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电感的原理、带磁芯电感的设计方法的总结、讨论和一些推论

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出0入0汤圆

发表于 2011-12-21 21:38:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖的大部分结论来源于http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content_all.jsp?bbs_sn=5209033,其中有老头、shsyf、roseason、waitingconfirm、gzhuli等许多高手的讨论。我把一些公认的有用的结论以及我自己的看法,总结归纳到本帖。希望过去的讨论可以在本帖找到答案,初学者们可以从本帖学会电感的设计方法,也希望高手们能发起更加深入、实用的讨论。


0. 电感的基本介绍(科普,非初学者可以跳过)
根据法拉第电磁感应定律,回路的感应电动势等于磁通的变化率,即:U = dΦ/dt。通电的线圈可以产生磁场,可以通过安培定则计算出线圈通过电流I时的磁通量Φ。那么,电流I的变化,就会引起磁通量Φ的变化,从而感应出电动势。这个感应电动势总是和电流的变化率方向相反,从而抵抗电流的变化,体现出抵抗电流的特性,称为电感。电感量被定义为:L=Φ/I,不难推导出:U = L × dI/dt,或者dI/dt = U/L。

1. 从空心线圈到带磁芯的电感(理解气隙的作用)
在讨论带磁芯的电感之前,先讨论一下空心线圈电感,并由此以最容易理解的思路引出气隙的作用。首先,我们不妨推导一下空心线圈的电感量公式。这是一个不够严谨的推导,为了简化推导,做几个假设:(1)假设线圈的所有匝数之间是完全耦合的,也就是说没有漏感,每一匝线圈产生的磁通都会100%通过其余的所有匝数;(2)假设我们事先得到出了线圈磁路的等效长度:d。
推导如下:

(原文件名:f1.PNG)
其中,N为匝数,Ae为线圈截面积,u0为真空磁导率,d是磁路等效长度。
这个公式说明了,对于一个确定的线圈,电感量和磁路长度成反比。但是,从工程上来说,这样的空心线圈的电感量实在太小了,在一般的开关电源的应用中不能满足需要。在不改变线圈尺寸的情况下,要增加电感量,只有一个办法:减小d。于是,高磁导率的磁芯被引入了。磁芯不闭合,而是留一个很小的空气隙:d。从网上偷来两个图揍了一下:

(原文件名:i1.PNG)
这时的磁芯只作为导磁介质的功能,其磁导率之高,自身的长度也可以忽略不计了(暂且就这么理解吧)。这时,上面的那个公式同样适用,只是计算出来的电感量比同一个空心线圈大了不少,从而满足工程的需要。
所以,可以这么理解,磁芯的作用就是造成“磁场空间的扭曲”,把原本分布在较大空间的磁场,集中到一个小小的气隙里,来制造出较大的电感量。而磁芯本身的一些特性,我们这里先不作考虑。
(对于初学者,从这个角度来理解,应该比较容易掌握。高手们就不要拍砖了,这样的确不够严谨)

2. 关于电感的储能(验证气息的储能)
这也是之前讨论最激烈的地方。既然认同了磁场的理论,那么还是从B*H的体积分来推导吧。
经过之前的讨论,我们公认了:电感的能量,储存于空气中。那么:电感的储能,主要在气隙中;空心线圈的能量则散布在一定的空间范围中。
做了两个仿真,左图是空心线圈的能量-空间分布、右图是带气隙电感的能量-空间分布。两线圈的几何尺寸和通过的电流完全相同。

(原文件名:p1.PNG)
图中,圆圈为通电导体(铜),EE型的为磁芯(铁氧体)。可以看到,空心线圈的能量是分散在较大空间的,带磁芯电感的能量主要集中在气隙中,磁芯中的能量非常小。
仿真结果应该说和大家公认的结论一致。

3. 电感AP公式推导以及工程设计方法(初学者最实用的部分)
从开关电源的小型化要求出发,我们期望设计出更小体积的电感。
假设,我们的设计任务是:电感量L,持续通过的有效值电流Irms,最大的峰值电流Ipeak。这3个参数(注意2个电流的区别),是电感设计指标中最基本和必要的参数,以下开始推导。
我们需要选择一个合适的磁芯,这个磁芯的窗口正好可以容纳下所有的铜线。(假设:我们得到了一个窗口没有被铜线完全填满的设计,那么这个设计一定不是体积最小的。因为一定可以通过选择一个截面积不变,窗口更小的磁芯来修改这一设计,使体积更小)。如下图所示:

(原文件名:p2.PNG)
那么线圈的总匝数就可以被确定下来了:

(原文件名:f2.PNG)
其中,k为填充系数(0~1,因为并不是所有面积都被铜填充,间隙、骨架、绝缘材料等也占据面积);J为电流密度,反应了在保证一定温升下的铜线的载流能力(一般可以取4~5A/mm2)。现在来考虑磁通密度:

(原文件名:f3.PNG)
这样,将上一个公式的匝数N代入这个式子,可以得到:

