如何使用变压器作为电感器?


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在此处输入图片说明

L p:初级绕组的自感。
L s:次级绕组的自感。
L m:初级和次级绕组之间的互感。

假设我需要在50Hz或60Hz下使用大电感铁芯电感。

如何从图中的给定变压器中获得电感?除非绝对必要,否则我不想使用任何其他电路元件。图像中给出了变压器的点约定;必须进行端子连接,以使最终电感器的电感最大(我认为这是由初级绕组和次级绕组产生的磁通量恰好在变压器铁芯内处于相同方向时发生的)。

我期望得到这样的答案:“ 将和连接在一起,将是而将是所得电感的。P2S2P1L1S1L2 ”。
我知道可以通过打开未使用的绕组来分别使用初级绕组和次级绕组,但是我正在寻找一种连接绕组的灵巧方法,以使所产生的电感最大化。

什么将成为inducter的电感来讲,和? 最终电感的频率特性将是什么?它在额定的原始变压器以外的频率下是否具有良好的性能?L s L mLpLsL


重要的是要注意,变压器制造的电感很糟糕,就像试图将钢杆用作射箭弓一样。弓形件必须是柔性的,就像其中具有气隙的电感器芯一样。没有气隙,没有“灵活性”,能量存储效率低下。如果愿意,我可以用B和H场来表示,H场是弓形挠度,B场是拉力。对于相同的B,有缝隙的核的H值要高得多,因此对于相同的峰B,它会存储更多的能量,B受铁的限制,拉力受手臂的限制。这就是为什么变压器铁心没有缺口的原因。
Neil_UK

Answers:


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如何从图像中的给定变压器获得电感器?...因此,最终电感的电感必须最大。

  • 将一个绕组的非虚线端连接到另一绕组的虚线端。
    例如P 2至S 1(或P 1至S 2),并使用一对,就好像它们是单绕组一样。
    (根据下图中的示例)

  • 仅使用一个绕组不会产生所需的最大电感结果。

  • 产生的电感大于两个单独电感的总和。
    称合成电感L t

    • 大号 >→ p
    • 大号 >→ 小号
    • L t >(L p + L s)!!! <-这可能不直观
    • Lt=(Lp+Ls)2
    • =Lp+Ls+2×Lp×Ls

请注意,如果绕组未磁连接(例如,在两个独立的磁芯上),则两个电感仅相加,并且L sepsum = L s + L p


最终电感的频率特性将是什么?它在额定的原始变压器以外的频率下是否具有良好的性能?

如果不进一步解释问题的含义,并且取决于如何使用电感器,最终电感器的“频率特性”就不是有意义的术语。
请注意,“频率行为”是一个好术语,因为在这种情况下,它的含义可能比正常术语“频率响应”更多。
例如,将电源电压施加到串联的初级和次级(在正常工作情况下,初级额定用于市电)将取决于电感器的使用方式而有不同的含义。阻抗较高,因此励磁电流较低,因此磁芯不那么饱和。含义就取决于应用程序-非常有趣。将需要讨论。


将两个绕组连接在一起,使它们的磁场相互支撑,将为您提供最大的电感。

完成后

  • 绕组P中电流的场现在也会影响绕组S

  • 绕组S中的磁场现在也会影响绕组P

因此合成电感将大于两个电感的线性和。

将电感添加到两个或多个绕组的地方的要求是电流同时流入(或流出)所有点状绕组端。

在此处输入图片说明


  • Leffective=Leff=(Lp+Ls)2(1)

因为:

如果绕组在同一磁芯上相互耦合,从而使每个绕组中的所有匝都由相同的磁通量链接,则当绕组连接在一起时,它们就像一个绕组,其匝数=两者中的匝数之和绕组。

Ntotal=Nt=Np+Ns(2)

N2

L=k.N2(3)
N=Lk(4)

为此,可以将k设置为1,因为我们没有L的确切值。

所以

Ntotal=Nt=(Np+Ns)

Np=k.Lp=Lp(5)
Ns=k.Ls=Ls(6)

Lt=(k.Np+k.Ns)2=(Np+Ns)2(7)

所以

Lt=(Lp+Ls)2(8)

