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变压器与电感的关系 [复制链接]

 

对于不同的理想变压器,在同一电源下(理想交流电源!频率相同,电压相同,变化的波形一致)电感越大变压器的功率越大。和变压器的变比没有关系。工频变压器体积大的就比体积小的功率大,因为变压器容量大的就比容量小的电感大,到这里就有一个疑惑:变压器的电感大,电压相同,那么电感大的电流变化率就会小,也就是电流不能很大。先不考虑变压器饱和的问题,单考虑电源的电压输出变化的情况,电压的变化即使再快,由于电感的影响电流和时间的积也不会很大,也就是磁通变化小,那么变压器的输出功率也就小了。也就是电感大感抗大,感抗大电流小。也就是开关电源的频率不能很高的原因。频率低了也不行,那么电流没有多大变化也无法输出功率。

 

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理想变压器? 那得功率无限大

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本帖最后由 cruelfox 于 2022-4-22 17:37 编辑

变压器初级和次级线圈中的电流引起的磁通是相互抵消的。次级开路的情况下,变压器只看初级,相当与一个电感;但是次级接了元件比如一个电阻,次级因为有感应电动势,就有电流输出,假如初级线圈中的电流不变,那么变压器中的磁通会增大,磁场能增加:这当然不可能。事实上是初级电流也随之增大,抵消掉次级电流引起的磁通。从变压器初级看进来,现在就相当于电感并联一个电阻了。


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到这里就有一个疑惑:变压器的电感大,电压相同,那么电感大的电流变化率就会小,也就是电流不能很大。

 

没错。变压器初级电感量大,空载电流一定比较小。注意:是空载电流。


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由于电感的影响电流和时间的积也不会很大,也就是磁通变化小,那么变压器的输出功率也就小了。

 

变压器次级接上负载,次级电流产生的磁通变化在初级会产生感应电动势,此感生电动势与初级两端电压方向相反,使得初级电流增加。

变压器输出功率,是次级输出的。


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因为变压器容量大的就比容量小的电感大

 

这是需要前提条件的。前提就是变压器初级额定电压相同。


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变压器初级电感量,只有在单端反激开关电源中才重要。其它形式开关电源以及工频变压器,电感量主要取决于初级电压和铁芯最大磁通密度,是派生出来的参数,不是设计时需要满足的参数。

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在有源钳位正激,不对称半桥和磁集成的LLC当中,初级电感量也很重要,需要计算后确定  详情 回复 发表于 2022-4-22 21:19

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maychang 发表于 2022-4-22 18:39 变压器初级电感量,只有在单端反激开关电源中才重要。其它形式开关电源以及工频变压器,电感量主要取决于初 ...

在有源钳位正激,不对称半桥和磁集成的LLC当中,初级电感量也很重要,需要计算后确定

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正如那位三个电容串联并联后施加直流电压,求三个电容上的电压那位。代数方程还列不出来,千万别提微分方程,更不能提偏微分方程。  详情 回复 发表于 2022-4-22 22:14
楼主现在连工频变压器如何工作都还没有整清楚,空载电流还不知道怎么来的,千万别提不对称半桥和LLC。否则楼主更糊涂了。  详情 回复 发表于 2022-4-22 22:12

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PowerAnts 发表于 2022-4-22 21:19 在有源钳位正激,不对称半桥和磁集成的LLC当中,初级电感量也很重要,需要计算后确定

楼主现在连工频变压器如何工作都还没有整清楚,空载电流还不知道怎么来的,千万别提不对称半桥和LLC。否则楼主更糊涂了。

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楼主只怕反激变压器也不清楚哈  详情 回复 发表于 2022-4-23 12:57

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PowerAnts 发表于 2022-4-22 21:19 在有源钳位正激,不对称半桥和磁集成的LLC当中,初级电感量也很重要,需要计算后确定

正如那位三个电容串联并联后施加直流电压,求三个电容上的电压那位。代数方程还列不出来,千万别提微分方程,更不能提偏微分方程。

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老大简单的微分方程还是能弄明白的,偏微分吗除了例题确实不明白。谢谢各位。我问这些问题的目的就是想了解变压器最重要的第一设计要素是什么,就像电线一样,其它参数是很重要,但是电阻率是第一个要考虑的,由电阻  详情 回复 发表于 2022-4-23 11:01

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maychang 发表于 2022-4-22 22:14 正如那位三个电容串联并联后施加直流电压,求三个电容上的电压那位。代数方程还列不出来,千万别提微分方 ...