(原文件名:f4.PNG)
这个就是电感磁芯选型的AP公式了。
一旦电感的3个参数确定下来,并结合磁材料确定了最大磁通密度Bmax(PC40铁氧体可以取0.2~0.25,其100度下的饱和磁密为0.38T),确定电流密度J(可以取4~5A/mm2),填充系数k可以取0.5。这样,就可以确定电感的AP值(Ae和Aw的乘积,单位为mm4),接下来就是对着选型表选型了。选近似的,没有近似的选稍微大一些的。没有把握的初学者,可以适当选大一号的。
选好磁芯以后,有条件的,就根据你选的线径(由I/J计算),然后实际绕绕看吧。看看能不能容纳下预期的匝数N,可以的话,基本就可以宣告选型成功了,不行的话,换大一号磁芯试试。注意:这个N一定不能用第1个公式计算,要按实际选择的磁芯,用这个式子:

(原文件名:f5.PNG)
其实,当N匝合适线径的线绕下来之后,电感已经快要设计完毕了,只差气隙了,方法有很多:
(1)有LCR电桥的,只需要测试一下,用手把两块磁芯分开一定的距离,估计一个大概,然后拿锉刀磨中心柱,边磨边测量,量到电感量满足需要了,装好,缠好胶带,就大工告成了。
(2)垫气隙,有很多材料可以用:胶带、塑料片、各种线径的漆包线。也是边调边量,调到合适的电感量。
(3)没有仪表的,那就比较悲剧了,只能估计,不大精确。先把气隙长度算好,用本帖第1个部分的公式即可:

(原文件名:f6.PNG)
总结一下:
(1)确定电感的3个参数(L、Irms和Ipeak)。
(2)根据AP公式选磁芯。
(3)根据匝数公式,算匝数。然后试绕,成功->下一步,失败->返回到(2)。
(4)看仪表调气隙;或者计算需要的气隙,盲调。

(我想,这应该是初学者和业余爱好者最科学最简单的电感设计方法了,希望业余爱好者们都能掌握吧)

4. 一个关于气隙储能的推论(一个有趣的现象,有一定的工程意义)
根据第3部分的AP公式,可以看出,某一确定的磁芯,对应了一确定的电感容量(如果我们认为Irms和Ipeak近似相等)。也就是说,某一确定的磁芯,从工程上来说,不管设计成多大电感量的电感、不管气隙应该开多大,其储能大小是固定的。
但是,但是,从另一方面来看,气隙的储能只和气隙部分的体积有关:

(原文件名:f7.PNG)
结合这两点,那么,是不是可以得出这样的推论:对于某一确定的磁芯,如果设计合理,不管设计成多大的电感量,气隙长度应该是一个定制?一个有趣的问题。
其实,我们可以根据这个推论,用另一种方法(气隙的储能 = 电感所充的电能)来得到气隙的计算公式,如下:

(原文件名:f8.PNG)
(有兴趣的推导一下,这个式子可以通过第3部分的公式推出)
那么,这一推论或许有那么一些工程意义:可以通过观察气隙的大小,一定程度上判断设计情况。
比如:(1)某一设计,气隙比较小。可能的情况是:线圈没有绕满窗口,导致空间的浪费;或者,是绕满了窗口,但是线径取得太大,浪费了铜线;或者,在达到设计的额定电流之前,磁芯早已经饱和了。
(2)某一设计,气隙特别大。可能的情况是:线圈绕不下,被迫使用了更细的线,导致过高的温升;或者,在达到设计的额定电流时,磁通密度还非常的小,浪费了磁芯。
(PS:我们曾经有一个谐振电感,由于高频损耗,磁密取得非常小,结果气隙大概有1.5cm长,厂家打来电话反复确认,参数没错吧?图纸没错吧?)

这算是气隙长度的一点小小的用处吧,老头您可以安心的玩您的电源了:)

5. 关于铜的使用量(工程问题,成本的考虑)
这是个很有趣的话题,我也是最近才仔细思考这问题的,多亏了shsyf网友的讨论。
回到第3部分的匝数公式:

(原文件名:f9.PNG)
可以看出,匝数和截面积是反比关系。由于面积和周长是二次方增长关系,所以,对于同样一个设计指标,越大的Ae可以使用越少的铜线。不难推导出:

(原文件名:f10.PNG)
这个结论shsyf网友早有提到,我引用并补充如下:
(1)同一个设计指标,可以通过选择大一号的磁芯,减小匝数,来减小铜的使用量。
(2)选择截面积偏大,窗口面积偏小的磁芯来设计电感,能有效的减小铜的使用量。(举个例子:CPU附近的VRM使用的功率电感,就有这个特点:磁芯柱很粗,而绕线只用用铜带绕了一层。)
(3)可以通过磁芯的并联,来得到较大容量的电感,比用相同数目的磁芯设计出多个电感串联要节省铜。举个例子,下图是我以前试验的一个3kW的PFC的电感,因为功率比较大,里面用了8块EE40的磁芯,效果很不错,温升也很满意。

(原文件名:p3.JPG)

6. 关于漏感对电感性能的影响(引申的讨论)
这个部分,我没有太大把握,只有一些简单的结论,望各位高手发表自己的看法。
首先,做两个仿真:第一个是漏感较小的EE型铁氧体磁芯,中心柱开气隙的电感,饱和过程的仿真;第二个是漏感较大的工字型铁氧体磁芯,饱和过程的仿真。请看图:

