家电小知识:电感和变压器联系与区别分析 差模电感的设计参考

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电感和变压器联系与区别分析

  电感和变压器的区别

  电感器(电感线圈)和变压器均是用绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)绕制而成的电磁感应元件,也是电子电路中常用的元器件之一。

  电感器是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制成的一组串联的同轴线匝,它在电路中用字母“L”表示。

  电感器的主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路。

  变压器是利用电感器的电磁感应原理制成的部件。在电路中用字母“T”(旧标准为“B”)表示。

  变压器是利用其一次(初级)、二次(次级)绕组之间圈数(匝数)比的不同来改变电压比或电流比,实现电能或信号的传输与分配。主要作用有:降低交流电压、提升交流电压、信号耦合、变换阻抗、隔离等。

  差模电感的设计参考

  电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大,另外,当负载电流变化时,直流电压的波动也会增大,输出特性变差。如果在整流后采用一个滤波扼流圈,也就是一般说的电感,与电容器配合接成π形滤波电路,或者接成倒L形滤波电路,那么,滤波效果要好得多了,见图1所示。

电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大

  如何确定滤波扼流圈的电感量 L?在图1中,先计算负载电阻的阻值:

  电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大

  那么,滤波扼流圈的电感量L可以根据负载电阻的大小,按下式计算电感量L:

  电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大

  当电源频率f=50Hz时,则

  电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大

  例如: 经整流、滤波后的负载电压为24V,直流电流I为5A。此时负载电阻电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大=4.8Ω。那么要求滤波扼流圈的电感量L:

电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大

  即电感量为5毫亨,直流电流为5A。

  由于在滤波扼流圈中通过的是脉动直流电流,其中主要的是直流成分,也有少量的交流成分,即在交直流同时磁化下工作的。因此在铁芯中产生很强的直流磁通,甚至使铁芯中的磁通达到饱和状态。制造这样的扼流圈,在铁芯的磁路中都留有一定的空气隙lg以防止直流磁通的饱和。滤波扼流圈的铁芯体积V、线圈匝数N和空气隙lg,是由三个有相互关系的电气参数,即:电感量L、直流磁化电流I和线圈两端的交流的电压U~而决定的。

  滤波扼流圈的匝数、和通过的直流电流,因而在铁芯中产生直流磁通,同时在直流电流中还含有纹波电压,因此在铁芯中也含有一部分交变的磁通,它叠加在直流磁通上,见图2所示。

电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大

  滤波扼流圈的磁路是由铁芯的磁路长度和空气隙lg两部分组成。虽然磁路长度极大于空气隙lg,但这两部分是不能直接相加的。因为这两部分的导磁率μ是不同的,在空气隙中的导磁率是1,而在铁芯中的导磁率视铁芯的饱和程度而定。磁路中有空气隙的,其有效导磁率μe一般在100~ 1000。

  在铁芯中的导磁率与空气隙中的导磁率两者比值极大,而空气隙对磁通的阻力很大。所以某个滤波扼流圈,当通过的直流磁化电流变动时,而电感量的变化很小,那么这种扼流圈称为线性扼流圈。

  假如磁路中的空气隙lg很小,当直流磁化电流变动时,使电感量也引起变动,如通过的直流电流变小时,电感量L增大,当通过直流电流增大时,电感量L减小,(如音频乙类功率放大电路)。这种扼流圈则称为非线性扼流圈,又叫做摇摆扼流圈。

  滤波扼流圈铁芯体积V的大小,与 的乘积成正比例,所以设计时,先要按表一选定某一型号的铁芯,并求出电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大的比值,再从图3的曲线上求得电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大的对应值,此时即可计算绕组匝数N:

  电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大

  导线直径d也根据表一提供的电流密度J进行计算:

电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大

  现举例设计一个10mH、5Ad.c.的滤波扼流圈,用于50Hz整流电路上,电压降不大于1.5V。

  计算步序:

  1.计算 电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大=0.01x=0.25

  在图3的中部区间内。

  2.按表1选择铁芯,并计算电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大选择EI26&TImes;28,铁芯体积V=108代入下式:

电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大

  然后在图3的纵座标上,找到23&TImes;,并找到对应的H值为40。

电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大

  3.计算线圈匝数

  因为H=电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大=40

  所以N=电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大=125圈

  4.计算导线直径d

  电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大=1.35 mm

  按线规表选择 QE-1.32 漆包线。

  5.表一中所列的铁芯系列,是变压器厂常用的规格,一般都配有塑料骨架,本例中QE-1.32漆包线绕125圈,正好能绕在EI-26&TImes;28的骨架上,线圈厚度为10mm。

  6.平均匝长lo

  lo=2&TImes;(29+31)+10π=151 mm

  7.导线总长L

  L=Nlo=125×0.151=18.9m

  8.直流电阻R20℃

电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大

  9.电压降Ur

  Ur=I=5×0.242=1.21V

  此电压降Ur接近并小于预定值1.5V,比较合适。如果计算Ur值大于预定值。则应重选大一号的铁芯。减少圈数,增大导线直径。如果客户对Ur未提出要求。也应以表一提供的电流密度J计算导线直径,若设计时J取得偏高,则导线偏细,线包温升就会偏高。

  10.空气隙lg

  在图3的曲线上,本例计算正好在两个点0.004~0.005之间,可取0.0045=lg,由于EI型铁芯磁路中要遇到两个空气隙,所以计算空气隙时应除以2lg==0.35mm

  即在装配铁芯时,在EI型铁芯之间垫以0.35mm厚的绝缘纸板,由于铁芯材质不同,导磁率也有高低,在测试时,可调整空气隙的大小,以达到需要的电感量。

电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大

  现将EI16×24铁芯滤波扼流圈参数列于表二、EI26×28铁芯滤波扼流圈参数列于表三中,供设计时参考。

电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大 电子电路设计过程中中,为了获得平滑的直流电流,将交流电经整流后得到直流电,由于脉动比较大,必须采用电容滤波或电感滤波,以减少整流后的纹波电压,虽然许多小功率的整流电路,只需在整流后并联上一只大容量的电解电容器,即可满足要求。但对直流负载功率达几百瓦的整流电路,单靠电容器滤波是不够的,因为加大电容器的容量,它的体积也要增大

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