前面我們分析了環形磁芯的4種情況,下面我們對E型磁芯的磁場以及等效磁路進行分析和研究。
第一種情況先考慮不帶有氣隙時候的等效磁路以及磁位圖。那么如圖所示是半個E型磁芯的尺寸分布圖,在標注的尺寸當中我們要注意幾個,第一個是它的外形尺寸的標準方法,ABCDEF分別代表著什么意義。那么還有幾個截面積,其中A1是中柱的截面積,A2是邊軸的截面積。下面我們繼續分析。
下面我們根據磁芯給定的尺寸進行有關面積和磁路長度的計算。我們知道中軸的截面積是兩倍的邊柱截面積,也就A1等于兩倍的A2,那么中軸的截面積A1=C*D,邊軸的截面積A2=A1/2,端部面接A3=F*C邊柱的長度和中柱的長度相等,等于2B-F,上側磁路的長度。
那邊柱的長度l2=2B-F=l1,這樣子可以計算出各磁路段的磁阻,其中、
、
,那么畫出了如圖所示的不再氣隙的EE磁芯的等效磁路圖。
下面進一步進行計算。那么各段磁路的磁阻,R1、R2、R3分別等于,l是它的磁路的長度,A是截面積,中柱通過的磁通為
,其中
,
,那么整個的等效磁阻為
。于是我們知道等效的磁通
,不帶氣隙時候的EE磁芯的等效磁路圖如圖所示。
下面我們來分析中柱和邊柱都帶有氣隙的E型磁芯的實施和磁位分布圖。如圖所示,帶氣隙的E型磁芯線圈一般作為直流濾波電感和反激變壓器使用,線圈繞在中軸上,如果線圈匝數為N,那么磁勢F=IN,他們的磁位分布圖類似與集中繞線的帶氣隙的環形磁芯的磁位分布圖,當帶有氣隙時,一般可能有兩種情況,E型磁芯中柱和邊柱都有相同的空氣隙,邊柱的氣隙和中柱氣隙相等,或者只有中柱帶有氣隙。
只有中柱帶氣隙E型磁芯時如圖所示,磁芯的磁導率會遠大于空氣的磁導率。氣隙長度盡管很短,但磁阻很大,那么比較三個都開有氣隙的情況,由于都開有氣隙,磁路的長度在很長的磁路上磁位差會很大,尤其在邊柱部分有較大的散磁,如果磁場是脈動的,這些閃磁將對周圍的電路產生嚴重的電磁干擾,如果近在中柱有較大的磁位差,因此在相同的磁勢下,中柱開氣隙的磁位差要明顯小于三個星座各有氣隙的情況。因此只有中柱有氣隙要比三個新組都有氣隙情況要好,漏磁要小一些。
那么下面我們對這一章進行小結。
(1)只要有電流,不管是恒定的還是變化的,都會產生磁場,這個電流可能是電路中的電流,也可能是分支電流。
(2)磁場長中用磁力線形象的描述,磁力線是無頭無尾的光滑曲線,其切線方向表示磁場方向。在磁鐵的外部磁力線有北極指向南極,而在內部是由南極指向北極。
(3)磁場和電場以及萬有引力場一樣,是有能量的,因此建立磁場需要送入能量,使磁場消失需要釋放能量,同時送入或釋放能量都需要時間。
(4)磁與點之間的關系服從兩個基本定律:第一個就是全電流定律,第二個就是電磁感應定律。
(5)磁場的計量單位有兩種單位制:非有理化單位制-實用單位制,或者叫CGS制和有理化單位制-國際單位制,或者叫SI制。
(6)電感量表示通電流的導體產生的磁場的能力,電感電流表征電感存儲能量的大小。電感有電流流過的時候,表示電感存儲能量。電感電流為0,電感沒有存儲能量。電感的目的是存儲能量,電感量越大,表示存儲的能量越多。
(7)電感是儲能載體。當能量存儲和釋放時,都需要時間,表現對電流變化起阻礙作用。儲能時,電流與感應電勢的方向相反;方能時,電流與感應電勢的方向相同。只有時常發生變化,才能發生阻礙作用。所以電感對流過的電流有平滑作用。
(8)兩個線圈之間的互感表示主線圈電流在副線圈中產生磁通的能力。只有變化的電流或磁場,才能表現出互感的作用。
(9)主線圈磁通全部匝鏈副線圈,稱為全耦合。變壓器可以近似的看成一個耦合電感。通過主線圈也通過副線圈的磁通稱為主磁通。如果部分磁通不通過副線圈,此部分磁通稱為漏磁通,對應的漏磁通的電感稱為漏感。
(10)耦合電感異名端串聯時,等效總電感量增大;同名端串聯時總電感量減少。耦合電感并聯時應當特別注意,避免線圈之間的環流,而使總電感量大大下降。
(11)變壓器是傳輸能量的器件。激磁電流提供能量傳輸的條件,不參加能量傳輸。因此激磁存儲能量越小越好,既希望用高磁導率的材料的磁芯。
(12變壓器副邊與原邊全偶合不好時,存儲在漏感中的能量不能傳輸到副邊,即漏感不參與能量的傳輸。同理,當副邊變為激磁線圈時,原邊對副邊的漏感中的能量也不能傳遞到原邊。漏感是變壓器的寄生參數,通常應當越小越好。
(13)在不計寄生參數時,變壓器原邊與副邊感應電勢之比等于輸入和輸出電壓之比,并等于匝比,電流比反比于匝比,負載阻抗反射到原邊阻抗為負載阻抗乘以匝比的平方。