(原文件名:p4.PNG)


(原文件名:p5.PNG)

可以看出,EE型的磁芯的漏感主要产生于中心柱附近:由于磁场向外突出,这一部分线圈并不能被完全耦合。另一方面,EE型铁氧体磁芯,属于硬饱和,饱和现象几乎同时发生在磁路的各处。所以达到饱和电流时,电感值迅速下降。
工字型磁芯,磁场分布比较宽,因此不同层绕组之间的耦合系数不会特别高。而且,磁场分布随着电流的变化,发生变化,逐渐的往外突出,这是由于磁芯各段饱和不同步,磁芯内部的磁导率出现非均匀的变化而导致。这种饱和,属于软饱和,没有一个固定的饱和电流,而是电流越大,电感量越小。
这两种磁芯形式的直流特性可以大致用下图来表示:

(原文件名:p6.PNG)
只能说是各有优势了。EE型容易实现最优设计,大功率应用中容易节省成本,但是必须保证其不饱和。比如带逐周期电流检测的反激电源或者BCM控制的PFC电路里,可以保证不会有过电流,那么用EE型就很容易实现优化设计。工字型电感适合于抗冲击抗饱和的场合,比如EMI的差模滤波电感、又如一个不会经常满载同时又不用考虑满载纹波的小功率DC-DC电源输出电感。
更多的应用就不讨论了,希望高手能发表看法,讨论一下两者在用料和性价比方面的比较就更好了。



整整写了一天了,肯定是漏洞百出,欢迎大侠们猛烈拍砖,多多指证,有补充的意见也欢迎提出来。
最后,留给大家一个问题,也算一个小小的测试吧。如果能正确回答的话,电感设计的基本原理就算是掌握了,如下:
有一个匝数为N、导线截面积为S、横截面积为Ae的线圈,请设计一个磁路,使得这个线圈能够储存最多的能量。(电流密度最大值:J,磁性材料的最大磁通密度:B)。

阿莫论坛20周年了!感谢大家的支持与爱护!!

一只鸟敢站在脆弱的枝条上歇脚,它依仗的不是枝条不会断,而是自己有翅膀,会飞。

出0入0汤圆

发表于 2011-12-21 22:02:22 | 显示全部楼层
沙发吗?

出0入0汤圆

发表于 2011-12-21 22:19:23 | 显示全部楼层
不错,应该祝贺.

出0入0汤圆

发表于 2011-12-21 22:32:55 | 显示全部楼层
MARK

出0入0汤圆

发表于 2011-12-21 22:48:48 | 显示全部楼层
好东东。

出0入0汤圆

发表于 2011-12-21 22:58:01 | 显示全部楼层
很好。

出0入0汤圆

发表于 2011-12-21 23:31:18 | 显示全部楼层
不同意楼主的推导及说明,空心电感那里的d应该是错的,另外楼主说在不改变线圈尺寸的情况下,要增加电感量,只有一个办法:减小d。于是,高磁导率的磁芯被引入了。可能是笔误。但还是不对的,应该说根据被修正的MAXWELL方程组要加上铁磁类物质的Ur.另外楼主说我们公认了:电感的能量,储存于空气中。我也不同意,那那些没有气隙的就不储存能量了??个人认为只是减小磁化的速度,如同给电容充电加上电阻,延长充电时间,使RC》开关电源周期

出675入8汤圆

发表于 2011-12-22 08:38:34 | 显示全部楼层
顶上来让大家讨论吧,虽然我磁方面是个BC

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 08:45:33 | 显示全部楼层
对电磁,非常的感兴趣

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 08:56:30 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 09:17:43 | 显示全部楼层
学习--
谢谢!

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 09:20:48 | 显示全部楼层
帮忙顶一下

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 09:27:19 | 显示全部楼层
不错,学习了,谢谢!

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-22 11:03:16 | 显示全部楼层
回复【7楼】pll19840511  
不同意楼主的推导及说明,空心电感那里的d应该是错的,另外楼主说在不改变线圈尺寸的情况下,要增加电感量,只有一个办法:减小d。于是,高磁导率的磁芯被引入了。可能是笔误。但还是不对的,应该说根据被修正的maxwell方程组要加上铁磁类物质的ur.另外楼主说我们公认了:电感的能量,储存于空气中。我也不同意,那那些没有气隙的就不储存能量了??个人认为只是减小磁化的速度,如同给电容充电加上电阻,延长充电时间,使rc》开关电源周期
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谢谢你的意见。

空心电感那里的d是等效磁路长度,请看这里“(2)假设我们事先得到出了线圈磁路的等效长度:d”

“在不改变线圈尺寸的情况下,要增加电感量,只有一个办法:减小d。于是,高磁导率的磁芯被引入了”,高磁导率磁芯的引入确实可以有两种解释方法:从磁势和磁阻的角度来解释;或者从磁化的角度来考虑平均磁导率。前者认为是减小了低磁导率u0部分的磁路长度,后者认为是增大了平均磁导率。我用前者,为的是方便新手的理解。

