漏電感

漏電感

漏電感,或漏感,變壓器耦合係數。感應加熱領域,逆變變壓器漏感不可忽略。 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。

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 漏電感

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

漏電感 漏電感

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。

漏電感 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。

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