灰色天空 發表於 2012-06-12 10:51:56
磁芯氣隙對磁感應強度的影響是一個很重要的問題，如何選擇氣隙，至關重要，我們不妨通過一個具體例子來作進一步的說明。
例 已知在一拖二36W電子鎮流器中，要求的電感量為2.1mH，根據在工作檯上測試，流過此電感的電流（有效值）為0.3A，試選用磁芯，並計算磁心的有效磁導率、磁芯中的磁感應強度B，如果不加氣隙，有沒有飽和的問題？如果磨氣隙1.6mm，情況怎樣？
解：首先根據經驗以及電子鎮流器的功率大小，我們初步選用EE25 磁芯，由廠家的數據表查出：它的有效截面積Ae為39.6mm2，電感因子AL=1900nH，有效磁路長度為49.5mm。
（1）如果不加氣隙，根據其廠家提供的電感因子AL數據，要繞制2.1mH的電感，其圈數為：
N=（2.1×10-3/1900×10-9）1/2=33圈，
（2）磁感應強度
根據電感量、圈數、及流過線圈的電流，按式（10）求得：
B=N×AL×I/Ae =35×1900×10-9×0.3/39.6×10-6=0.503T=503mT
這樣大的磁感應強度，即便在室溫下磁芯肯定要飽和。如果再考慮到磁性材料參數的不一致性，有+30%的誤差，以及燈電流波峰係數（一般限制為1.7以下，有時可能更大），則在電流最大的峰值(1.7×0.3=0.51A)附近，磁感應強度最大值將達到
BM=1.7×503mT=855mT，
再加上AL值+30%的誤差，磁心的磁感應強度更是大得不得了，磁芯肯定飽和。 所以，不磨氣隙，或氣隙太小，電路是不可能正常工作的。
（3）如果在中心磨氣隙1.6mm，其電感因子經測試降為AL=59.6nH，電感因子降低了1900/59.6=31.9倍。為繞制2.1mH的電感，其圈數變為
N=（2.1×10-3/59.6×10-9）1/2=188圈，
由於電感與圈數的平方成正比，線圈圈數N只增加了188/33=5.7倍。這樣，電感因子大幅度減少，而圈數增加並不多，所以磁感應強度下降了。
在磨氣隙後，按式（10），磁感應強度B變為：
B=N×AL×I/Ae =188×59.6×10-9×0.3/39.6×10-6=0.084T=85mT
可見，磨氣隙後，磁心的磁感應強度大幅度下降。氣隙越大，磁芯的磁感應強度越低，電感線圈越不容易飽和、損耗越小，越可靠，但是用的漆包線變多了。
在85mT的磁感應強度下，即便考慮電流的波峰係數=1.7，最大的磁感應強度也不過144.5mT（加氣隙後，AL值是穩定的，沒有誤差），那怕溫度上升，磁芯也肯定不會飽和。.
這個例子充分說明：如果沒有氣隙，在上述電流下，由於磁場強度太大，磁心會飽和。所以作為鎮流器的扼流電感，磁心必須加足夠大的氣隙，減少其有效磁導率，用增加圈數的辦法來得到所希望的電感量。因為磨氣隙，電感因子AL會減少很多，但電感量是與圈數N的平方成正比，圈數增加並不多，所以磁芯的磁感應強度會大大下降，就不會飽和了。
一般在已知線圈通過電流(有效值)的條件下，計算出來的磁感應強度應在200~230mT以下為宜，不能太大。如果計算出來的值達到300mT以上，磁芯不僅可能飽和，而且損耗過大，這是不能允許的。這時應加大氣隙，或選用大一號的磁芯。
一般來說，磁芯尺寸愈大，氣隙亦應愈大。作為經驗值，我們推薦：EE13的中心氣隙應≥0.4mm，EE16的中心氣隙應≥0.6mm，EE19的中心氣隙應≥0.8mm，EE25的中心氣隙應≥1.3~1.5mm，EE28的中心氣隙應≥1.5~1.8mm，EE30的中心氣隙應≥1.8~2.0mm等等。為了給氣隙的選擇找到一個合理的而不是盲目的依據，建議對每種規格的磁心，磨不同的氣隙，計算它在不同的電流和電感量下的磁感應強度，根據磁感應強度值，來判斷氣隙大小是否合適。
，在磁芯尺寸一定的條件下，電感量越大，氣隙越小，磁芯中磁感應強度越大，在同樣的電流下，越容易造成電感飽和。而且，磁芯中的損耗也隨磁感應強度變大而增加，發熱也越來越嚴重，電路越不可靠。
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