电感的能量,确实存储于空气中,理论推导先不谈了,你先看看maxwell软件的仿真结果。

“那些没有气隙的就不储存能量了”,能否举个高磁导率磁芯电感没有气隙的例子?(别提共模电感哈,那是一种极端情况)

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 11:15:40 | 显示全部楼层
mark

出100入2764汤圆

发表于 2011-12-22 12:03:35 | 显示全部楼层
气隙储能? 我不同意 就不帮顶了, 作为研究支持下 楼主辛苦了!但希望不会误导人

出0入618汤圆

发表于 2011-12-22 13:58:48 | 显示全部楼层
回复【16楼】WUWEWU 吴文武
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麻烦对照图片解释一下:

(原文件名:p1.PNG)

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 17:11:04 | 显示全部楼层
先mark

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 17:15:55 | 显示全部楼层
回复【17楼】gzhuli 咕唧霖
回复【16楼】wuwewu 吴文武
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麻烦对照图片解释一下:


(原文件名:p1.png)
引用图片
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看到这个图,想问下,用的什么软件?另外2边图片的能量密度才差差不多5倍左右?

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 17:36:08 | 显示全部楼层
MARK

出100入2764汤圆

发表于 2011-12-22 19:02:24 | 显示全部楼层
磁芯外面测到的磁场能量和磁芯里的磁通能量不是同一个性质,就像电场和电流不一样

出100入2764汤圆

发表于 2011-12-22 19:24:21 | 显示全部楼层
你自己做几个电源验证下就知道了,一个是EE型磨中柱及EE型磨两边边柱 对比没有没磨过的(把磁隙控制在0.2毫米),通过调匝数把电感量调一致,在找一个罐型磁芯的也把电感量调一致,相同驱动电路 相同负载满载下看看那一种效率最高就明白了

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 20:49:08 | 显示全部楼层
电感种类很多,用途和场合也分门别类,是的好好研究下

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 21:05:16 | 显示全部楼层
回复【22楼】WUWEWU  吴文武
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效率高,和储能没有必然的联系。如果你是专家,就给大家解答一下楼主最后留的问题,让大家信服信服

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 21:23:16 | 显示全部楼层
MARK,回头来拜读

出100入2764汤圆

发表于 2011-12-22 21:36:10 | 显示全部楼层
回复【24楼】AVR1023
回复【22楼】wuwewu  吴文武
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效率高,和储能没有必然的联系。如果你是专家,就给大家解答一下楼主最后留的问题,让大家信服信服
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不懂楼主测得的能量是什么性质的能量,是磁场还是电场还是红外线?

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 21:39:01 | 显示全部楼层
回复【26楼】WUWEWU  吴文武
回复【24楼】avr1023
回复【22楼】wuwewu  吴文武
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效率高,和储能没有必然的联系。如果你是专家,就给大家解答一下楼主最后留的问题,让大家信服信服
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不懂楼主测得的能量是什么性质的能量,是磁场还是电场还是红外线?
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给大家解答一下楼主这个问题吧“有一个匝数为N、导线截面积为S、横截面积为Ae的线圈,请设计一个磁路,使得这个线圈能够储存最多的能量。(电流密度最大值:J,磁性材料的最大磁通密度:B)。”

最好给出严格的推导过程,让大家相信你的实力,否则只能当你在说风凉话。

出100入2764汤圆

发表于 2011-12-22 21:44:32 | 显示全部楼层
回复【24楼】AVR1023
回复【22楼】wuwewu  吴文武
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效率高,和储能没有必然的联系。如果你是专家,就给大家解答一下楼主最后留的问题,让大家信服信服
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怎么没有必然联系?电感储能是指能量存储在磁体里,磁场(或漏磁场)是散布在磁体以外的空间 不管有没有完全被吸收基本会消失 为熵做贡献罢了,两者本质的不同

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 21:47:36 | 显示全部楼层
回复【28楼】WUWEWU  吴文武
回复【24楼】avr1023
回复【22楼】wuwewu  吴文武
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效率高,和储能没有必然的联系。如果你是专家,就给大家解答一下楼主最后留的问题,让大家信服信服
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怎么没有必然联系?电感储能是指能量存储在磁体里,磁场(或漏磁场)是散布在磁体以外的空间 不管有没有完全被吸收基本会消失 为熵做贡献罢了,两者本质的不同
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不要回避问题。否则只有你自己能相信自己了,也可能你自己都不能相信自己了。

出100入2764汤圆

发表于 2011-12-22 21:50:28 | 显示全部楼层
回复【27楼】AVR1023
回复【26楼】wuwewu  吴文武
回复【24楼】avr1023  
回复【22楼】wuwewu  吴文武  
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效率高,和储能没有必然的联系。如果你是专家,就给大家解答一下楼主最后留的问题,让大家信服信服
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不懂楼主测得的能量是什么性质的能量,是磁场还是电场还是红外线?
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给大家解答一下楼主这个问题吧“有一个匝数为n、导线截面积为s、横截面积为ae的线圈......
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我是纯实践派的 如果你要证实也只能我们各自按自己的理论 用同样的东西做个电源来比较了

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 21:53:32 | 显示全部楼层
回复【30楼】WUWEWU  吴文武
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你的哪个实践证明了气隙不储能?

