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为什么变压器会出现”饱和”?

如果一顿饭,我们已经吃得很多,肚子不能装下更多的东西时,我们称为“饱了”。而在变压器中,也会发生类似的情况。

根据安培定律:任何通有电流的导线,都会在其周围产生磁场。电流(电压)增加,磁场强度也会增加,但这种增加并不是无限的。

当变压器磁场达到一定水平时,电流(电压)的增加无法使得磁场强度继续增加,或者增加比较缓慢时,我们称之为“变压器磁饱和”。

一旦发生磁饱和,变压器将无法继续正常工作,互感作用消失,变压器实际的初次级电压比将会发生变化。次级输出的电压,不再是我们要求的电压,输出电压波形发生畸变,直接影响产品正常工作。

其次,变压器也不能有效地将能量从初级传递到次级,整个变压器效率降低。完全饱和时,变压器相当于一根导线,电流急剧增加,变压器快速发热,很容易就会导致变压器烧毁。

变压器发生磁饱和的原因很多,总体来讲可以分为四类:1.变压器过载;2.电网电压波动或突变;3.电源电压不稳定;4.铁芯饱和。

前面三种主要是外部原因导致,通过调整负载、安装稳压器、调整电网电压可以解决。第四种则与变压器的设计与磁芯选型息息相关,本篇重点讲讲。

在变压器中,电感量与磁通量的关系,可以用以下公式表示:

中:L代表电感量,μ代表磁导率,N代表圈数,A代表线圈穿过磁芯的有效截面积,Φ代表磁通量,t代表时间。我们发现,当变压器感量越小时,磁通量越小,此时越不容易饱和。因此,变压器可以通过开气隙,来提高变压器的抗饱和能力。隙越大,电感量越小,变压器的抗饱和能力越强。

在电感量一定的情况下,如果变压器圈数越多,磁通量越小,此时越不容易饱和。这种情况下,可以适当增加变压器的圈数,来提高变压器的抗饱和能力。线圈穿过磁芯的有效截面积越大,变压器越不容易饱和。我们可以选用截面积更大的磁芯,此时相应磁芯的尺寸可能会更大。磁通变化率越快(dΦ/dt),变压器工作的频率越高,我们需要选择磁导率更低的磁芯,才能提高变压器的抗饱和能力。因此,对于高频变压器而言,选择合适的磁芯材料,是防止变压器磁饱和的重要手段。常见的非晶磁芯磁导率较高,多在1.0-1.7T,使用的最高频率在50KHz;锰锌铁氧体磁芯导率在2000~5000之间,使用的频率可以达到100KHz;镍锌铁氧体的磁导率多在20~2000左右,其最高工作频率可达MHz级别。

就电源电路而言,也可以同步通过设置软启动,避免变压器输入电流上升过快,从而达到避免变压器发生磁饱和的目的。

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11-25 18:51

变压器的“饱和”现象指的是变压器芯材在一定的磁通密度下达到其饱和磁通密度的状态,导致变压器的工作效率下降、损耗增加,并可能引发过热或损坏。

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only one
LV.7
3
11-25 23:04

任何通有电流的导线,都会在其周围产生磁场。电流(电压)增加,磁场强度也会增加,但这种增加并不是无限的,肯定不是无限的?

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XHH9062
LV.9
4
11-25 23:04

感谢分享,学习

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11-25 23:09

变压器发生磁饱和的原因很多,总体来讲可以分为四类:1.变压器过载;2.电网电压波动或突变;3.电源电压不稳定;4.铁芯饱和,哪种最容易出现呢?

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11-26 19:12

原因有四个:变压器过载、电网电压波动或突变、电源电压不稳定、铁芯饱和。

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11-26 20:33

学习到了,感谢!

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旻旻旻
LV.7
8
11-26 21:59

磁饱和抑制器可以降低磁芯磁通密度,从而延缓磁饱和的发生

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11-26 23:59

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沈夜
LV.8
10
11-27 00:55

当变压器发生磁饱和时,如何通过设计调整以提高其抗饱和能力?

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千影
LV.5
11
11-27 20:25

变压器如何有效设计以预防磁饱和现象?

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htwdb
LV.7
12
11-28 15:22

对于电源变压器磁饱和一般主要是电压的不稳定会导致在非正常状态,容易引发磁饱和‌

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