時(shí)候集中繞制的環(huán)形磁芯。
下面我們來(lái)研究環(huán)形沒(méi)有氣隙均勻繞制磁芯磁漏漏磁分析。如圖所示,左邊的圖是環(huán)形磁芯繞有N匝線圈,通有電流為I,磁芯的截面積為A,平均周長(zhǎng)為l,那么我們?nèi)=0,順時(shí)針?lè)较?x線性增長(zhǎng)。在分析以前我們先定義任意點(diǎn)的磁勢(shì)Fx是0到x段的磁路所匝鏈的線圈磁勢(shì)。 Ucx是0到x段磁芯的磁阻壓降。那么Ux是磁路中某x點(diǎn)相對(duì)于參考點(diǎn)的磁位差。
下面我們分別來(lái)進(jìn)行推導(dǎo)。我們知道0到x段也有線圈均勻繞制,那么某x點(diǎn)的繞組匝數(shù)為,0到x段的磁勢(shì)
,磁芯當(dāng)中的磁場(chǎng)強(qiáng)度
,因此0到x段的磁阻壓降
, x點(diǎn)的磁位我們用Ux表示
,也就是說(shuō)任意一點(diǎn)的磁位都為0,理論上是沒(méi)有漏磁的。那么如圖所示,分別是F(A)、Ucx和Ux的曲線圖。
前面我們對(duì)環(huán)形沒(méi)有氣隙時(shí)且均勻繞制的磁芯磁漏進(jìn)行了漏磁分析。我們通過(guò)分析得到,任意一點(diǎn)的磁位為0,理論上是沒(méi)有漏詞的。但是這樣的分析是分析了平均周長(zhǎng)方向的磁路分析,而沿磁芯徑向的磁場(chǎng)分布是不均勻的,磁芯中的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布式內(nèi)強(qiáng)外弱,而且在邊界處發(fā)生了突變。
下面我們來(lái)分析集中繞制的等截面環(huán)形磁芯漏磁分析。我們磁環(huán)環(huán)上的線圈集中繞在一起,如圖所示,那么線圈的長(zhǎng)度為lw,取線圈的中點(diǎn)作為參考點(diǎn),也就是x=0點(diǎn),并以x順時(shí)針增加的方向?yàn)閤的正方向。
經(jīng)過(guò)分析得到磁勢(shì)x的分布圖,如圖所示,在x=lw/2至l-lw/2處沒(méi)有增加磁鏈,也沒(méi)有增加磁動(dòng)勢(shì),所以為一水平直線。
那么如果有散磁通存在,磁芯各截面的磁通密度px和磁場(chǎng)強(qiáng)度hx不再是常數(shù),Ucx也不能用來(lái)計(jì)算,那么如果散磁通的比例非常的小,假設(shè)hx為常數(shù),那么可以作為Ucx的分布圖。
如圖中所示,由上述兩個(gè)圖F(A)和Ucx相減,可以得到 Ux的磁位差的分布圖。從磁位差的分布圖我們可以看到,x=0和x=l/2以及x=l處, Ux都不等于0,因此有散磁通Φs分布于圓環(huán)周?chē)目臻g中。
由于環(huán)形磁心以及繞制方法是對(duì)稱(chēng)的,通過(guò)x=0,x=l/2和x=l的平面定義為零等磁位面,在磁芯中存在著若干個(gè)磁位相等的面,我們簡(jiǎn)稱(chēng)為等磁位面。我們?cè)倏磮D,在磁芯中x=0處磁通的最大。由于磁芯截面積的是均勻的,x=0處的磁通密度也就是最大,而x=l/2處磁通是最小,磁通密度也是最低。再lw/2以及l(fā)-lw/2之間的磁位差是最大的,因此漏磁也是最大。
下面我們對(duì)有氣隙時(shí)環(huán)形磁芯磁場(chǎng)的漏磁分析。在分析以前我們先來(lái)明確一下,第一個(gè)磁芯的磁阻是,氣隙的磁阻是
,線圈的磁勢(shì)
。雖然空氣隙不大,應(yīng)空磁芯的磁導(dǎo)力要比磁芯的磁導(dǎo)率低得多,所以氣隙的磁場(chǎng)強(qiáng)度
要比磁芯的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hc大得多,因此
占有總磁勢(shì)的較大的比例。
如圖所示是帶有氣隙的均勻繞制的環(huán)形磁芯磁場(chǎng)磁位分布圖,在環(huán)形磁芯上還有δ,那么取氣隙的終點(diǎn)為參考點(diǎn),也就是x=0點(diǎn),并且有δ遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于l,通過(guò)分析以得到磁動(dòng)勢(shì)、慈芯的磁路壓降以及氣隙的壓降分布。如右圖所示磁芯的磁動(dòng)勢(shì)是線性增加的,再假設(shè)磁芯的Hc為常數(shù),這與沒(méi)有氣隙一樣,把磁動(dòng)式減掉磁阻壓降,就得到了個(gè)點(diǎn)的磁位差,Ux不等于0,因此也有散磁通Φs存在。這種情況和前述的所不同的是對(duì)稱(chēng)面左右兩側(cè)的磁位差比前者要大,所以散磁通也很大。因此開(kāi)了氣隙以后,他的散磁通要比沒(méi)開(kāi)氣隙的時(shí)候大許多。
下面我們來(lái)介紹第4種情況,有氣隙時(shí)又有集中繞制的環(huán)形磁芯的磁場(chǎng)和漏磁分析。那么如圖所示等截面的環(huán)形磁芯,有開(kāi)有氣息,我們一般集中繞制的線圈放在氣隙的正對(duì)面,因此通過(guò)分析以后得到的磁位分布圖,如右圖所示,可以知道除非他最大處發(fā)生在如圖所示的AB處,其中CD節(jié)點(diǎn)的磁位差也比較大,由于散磁分布與兩點(diǎn)間的磁位差相關(guān),因此整個(gè)磁環(huán)的散磁通特別大,所以不建議采用這種方法來(lái)繞制環(huán)形線圈。