出100入2764汤圆

发表于 2011-12-22 21:54:43 | 显示全部楼层
“磁”的本质没有搞懂 不要盲目的下定义“ 气隙储能”

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 21:59:02 | 显示全部楼层
回复【32楼】WUWEWU  吴文武
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人家lz都说了是基于现有的磁场的理论来讨论储能,你又搞出个磁的本质来,现有的磁场理论你有没有好好学明白?

风凉话而已,拿不出依据来。大家可以不用理会了。和你说话真是太累了。

出100入2764汤圆

发表于 2011-12-22 21:59:37 | 显示全部楼层
我主要就是调反激电源的参数的 调的多了才敢来这里拍砖的,我得到的结果是磁隙越大电源效率越低 磁隙只是使瞬间的磁能释放的快一点而已

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 22:05:02 | 显示全部楼层
回复【34楼】WUWEWU  吴文武
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你一直在讲效率效率效率,跟储能的关系你又讲不出来。没有逻辑的推论,连我这种门外汗都看不过去了。

坐等高手的出现。

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 22:08:21 | 显示全部楼层
mark.坐观高手评论

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 22:50:54 | 显示全部楼层
MARK
电感原理

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 23:03:12 | 显示全部楼层
在做一正激电源输出电感
电源工作频率60K输出42V 10A 电感大约0.4-0.5mH,实验正明在EE50磁芯绕40匝,垫气隙调整电感量可达到要求.
正考虑用铁粉芯磁环制做不知大家有没有好资料.

出0入0汤圆

发表于 2011-12-22 23:24:04 | 显示全部楼层
Cool,仔细拜读中~

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-22 23:29:49 | 显示全部楼层
本来以为大家已经公认了气隙储能的结论,所以把重点放在了电感的原理和设计部分,储能部分只做了简单的仿真验证,看了吴先生和AVR1023的争论,我认为有必要补充电感储能的推导过程:

附:气隙储能的推导

首先,给出一个错误的推导(大家看仔细啊,是错误的推导啊):
某一开气隙电感,使用高磁导率磁芯(u >> u0),截面积为Ae,饱和磁通密度Bmax,匝数为N,气隙长度为d。
首先,可以计算电感量:

(原文件名:f11.PNG)
那么,通过电流I时,的电感储能为:

(原文件名:f12.PNG)
于是,得出结论,气隙越小,储能越大。。。。。。

假设磁芯永远不会饱和,这样的推导是完全正确的。错误之处在于,推导的过程,没有考虑磁通密度的大小,也就是没有考虑磁芯的饱和状况。(这种错误的逻辑,简单的说就是:气隙越大,电感越大,电感越大当然储能越大。。。呵呵)

下面给出正确的推导:
推导方法一:从电能的角度
首先,可以计算电感量:

(原文件名:f13.PNG)
根据饱和电流,求出该电感允许通过的最大电流:

(原文件名:f14.PNG)
将L的表达式代入得:

(原文件名:f15.PNG)
注意,这个时候的气隙长度d已经跑到分子去了。
再来计算储能:

(原文件名:f16.PNG)
大家注意,连匝数N也被消去了,气息储能仅仅和Bmax、d、Ae、u0有关,这说明了什么呢?大家心里应该有结论了吧。

推导方法二:从磁能的角度
方法是计算气隙处的B*H积分,气隙处看做匀强磁场以简化积分计算:

(原文件名:f17.PNG)
大家看出来了吧,两种推导的结果是一摸一样的。从理论上证明了大家公认的一个结论:高磁导率磁芯带气隙电感的大部分能量主要存储于气隙中。

另外,这个仿真图也证明了结论:

(原文件名:p1.PNG)
图中表示的是磁场的能量密度和空间的关系,不是什么红外线哈:)


回复【19楼】pll19840511  
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仿真软件是ansoft的maxwell,复杂的大功率磁芯元件的设计通常都会用这个软件来分析磁场特性,另外磁芯(EE、ETD、PQ等等这种)的设计也离不开这个软件的。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-22 23:34:43 | 显示全部楼层
回复【38楼】mao chong  毛虫
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哈哈,你的磁芯用得有点大哦,容易导致高成本的。可以结合我的第3部分重新搞一个:)

粉芯磁环的确是更佳的选择,你这个应用里,会得到高性价比的,上东磁或者MG官网吧,连选型工具都有了,本帖就不讨论了,祝你成功。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-22 23:35:26 | 显示全部楼层
回复【27楼】AVR1023  
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对于这个问题,你是否有答案了,贴出来给大家看看?

