詳解開(kāi)關(guān)電源變壓器的漏感

任何變壓器都存在漏感，但開(kāi)關(guān)變壓器的漏感對開(kāi)關(guān)電源性能指標的影響特別重要。由于開(kāi)關(guān)變壓器漏感的存在，當控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間會(huì )產(chǎn)生反電動(dòng)勢，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(xiàn)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)變壓器設計的重要內容之一。

　　開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈之間存在漏感，是因為線(xiàn)圈之間存在漏磁通而產(chǎn)生的;因此，計算出線(xiàn)圈之間的漏磁通量就可以計算出漏感的數值。要計算變壓器線(xiàn)圈之間存在的漏磁通，首先是要知道兩個(gè)線(xiàn)圈之間的磁場(chǎng)分布。我們知道螺旋線(xiàn)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(xiàn)圈中磁場(chǎng)強度分布是基本均勻的，并且磁場(chǎng)能量基本集中在螺旋線(xiàn)圈之中。另外，在計算螺旋線(xiàn)圈之內或之外的磁場(chǎng)強度分布時(shí)，比較復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?；舴蚨?。

　　圖2-30是分析計算開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)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(xiàn)圈之間產(chǎn)生漏感的原理，并進(jìn)行一些比較簡(jiǎn)單的計算。

　　在圖2-30中，N1、N2分別為變壓器的初、次級線(xiàn)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、次級線(xiàn)圈的半徑;d1為初級線(xiàn)圈到鐵芯的距離，d2為初、次級線(xiàn)圈之間的距離。為了分析計算簡(jiǎn)單，這里假設變壓器初、次級線(xiàn)圈的匝數以及線(xiàn)徑相等，流過(guò)線(xiàn)圈的電流全部集中在線(xiàn)徑的中心;因此，它們之間的距離全部是兩線(xiàn)圈之間的中心距離，如虛線(xiàn)所示。

　　設鐵芯的截面積為S，S=πr2;初級線(xiàn)圈的截面積為S1，S1=πr21;次級線(xiàn)圈的截面積為S2，S2=πr22;初級線(xiàn)圈與鐵芯的間隔截面積為Sd1，Sd1=S1-S;次級線(xiàn)圈與初級線(xiàn)圈的間隙截面積為Sd2，Sd2=S2-S1;電流I1流過(guò)初級線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)強度為H1，在面積S1之內產(chǎn)生的磁通量為φ1，在面積Sd2之內產(chǎn)生的磁通量為φ1';電流I2流過(guò)次級線(xiàn)圈產(chǎn)生的的磁場(chǎng)強度為H2，磁通量為φ2。

　　圖2.30:開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈之間產(chǎn)生漏感的原理

　　由此可以求得電流I2流過(guò)變壓器次級線(xiàn)圈N2產(chǎn)生的磁通量為：

　　電流I2流過(guò)變壓器次級線(xiàn)圈N2產(chǎn)生的磁通量

　　(2-95)、(2-96)式中，μ0sd2H2=φ2就是變壓器次級線(xiàn)圈N2對初級線(xiàn)圈N1的漏磁通;因為，這一部分磁通沒(méi)有穿過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈N1。漏磁通可以等效成是由一個(gè)電感單獨產(chǎn)生，這個(gè)電感就稱(chēng)為漏感，記為L(cháng)s。同理，也可以求得流過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈N1中的電流I1產(chǎn)生的磁通量為：

　　流過(guò)變壓器初級線(xiàn)圈N1中的電流I1產(chǎn)生的磁通量

　　磁通量計算式

　　(2-96)式中，咋看起來(lái)，變壓器初級線(xiàn)圈N1產(chǎn)生的磁通量φ1全部穿過(guò)變壓器次級線(xiàn)圈N2，它們之間應該不存在漏磁通;但是，初級線(xiàn)圈在面積S1中產(chǎn)生的磁通φ1的方向與在面積Sd2中產(chǎn)生的磁通φ1的方向，正好互相相反;因此，變壓器初級線(xiàn)圈N1在面積Sd2中產(chǎn)生的磁通φ1，仍然稱(chēng)為變壓器初級線(xiàn)圈N1對變壓器次級線(xiàn)圈N2的漏磁通，其等效電感同樣稱(chēng)為漏感。