电抗器与变压器异同.pdf

电抗器与变压器异同 maychang 电抗器(电感)与变压器最大的不同之处，是变压器并不存储能量，仅传输能量，而电抗器尤其是滤波电抗器必须存储能量 变压器并不存储能量，空载时一次电流非常小，理想变压器二次空载时一次电流为零一次之所以有电流，完全是二次电流反射到一次的结果因此，变压器铁心的作用仅仅是使一次二次达到完全的耦合，也就是一次电流产生的磁场完全穿过二次绕组，二次电流产生的磁场也完全穿过一次绕组对变压器来说，加在铁心上的限制只有一条：铁心中的磁通密度不得太大以致铁心达到深度饱和因此，变压器铁心一般不留气隙，纯交流工作的变压器更是如此 滤波电抗器则不然，它必须存储能量，无论是谐振回路中的电抗器，还是整流电路中的电抗器都必须存储能量为使电抗器能够存储足够的能量，绝大多数电抗器(电感)中都留有气隙当然，铁心中磁通密度仍不能太大以致铁心达到深度饱和这一限制条件在电抗器中仍存在，甚至比在变压器中更甚，因铁心中磁通密度即使浅饱和也将使电感量减小而使谐振频率发生变化故谐振工作的电抗器中铁心磁通密度往往选择得比直流滤波电感中的磁通密度更小 这一点可以从开关电源中使用的变压器看出来正激方式工作的开关电源，无论是单端正激、推挽、半桥、全桥，其变压器一般不留气隙。

而反激工作的开关电源，在开关管导通期间直流电源输出的能量存储在变压器中，开关管关断期间变压器向负载输出能量，故反激工作的开关电源变压器必留有气隙留气隙之目的是在体积重量限制条件下存储最大的能量 磁场强度、磁通密度和存储能量的关系如下 赵凯华 陈熙谋 《电磁学》第626页 这是矢量表达式因实际铁心中磁通密度总是与磁场强度同一方向，故可写成标量式 (赵修科《开关电源中磁性元器件》第6页) 普通工频变压器空载时一次电流非常小，意味着其电感量很大而电抗器通常要求具有一定的电感量，不能大也不能小，这就要求磁性材料磁导率不能很大另一方面，从单位体积磁场能量是B与H之积的一半来看，为使单位体积磁场能量尽量大而又要B不超过饱和磁通密度，降低磁导率是有利的为保持一定磁通密度，磁导率降低一半，磁场强度需要增加到二倍，而单位体积磁场能量也增加到二倍，因磁场能量与磁场强度平方成正比 因此，电抗器无可避免地一定要留有气隙，甚至做成空心没有气隙的电抗器几乎是不可能的 电子电路中，小功率电抗器(电感、扼流圈)设计，通常已知工作频率、需要承受的电压或电流、电感量工作频率、电压、电流、电感量各参数中只能给出三个，第四个应该根据给出的三个求出。

小功率电抗器(电感、扼流圈)设计由于不能对铁心进行加工，往往只能使用现成的铁心，而且磁路中往往只能留一个气隙(机械的气隙，环绕磁路实际上是两个气隙) 根据给出的参数要求，可以初步估计出需要用多大铁心以及需要多大气隙然后根据初步选定的铁心进行计算铁心中磁通密度不能达到饱和的约束条件仍起作用，线性要求高的电感其磁通密度应该越小些计算过程中往往需要调整气隙大小、匝数等最后的计算结果若绕组不能放到铁心窗口中，则必须改用大一号的铁心重新进行设计若绕组放到窗口中有相当大的余量，则应该考虑使用小一号的铁心重新设计 由于匝数、铁心型号都是不连续的变量，所以电抗器设计往往是反复调整重新设计的过程更由于有若干参数可以自由选择，可能出现几个不同的结果，最后需要在各不同设计结果中比较成本、加工难易程度、通用性等等，选择一个最终结果 在功率比较小的电抗器中仍使用留气隙的铁心，是为了使体积和成本最小使用带气隙的铁心，可以使磁场约束在铁心内而不致于扩散得很大无论留几个气隙，气隙都是放在铁心的心柱位置而不能放到心柱之外就说明了这一点空心电抗器也要在电抗器绕组外面加导磁外壳，目的仍是为了减小体积避免磁场扩散影响到其它电抗器或结构件。