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-22 23:53:58 | 显示全部楼层
回复【30楼】WUWEWU  吴文武
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我是纯实践派的 如果你要证实也只能我们各自按自己的理论 用同样的东西做个电源来比较了

回复【34楼】WUWEWU  吴文武
我主要就是调反激电源的参数的 调的多了才敢来这里拍砖的,我得到的结果是磁隙越大电源效率越低 磁隙只是使瞬间的磁能释放的快一点而已
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承认你的实践能力和结论。
不过,经历告诉我,关靠实践是做不好电源的,至少不可以做出最优化的设计。(其实,多年以前,我也是一个超级实践派:))

你提到要做个电源来比较,这倒蛮有趣的。那么我们可以搞个比赛:规定指标,220V输入、24V输出、60W功率、开关管用12N60、二极管用BYV42E、磁芯PQ26-20、电路自由发挥,做一个反激电源,比比看谁的效率高,输家买单?那么,我可以自信的说,如果你的效率过不了87%,你就输定了:)
但是,这样分个“你高我低”又有什么意义呢?能得到什么实用性的结论呢?你说对吧。

出0入0汤圆

发表于 2011-12-23 00:04:01 | 显示全部楼层
mark!留個記號,有空刨墳!

出0入0汤圆

发表于 2011-12-23 07:32:17 | 显示全部楼层
回复【40楼】mitchell
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鉴于论坛的实际情况,建议先给出基本公式, 要不然,公式推导的过程的看客不会多.

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-23 07:35:00 | 显示全部楼层
回复【45楼】elder60  60岁老头
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哇,您起得这么早。
其实,,,只要改变一下阅读的顺序就可以了:)

出0入0汤圆

发表于 2011-12-23 07:53:39 | 显示全部楼层
哈哈4:30已起来了.最近,马克思没找我.

再次建议先给出基本公式. 请注意,我确实是好意.

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-23 12:18:54 | 显示全部楼层
回复【47楼】elder60  60岁老头
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您指的是40楼的推导,还是楼主位的? 我不是很明白,能否详细指示一下呢?

出100入2764汤圆

发表于 2011-12-23 12:19:26 | 显示全部楼层
楼上两位高手这么早就来了,先顶一个!


我把电感储能相关联的因素先说一下:

1 电感量---不分磁芯大小 由匝数决定, 大体积磁芯 小体积磁芯 无磁芯 都可以通过调整匝数获得相同电感量;

2 磁通量---在电感内部流过的磁能量 ,由磁场强度和运动速率决定;

2 储能时间和释能时间---由充磁直饱和 和 退磁 的时间决定,其中会受到次级互感的阻碍,电路里常用正程时间和逆程时间表述;

3 感应强度----伏匝比  (里面已包含了好几个因素);

几个相关的量由你用字母代 然后再代入你的公式 解方程组 载给大家定论吧 辛苦你了!大家都来支持下

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-23 17:12:48 | 显示全部楼层
回复【49楼】WUWEWU  吴文武
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你的1、2、3、4是想说明什么?

你1和2的关系我已经在楼主位和40楼中反复论证过了,还有什么疑问呢?
附:
(1)你说的“电感量由匝数决定”,我这里早有公式了:

(原文件名:f11.PNG)
——>电感量由匝数、截面积、气隙长度共同决定。
(2)你说的磁通量,这里也有公式了:
在lz位的第0部分:“...电感量被定义为:L=Φ/I...”,这是电感的基本定义,怎么又和“磁场强度和运动速率决定”扯上关系了呢?
再付上一个公式:

(原文件名:f29.PNG)
这个公式在设计反激电源和电感时简直是再普遍不过了。

你的第3点,只和反激电源的工作过程有关,放在本帖讨论不合适。

你的第4点,磁感应强度和伏匝比是非储能的变压器所用的理论,放在本帖甚至老头的原帖讨论都不合适。

出100入2764汤圆

发表于 2011-12-23 17:35:40 | 显示全部楼层
我对公式表示不懂 只能说明我水平差太远;最后问下:没有磁隙的环形电感储能不 能量存储在哪里?电感量相等的大磁环和小磁环那个储能大?(相同磁芯下)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-23 17:43:59 | 显示全部楼层
回复【51楼】WUWEWU  吴文武
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没有磁隙的粉芯电感,属于分布式磁隙。粉被黏合成磁芯的时候,气隙分部在磁芯的各个地方。相同磁导率的粉芯环,相同电感量,横截面大的环储能大。

没有磁隙的铁氧体电感,基本上就只有共模电感了,储能非常小,极容易饱和。

出100入2764汤圆

发表于 2011-12-23 18:35:20 | 显示全部楼层
最后我只想说:关于电感的储能


空心电感的能量,不是储存于空气中 主要在导线中;空心线圈散布在空间的能量只是现象 不是本质;

根据我多年研究的结果:(如果大家要匝砖只管匝,反正我不是专家 只是个没读完初中的学者 对深奥公式不窍不通)

1 导线放到磁场中 材料中的原子核 核外电子的转轴会与磁力线平行,这时电子会发生瞬间的轨道跃迁,由于惯性 轨道变化后产生加速和减速 动能变成势能而产生电子运动, 导线切割磁力线 电子运动方向与导线运动方向相差90度是由于“陀螺仪效应”就不多说了

