在實際變壓器模型中,原邊繞組和副邊繞組幾乎不可能全耦合。總會有一部分漏磁通存在,形成漏感。根據“高頻變壓器中的電磁場分析”一文,高頻變壓器中儲存的漏磁能等效為漏感。下面將以實例近似計算漏感大小。
理想的高頻變壓器模型: 實際的高頻變壓器模型:
磁導率無窮大 磁導率為有限值
N1*I1=N2*I2 NL*iL=N1*I1-N2*I2
勵磁電流為零 勵磁電流不為零
以下圖所示的EE變壓器為例,計算變壓器的漏感。
原邊繞組4匝,副邊繞組2匝;忽略勵磁電流時,有N1*I1=N2*I2;繞組直徑為d;變壓器窗口高度為h;繞組間距離為b;原副邊繞組平均匝長為hav1;原副邊絕緣層平均長度為hav2;
在計算之前,圓形的繞組通過改變電阻率將會等效為平鋪為整個窗口長度的導體,為后面的計算簡化模型。
取初級繞組內側為參考零點,
當x<d時,H隨着x的增加而增加;
當d<x<d+b時,x增加但H幾乎保持不變;
當d+b<x<b+2*d時,H隨着x增加反而減小。
磁場的能量密度定義為:
則漏磁場的能量為:
也就是:
根據函數圖像,分別積分得:
根據能量守恆:(為了簡化計算,另MLT=hav1=hav2)
解得:
計算漏磁能量,基本上是將變壓器內部磁場簡化為一維的Dowell模型,積分計算磁能,然后在等效為原邊或者副邊的能量。
根據上圖所示,變壓器繞組的布局,將會影響內部H的分布,不同繞組布局導致Hmax的不同,進而影響到漏磁能的不同。
參考文獻:
[1] 劉毅力等.高頻變壓器分布參數的實驗研究[J].現代電子計算,2015,38(2):141-148
[2] 楊歡等.高頻變壓器繞組布局對分布參數和功耗的影響[J].山西大學學報(自然科學版),2019,42(3):576-583