老大简单的微分方程还是能弄明白的,偏微分吗除了例题确实不明白。谢谢各位。我问这些问题的目的就是想了解变压器最重要的第一设计要素是什么,就像电线一样,其它参数是很重要,但是电阻率是第一个要考虑的,由电阻率是可以求其它参数的。其它特性在优秀也的看它能不能导电,就像做电线为啥不用线绳一样。又经济又环保。

这几天在想:变压器的第一要素是不是电感量,输出电压和功率确定了,是不是就可以确定电感量了,然后才是什么材料、体积、匝数...

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要想弄清楚变压器如何设计,可以参考王瑞华等编《电子变压器设计手册》之类。不过,设计之前最好先弄清楚其工作原理。变压器工作原理在《电工学》之类书籍中有讲到。  详情 回复 发表于 2022-4-23 11:52
这几天在想:变压器的第一要素是不是电感量,输出电压和功率确定了,是不是就可以确定电感量了,然后才是什么材料、体积、匝数...   先说工频变压器 第一步先选材料。工频变压器常用硅钢片铁芯和铜线  详情 回复 发表于 2022-4-23 11:46

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bigbat 发表于 2022-4-23 11:01 老大简单的微分方程还是能弄明白的,偏微分吗除了例题确实不明白。谢谢各位。我问这些问题的目的就是想了 ...

这几天在想:变压器的第一要素是不是电感量,输出电压和功率确定了,是不是就可以确定电感量了,然后才是什么材料、体积、匝数...

 

先说工频变压器

第一步先选材料。工频变压器常用硅钢片铁芯和铜线,开关电源变压器常选铁氧体芯和铜线。也有其它材料可以选择,例如铁粉芯。这主要取决于对体积重量和成本的要求。

第二步根据功率选择铁芯尺寸。

第三步根据铁芯材料尺寸以及允许磁通密度和初级电压计算匝数,原则是在该匝数下铁芯中磁通密度仍在允许范围内。

第四步根据传输功率和次级电压确定初级次级用线截面积(当然同时也就确定了铜线直径)。

直到现在,还没有牵涉到电感量。实际上,直到这个工频变压器设计完成,也不考虑初级电感量。

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电感有点类似机械结构中的“飞轮”,飞轮的速度很像电路中的电流,电路中的电压有些像作用到飞轮上的力,即使力再大,飞轮的速度也是不能突变的,只是飞轮的加速度大而已。飞轮的质量就有点像电感量,有点  详情 回复 发表于 2022-4-23 14:36

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bigbat 发表于 2022-4-23 11:01 老大简单的微分方程还是能弄明白的,偏微分吗除了例题确实不明白。谢谢各位。我问这些问题的目的就是想了 ...

要想弄清楚变压器如何设计,可以参考王瑞华等编《电子变压器设计手册》之类。不过,设计之前最好先弄清楚其工作原理。变压器工作原理在《电工学》之类书籍中有讲到。


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maychang 发表于 2022-4-22 22:12 楼主现在连工频变压器如何工作都还没有整清楚,空载电流还不知道怎么来的,千万别提不对称半桥和LLC。否 ...

楼主只怕反激变压器也不清楚哈

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是的。恐怕磁学的基本知识还不是很清楚,总是往电路上靠。所以才要先确定电感量再考虑材料、匝数……  详情 回复 发表于 2022-4-23 14:05

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PowerAnts 发表于 2022-4-23 12:57 楼主只怕反激变压器也不清楚哈

是的。恐怕磁学的基本知识还不是很清楚,总是往电路上靠。所以才要先确定电感量再考虑材料、匝数……


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maychang 发表于 2022-4-23 11:46 这几天在想:变压器的第一要素是不是电感量,输出电压和功率确定了,是不是就可以确定电感量了,然后才是 ...

电感有点类似机械结构中的“飞轮”,飞轮的速度很像电路中的电流,电路中的电压有些像作用到飞轮上的力,即使力再大,飞轮的速度也是不能突变的,只是飞轮的加速度大而已。飞轮的质量就有点像电感量,有点生活常识的人就知道拖拉机上的飞轮是不能用到手表上的。设计手表的人可能会去市场上寻找合适的手表飞轮,我想一定不会去拖拉机厂选飞轮的。当然你非要这么干,喜欢把拖拉机飞轮带手上,好像也没有法律能禁止你。反之亦然,拖拉机也不会使用手表上的飞轮,虽然看上去手表飞轮和拖拉机飞轮形状相似作用相同。