2 把导线通过直流电时,电子受到正电的吸引和原子核受到负电的吸引 发生有规则排列而泄露出的能量表现出磁场

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-23 18:52:31 | 显示全部楼层
回复【53楼】WUWEWU  吴文武
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磁场的本质,谁也说不清楚。爱因斯坦说过“我曾确信,在磁场中作用在一个运动物体上的电动力不过是一种电场力罢了,正式这种确信或多或少地促使我去研究狭义相对论”。

按他的这个思路推导,用静电场理论+洛伦兹变换,推导的结果是,磁场是可以具有动量的一种物质、电磁作用力的媒介就是磁场。网上也可以找到不少类似的推导,其实都不得其本质。所以,关于磁场的本质就不打算再讨论了,有兴趣可以到物理学吧、相对论吧去研究。

题外话了,毕竟我已经申明过本帖不讨论磁场的本质,所以,所有的推论是基于现有的电磁理论的。

出0入618汤圆

发表于 2011-12-23 18:57:21 | 显示全部楼层
回复【53楼】WUWEWU 吴文武
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如果能量只在导线中,如何解释一段通电导线产生磁场,另一端导线切割这个磁场的磁力线能感应出电动势?
也就是说,你第一句“导线放到磁场中”本身就肯定了空间中有磁场能量存在。
场是一种相互作用媒介,场的作用通过什么来传递是量子力学范畴的事情,很多物理系教授都说不明白,你讲这些没意义的,你也没办法研究出什么正确结论来的。

出100入2764汤圆

发表于 2011-12-23 19:38:40 | 显示全部楼层
回复【55楼】gzhuli 咕唧霖
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如果能量只在导线中,如何解释一段通电导线产生磁场,另一端导线切割这个磁场的磁力线?



恒定电磁场与永磁场的磁场是一样的,磁场只是势能 ;导线切割磁场的磁力线能感应出电动势 是磁力线作用于 核及电子转轴(抓获能力),切割运动导致电子辊道跃迁 (上面已说过了)动能变成势能而产生电子运动从而能感应出电动势

出0入0汤圆

发表于 2011-12-23 19:45:36 | 显示全部楼层
不错,应该祝贺.

出0入0汤圆

发表于 2011-12-23 19:47:48 | 显示全部楼层
学无止境啊

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-23 19:48:08 | 显示全部楼层
回复【56楼】WUWEWU  吴文武
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我把你的回帖转到你讨论磁场本质那个帖去了,本帖关于磁场本质的讨论,就此打住吧

出0入0汤圆

发表于 2011-12-23 22:15:30 | 显示全部楼层
要真正的了解一门技术还真难啊

出0入0汤圆

发表于 2011-12-25 00:08:30 | 显示全部楼层
回复【楼主位】mitchell
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空点再细看.  
细究起来,电感真的不容易,
就算boost电路和反激变压器电路,对电感要求都会有不同......

已经看到给咱“平反”了.  谢谢!

出0入0汤圆

发表于 2011-12-25 08:40:32 | 显示全部楼层
回复【楼主位】mitchell  
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你在"突发奇想"帖【247楼】发的二张照片,前一张是效率为97%的1kw逆变器,后一张效率为93%的LCC变换器.
现在可以介绍一下了吧.让我开开眼界.请不要太保守了.

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-25 14:09:36 | 显示全部楼层
回复【62楼】elder60  60岁老头
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呵呵 LCC那个涉及以前公司的技术细节,不能完全开源,其他我自己研究的东西可以100%公开。过一段时间吧,最近手头忙着项目呢。

出0入0汤圆

发表于 2011-12-26 06:59:28 | 显示全部楼层
又摆架子了! 重贴个删了的图,要花多少时间?

还有,仿真软件ansoft maxwell 能否给大家一个方便? 做点好事.

出0入0汤圆

发表于 2011-12-26 10:03:43 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-26 14:26:46 | 显示全部楼层
回复【62楼】elder60  60岁老头
回复【64楼】elder60  60岁老头
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老头啊,您是让我介绍一下,而不是想看照片吧?照片我可以2分钟就传好,没有意义啊,搞不好又落得一个“显摆”的骂名。要写介绍的话,我要整理资料,画图,写文字,我只能说暂时没时间了。写本帖也花了我一整天的时间呐。
我说过一段时间整理上传,我答应了的事情就一定会办到,本帖不就是这么产生的么(说实话,我没有看出您对此有一丝的谢意)。如果您迫不及待的话就先自己学习学习,但麻烦不要再“激将”我,不要再“揣度”我了,好吗?
以下是我原始的工程上传,整理之前,您看看,对您有多少帮助?
点击此处下载 ourdev_707700BTEM7B.rar(文件大小:4.77M) (原文件名:资料.part01.rar)
点击此处下载 ourdev_707701I0HUWS.rar(文件大小:4.77M) (原文件名:资料.part02.rar)
点击此处下载 ourdev_707702TT1BEC.rar(文件大小:4.77M) (原文件名:资料.part03.rar)
点击此处下载 ourdev_707703TXBR4S.rar(文件大小:3.16M) (原文件名:资料.part04.rar)

另外,maxwell我也用的是学生版,网上到处都可以找到,本坛也有下载的,我就不重复上传了,您搜一下。

出0入0汤圆

发表于 2011-12-26 15:23:19 | 显示全部楼层
是仅想看照片而已. 其他不谈了.

