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磁芯气隙对磁感应强度的影响

时间:06-14 来源:互联网 点击:

磁芯气隙对磁感应强度的影响是一个很重要的问题,如何选择气隙,至关重要,我们不妨通过一个具体例子来作进一步的说明。

例 已知在一拖二36W电子镇流器中,要求的电感量为2.1mH,根据在工作台上测试,流过此电感的电流(有效值)为0.3A,试选用磁芯,并计算磁心的有效磁导率、磁芯中的磁感应强度B,如果不加气隙,有没有饱和的问题?如果磨气隙1.6mm,情况怎样?

解:首先根据经验以及电子镇流器的功率大小,我们初步选用EE25磁芯,由厂家的数据表查出:它的有效截面积Ae为39.6mm2,电感因子AL=1900nH,有效磁路长度为49.5mm。

(1)如果不加气隙,根据其厂家提供的电感因子AL数据,要绕制2.1mH的电感,其圈数为:

N=(2.1×10-3/1900×10-9)1/2=33圈,

(2)磁感应强度

根据电感量、圈数、及流过线圈的电流,按式(10)求得:

B=N×AL×I/Ae =35×1900×10-9×0.3/39.6×10-6=0.503T=503mT

这样大的磁感应强度,即便在室温下磁芯肯定要饱和。如果再考虑到磁性材料参数的不一致性,有+30%的误差,以及灯电流波峰系数(一般限制为1.7以下,有时可能更大),则在电流最大的峰值(1.7×0.3=0.51A)附近,磁感应强度最大值将达到

BM=1.7×503mT=855mT,

再加上AL值+30%的误差,磁心的磁感应强度更是大得不得了,磁芯肯定饱和。所以,不磨气隙,或气隙太小,电路是不可能正常工作的。

(3)如果在中心磨气隙1.6mm,其电感因子经测试降为AL=59.6nH,电感因子降低了1900/59.6=31.9倍。为绕制2.1mH的电感,其圈数变为

N=(2.1×10-3/59.6×10-9)1/2=188圈,

由于电感与圈数的平方成正比,线圈圈数N只增加了188/33=5.7倍。这样,电感因子大幅度减少,而圈数增加并不多,所以磁感应强度下降了。

在磨气隙后,按式(10),磁感应强度B变为:

B=N×AL×I/Ae =188×59.6×10-9×0.3/39.6×10-6=0.084T=85mT

可见,磨气隙后,磁心的磁感应强度大幅度下降。气隙越大,磁芯的磁感应强度越低,电感线圈越不容易饱和、损耗越小,越可靠,但是用的漆包线变多了。

在85mT的磁感应强度下,即便考虑电流的波峰系数=1.7,最大的磁感应强度也不过144.5mT(加气隙后,AL值是稳定的,没有误差),那怕温度上升,磁芯也肯定不会饱和。.

这个例子充分说明:如果没有气隙,在上述电流下,由于磁场强度太大,磁心会饱和。所以作为镇流器的扼流电感,磁心必须加足够大的气隙,减少其有效磁导率,用增加圈数的办法来得到所希望的电感量。因为磨气隙,电感因子AL会减少很多,但电感量是与圈数N的平方成正比,圈数增加并不多,所以磁芯的磁感应强度会大大下降,就不会饱和了。

一般在已知线圈通过电流(有效值)的条件下,计算出来的磁感应强度应在200~230mT以下为宜,不能太大。如果计算出来的值达到300mT以上,磁芯不仅可能饱和,而且损耗过大,这是不能允许的。这时应加大气隙,或选用大一号的磁芯。

一般来说,磁芯尺寸愈大,气隙亦应愈大。作为经验值,我们推荐:EE13的中心气隙应≥0.4mm,EE16的中心气隙应≥0.6mm,EE19的中心气隙应≥0.8mm,EE25的中心气隙应≥1.3~1.5mm,EE28的中心气隙应≥1.5~1.8mm,EE30的中心气隙应≥1.8~2.0mm等等。为了给气隙的选择找到一个合理的而不是盲目的依据,建议对每种规格的磁心,磨不同的气隙,计算它在不同的电流和电感量下的磁感应强度,根据磁感应强度值,来判断气隙大小是否合适。

在磁芯尺寸一定的条件下,电感量越大,气隙越小,磁芯中磁感应强度越大,在同样的电流下,越容易造成电感饱和。而且,磁芯中的损耗也随磁感应强度变大而增加,发热也越来越严重,电路越不可靠。

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