Lt=Lp+Ls+2×Lp×Ls

换句话说:

串联的两个绕组的电感是其各自电感的平方根之和的平方。

L m作为一个单独的值与该计算无关,它是上述工作的一部分,并且是交联两个磁场的有效增益。

[[与幽灵克星不同-在这种情况下,您可以越过横梁。]]。


@hkBattousai-谢谢。嗯-如果您只是编辑者,则不会复制给您。
罗素·麦克马洪

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大号P大号小号

但是我不确定您对此打算做什么(您说您不想使用任何其他电路元件....?)。

频率响应将取决于您使用的其他电路元件。假设您正在尝试实现L / R或L / C低通滤波器,则在其他因素(例如绕组电容)起作用之前,电源变压器应提供高达几十kHz的抑制。

请注意,尽管市电变压器的初级线圈具有更高的电感,并且额定电压比次级线圈更高,但电流较低。您还应确保如果不使用一个绕组,则绝缘良好,尤其是在使用次级绕组时。这是因为非常高的电压可以在主如果二次电流迅速变化引起。


编辑

从您的编辑中可以看出,您希望将绕组连接在一起。初级和次级电感可以通过公式由它们的匝数来计算。


第二编辑

我重写了下一部分,以使其数学化程度降低,更直观,并将其与此处的其他答案区分开。

电感两端的感应电压与流过该电感的电流的变化率成正比,比例常数为电感L。

V1 = L *(通过绕组的电流变化率)

对于耦合线圈,由于流过另一个绕组的电流的变化率,感应电压会产生额外的因素,该常数为互感Lm。

V2 = Lm *(通过另一绕组的电流变化率)

因此,一般而言,电感两端的电压是以下各项的总和:-(使用符号)

Vp = Lp *(一次电流的变化率)+ M *(二次电流的变化率)

对于中学:

Vs = Ls *(次级电流的变化率)+ M *(初级电流的变化率)

如果我们将初级线圈和次级线圈串联连接,则电流相同,电压将相加或相减,

取决于我们将绕组连接在一起的方式。

VŤØŤ一种=VP±V小号=大号P±大号中号+大号小号±大号中号


摘要

但这就像我们有一个电感为电感的相同:-

大号Ť=大号p+大号s±2大号

如果我们连接绕组以使S1连接到P2,则电流将以相同的方式流过两个绕组,电压将相加,并且我们将电感最大化,因此:-

大号Ť=大号p+大号s+2大号

如果没有耦合(例如,如果绕组位于不同的磁芯上),则互感将为零,并且初级和次级电感将按您的预期增加。如果耦合效果不理想,则来自一个绕组的磁通的比例k将耦合到另一绕组,随着耦合的改善,k在0到1之间变化。互感可以表示为:

大号=ķ大号p大号s

大号Ť=大号p+大号s+2ķ大号p大号s

如果k = 1(完美耦合),这与Russell的答案相同,但是我不同意互感无关。它是。


迈克(Mike)-不幸的是,这种解决方案完全是错误的(不管人们给它多少票)。绕组可以连接在一起,并且所获得的电感就像所有绕组都组合在一起的单个绕组一样。随着两组磁场的相互作用,新电感本身大于两个电感的总和-有关详细信息,请参见我的答案。
拉塞尔·麦克马洪

@RussellMcMahon-我不是说绕组不能连接在一起。我没有解决这个问题,因为OP在他的预编辑帖子中没有说过他想这样做。
MikeJ-UK 2012年

迈克-编辑之前,原来的问题是有点不太清楚,但说:“......端连接时,必须这样做所产生的电感器的电感必须是最大的(我认为这种情况发生时,通过初级和次级线圈产生的磁通发生(在变压器铁芯内部处于同一方向)。根据Lp,Ls和Lm,电感器的电感是多少?”
拉塞尔·麦克马洪

啊。似曾相识 至少现在是正确的:-)。
拉塞尔·麦克马洪

@RussellMcMahon-首先,要做一个简单的“ OP编辑了他的问题-您可能想修改答案”,而不是去获得44 Magnum。第二,我并不是在侵犯您的版权,而是试图证明互感的影响,而您的回答是“不相关的”。
MikeJ-UK 2012年
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