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-26 15:27:29 | 显示全部楼层
回复【67楼】elder60  60岁老头
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资料内有照片,打开看看吧。另外我再传你一些太阳能逆变相关的资料吧,在你另一个帖里。

出0入0汤圆

发表于 2011-12-26 15:32:56 | 显示全部楼层
不用客气了,我的所谓太阳能和一般不同,暂时也不打算搞逆变反送电网.

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-26 15:35:15 | 显示全部楼层
回复【69楼】elder60  60岁老头
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呵呵  相比于理论,我其实对于具体工程技术细节的讨论更加感兴趣。

出0入0汤圆

发表于 2011-12-26 15:45:53 | 显示全部楼层
回复【70楼】mitchell
回复【69楼】elder60  60岁老头
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呵呵  相比于理论,我其实对于具体工程技术细节的讨论更加感兴趣。
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用你的话: 麻烦不要再“揣度”我了,好吗?
我在自己做"太阳能电池组件"不是什么"理论".

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-12-26 15:51:36 | 显示全部楼层
回复【71楼】elder60  60岁老头
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首先,我是在陈述一个关于我自己的事实,哪里可以看出来是揣度别人?????
其次,我这句话的意思是,如果你发起一些你现在手动具体东西的讨论就太好了。


刚刚才看出来你确实误会我的意思了。哎,打住打住。

出0入0汤圆

发表于 2011-12-26 16:12:16 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2011-12-26 16:59:19 | 显示全部楼层
这个要学习下

出0入0汤圆

发表于 2012-7-2 13:53:18 | 显示全部楼层
牛人汇集上。MARK

出0入0汤圆

发表于 2012-7-22 13:45:07 来自手机 | 显示全部楼层
要顶上来,大家一起看!

出0入0汤圆

发表于 2013-7-18 14:58:44 | 显示全部楼层
值得学习,谢谢

出0入0汤圆

发表于 2013-8-7 20:02:48 | 显示全部楼层
很不错,mark

出0入0汤圆

发表于 2013-8-7 21:39:55 | 显示全部楼层
留着慢慢研究

出0入0汤圆

发表于 2013-8-7 21:47:37 | 显示全部楼层
电感设计好复杂啊

出0入0汤圆

发表于 2013-8-7 21:55:08 | 显示全部楼层
MARK一下备查

出0入0汤圆

发表于 2013-8-14 19:22:40 | 显示全部楼层
学习了,正在学习开关电源。

出0入0汤圆

发表于 2013-8-30 13:13:53 | 显示全部楼层
mitchell 发表于 2011-12-22 23:29
本来以为大家已经公认了气隙储能的结论,所以把重点放在了电感的原理和设计部分,储能部分只做了简单的仿真 ...

受教了,很是感谢。。。

出0入0汤圆

发表于 2013-9-20 18:08:12 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2014-8-8 18:03:20 | 显示全部楼层
mark

细读

出0入0汤圆

发表于 2014-8-13 22:03:34 来自手机 | 显示全部楼层
mark.   谢射

出0入0汤圆

发表于 2014-8-13 22:16:33 | 显示全部楼层
好贴,加深了我对电感的理解

出0入0汤圆

发表于 2014-8-18 15:56:37 | 显示全部楼层
学习一下!

出0入0汤圆

发表于 2014-8-21 14:59:07 | 显示全部楼层
这个贴子很好,谢谢!

出0入0汤圆

发表于 2014-8-21 17:29:54 | 显示全部楼层
学习学习

出0入0汤圆

发表于 2015-2-17 08:21:07 | 显示全部楼层
大神啊大神,留个记号

出0入0汤圆

发表于 2015-4-8 17:27:52 | 显示全部楼层
磁芯设计讨论 mark

出0入0汤圆

发表于 2015-7-26 09:52:26 | 显示全部楼层
得好好看看

出0入0汤圆

发表于 2015-9-11 14:56:04 | 显示全部楼层
看了下,感觉好深奥啊。。收藏下

出0入0汤圆

发表于 2015-9-12 01:08:32 | 显示全部楼层
好东西,收藏了,要好好的学习

出0入0汤圆

发表于 2018-7-12 23:48:29 来自手机 | 显示全部楼层
好文章,深入浅出

出0入0汤圆

发表于 2020-11-29 10:01:55 | 显示全部楼层
没有气隙的磁路是不储能的,参考零磁通的概念
回帖提示: 反政府言论将被立即封锁ID 在按“提交”前,请自问一下:我这样表达会给举报吗,会给自己惹麻烦吗? 另外:尽量不要使用Mark、顶等没有意义的回复。不得大量使用大字体和彩色字。【本论坛不允许直接上传手机拍摄图片,浪费大家下载带宽和论坛服务器空间,请压缩后(图片小于1兆)才上传。压缩方法可以在微信里面发给自己(不要勾选“原图),然后下载,就能得到压缩后的图片】。另外,手机版只能上传图片,要上传附件需要切换到电脑版(不需要使用电脑,手机上切换到电脑版就行,页面底部)。
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