那为什么呢?因为这个例子中的设计原则是依据物理规律的,质量大的物体在速度一样的情况下所含的动能大。

回到变压器上来,是不是在忽略其它条件的情况下,变压器/(变流器)其容量是不是由变压器的电感量决定的。老大的方法是不是根据工程实践,先选择材料,因为材料以及其体积就可以决定变压器的容量或功率。其原理是不是:这时变压器的大致电感量就可以确定了,虽然这么说不严谨,因为还有线圈的匝数等因素也是必要的。但是充电器里的变压器应该不能制造出小区里用的供电变压的吧。

老大先不要生气,请先把我的叙述看完在开骂也行。

老大你推荐的方式是我最看不上的方式。虽然这种方案可行,但是对于我来说想深入了解的话造成很大的困惑。一说变压器设计就是经验公式,经验个毛啊!这就好比小学生问白痴教师问题一样,“你记住就行啦....吧啦吧啦。”。我是水平低,但是我有进步的勇气!我问这些问题不是要实际设计一款变压器,而是想了解这方面更深层的原理。否则依葫芦画瓢就可以了。

 

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飞轮和变压器也不是一回事。你说 “质量大的物体在速度一样的情况下所含的动能大”,没有错(但飞轮并不是质量大而是转动惯量大,也不是速度大而是角速度大)。意思是飞轮可以存储能量。但变压器并不存储能  详情 回复 发表于 2022-4-23 15:10
“比拟” 不是不可以使用,“比拟” 用得好是非常有力的。但绝对不能乱用和滥用,更不能错误使用。你用飞轮来比拟电感,可以,施加到电感上的电压比拟成力,电感中的电流比拟成速度,可以。但飞  详情 回复 发表于 2022-4-23 15:05
如果秦曾煌《电工学》第六版上册第六章看不懂,建议复习电磁感应定律。  详情 回复 发表于 2022-4-23 14:58
『我问这些问题不是要实际设计一款变压器,而是想了解这方面更深层的原理。』 很好。推荐你看秦曾煌《电工学》第六版上册,第六章。此书讲得比较浅。  详情 回复 发表于 2022-4-23 14:56
『其原理是不是:这时变压器的大致电感量就可以确定了』 不是。变压器初级的电感量不必确定,因为变压器容量与初级电感量无关。不是初级电感量越大,变压器容量就越大。  详情 回复 发表于 2022-4-23 14:51

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bigbat 发表于 2022-4-23 14:36 电感有点类似机械结构中的“飞轮”,飞轮的速度很像电路中的电流,电路中的电压有些像作用到飞 ...

电感有点类似机械结构中的“飞轮”,飞轮的速度很像电路中的电流,电路中的电压有些像作用到飞轮上的力,即使力再大,飞轮的速度也是不能突变的,只是飞轮的加速度大而已。

 

看来,可不是磁学知识不足的问题,力学知识就有缺陷。

把施加到电感上的电压比拟成力,电感中的电流比拟成速度,可以。但速度不能突变,可不是 “飞轮的加速度大”。

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我这么说了吗?这好像您老的结论吧。我再傻也是上过高中的,MV=FT这个依据您的说发这是不是胡扯  详情 回复 发表于 2022-4-23 15:05

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bigbat 发表于 2022-4-23 14:36 电感有点类似机械结构中的“飞轮”,飞轮的速度很像电路中的电流,电路中的电压有些像作用到飞 ...

『看上去手表飞轮和拖拉机飞轮形状相似作用相同。』

形状确实相似,但作用绝对不同。

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手表的飞轮不是储能的,而是供人行赏的喽!  详情 回复 发表于 2022-4-23 15:07

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bigbat 发表于 2022-4-23 14:36 电感有点类似机械结构中的“飞轮”,飞轮的速度很像电路中的电流,电路中的电压有些像作用到飞 ...

『是不是在忽略其它条件的情况下,变压器/(变流器)其容量是不是由变压器的电感量决定的』

不是。变压器容量与电感量无关。


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bigbat 发表于 2022-4-23 14:36 电感有点类似机械结构中的“飞轮”,飞轮的速度很像电路中的电流,电路中的电压有些像作用到飞 ...

『其原理是不是:这时变压器的大致电感量就可以确定了』

不是。变压器初级的电感量不必确定,因为变压器容量与初级电感量无关。不是初级电感量越大,变压器容量就越大。

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我说变压器的整体,不是什么初级电感量或什么次级电感量  详情 回复 发表于 2022-4-23 15:10

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