概念
漏電感,或漏感,(英文:Leakage inductance)是,變壓器中一次繞線與二次繞線的耦合係數。數值較小時,構成變壓器的繞線的一部分不會有變壓作用,而是與Choke Coil有等效成分所產生的。若一次繞線與二次繞線完全耦合(耦合係數k=1)為理想的變壓器時, 漏電感的數值為零。但一般變壓器的耦合係數多為1以下,因為未 完全耦合,所以繞線的一部分才會有電感的功能。在等效電路上, 漏電感指的是與變壓器的一次繞線或二次繞線與Choke CoilLe 以串聯方式連線。 漏電感的定義有電氣學會及工業會測量法的兩種定義。
漏電感的產生
變壓器中與一次繞線及二次繞線兩者皆互連的磁通稱為主磁通 (Φ12或Φ21)。變壓器的磁通除此之外,還有僅與一次繞線互連而 未與二次繞線互連的一次側漏磁通(Φσ1),僅與二次繞線互連而 未與一次繞線互連的二次側漏磁通(Φσ2)。理想的變壓器中只會 有主磁通,但實際上因為變壓器中有磁氣外漏所以一定會有漏磁通 的存在。且,因為漏磁通僅是與一次繞線,二次繞線任一方互連, 也就是意味著這是各繞線的電感附加在其中。因此,一次側漏磁通 為一次側漏電感,二次側漏磁通為二次側漏電感。耦合係數k ,一次繞線的自我電感為L1 ,二次繞線的自我電感為 L2 ,則各漏電感為
變壓器的等效電路中漏電感在一次側或二次側中透過理想的變壓器 變換為阻抗,亦被記載為相戶電感,這就是三端子等效電路。以三 端子等效電路表示的變壓器的等效電路中,一次側漏電感Le1與二 次側漏電感Le2為相同數值,這是電氣學會定義的漏電感。
工業會中實際測量所制定的漏電感Lsc為將變壓器的一次繞線或二次 繞線短路,測量另一方所得,此Lsc即為工業會實際測量(工業標準)所得的漏電感,與電氣學會定義的漏電感數值不同。 實際測量Lopen 及Lsc 可得藕合係數k。
將二次側短路測量一次側所得的電感稱為一次側漏電感Lsc1 ,將一 次側短路測量二次側所得的電感稱為二次側漏電感Lsc2 。利用這些數值與各自的繞線的自我電感,算出的耦合係數k ,在一次側及二次側所測量到的數值必須完全相同。
較為實用的表示方式是將漏電感整合在一次側或二次側。等效電路 中不管將漏電感配置在一次側或二次側,根據其繞線數比會與阻抗變換值相同。此時,若漏電感Lsc 與變壓器的一次繞線或二次繞線與Choke CoilLe 以串聯方式連線則會有等效的功能。在設計電路上,工業會中實際 測量所得的漏電感較具實用性。
原理
理想的變壓器中,由初級線圈上電壓所產生的通量是沿鐵芯方向的,而在導體周圍通常存在一些不沿這一路徑的通量。一些由負載電流引起的通量也在單個線圈的周圍。既不穿過初級線圈,也不穿過次級線圈的通量稱之為漏通量。這些通量在變壓器工作中不起作用,反倒會成為干擾。
在大型功率變壓器中負載電流能夠超過1000 A,由負載電流產生的通量將會導致很大的漏通而干擾周圍的電路。我曾經參觀過一幢建築主變壓器放置在10樓,11樓的計算機監控裝置就被干擾了,圖像出現波紋線。距離超過30 ft,次級電流就會超過1000 A。
大型功率變壓器一般難以安裝。如果附近有導體路徑(鋼結構的環),漏通會引起很大的電流。這些電流可能進人整個建築物中的鋼結構。顯然,大型配電變壓器周圍的導體迴路是要避免的。變壓器鐵芯中的洞不能用於安裝變壓器。這是因為螺栓環繞鐵芯形成一個小的短路迴路,可以通過絕緣墊圈來避免這一短路圈。
雖然功率變壓器的磁化電感非常大,但是並不意味著它可以作為電感器來儲存磁場能。實際上變壓器就不是被設計用來儲存磁場能的。甚至一個很小的直流電流就可以使鐵芯飽和。儲存能量的大小和B與H成正比,在沒有間隙的情況下,H在整個磁通路徑中都非常小,因此用來儲存磁能的電感器通常都具有間隙,間隙充當了存儲場能的空間。
磁化電感的測量可以通過除去所有的次級負載以後,測量初級電流來得到。漏感的測量則可以通過將所有的次級迴路短接以後,測量初級電流得到。對於線圈的電阻,則可以用歐姆表直接測出。