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几句话讲明白,电感的能量为什么绝大部分存在气隙中?[更新+总结]

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二手电工
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高级工程师
  • 2011-10-12 16:03:00
引出个话题,各位大佬来发表发表意见,道理越来越清楚。

总结:
真没想到抛出来的砖不但引出来很多玉,最后还能引出相声段子。百家争鸣的确好,各抒己见,越辩越明。
73楼greendot给出的式子很好,相当有说服力,为了更清楚明白的表示,我又更调理的写出来了,如下


最后一项左侧是磁芯的,右侧是气隙的能量,很明显,只要lg>>MPL/ur,那么绝大部分能量是在气隙中的。

再引申下,如何从物理的直观来理解?
磁路和电路时可以类比的,不妨在这里列出来

电路 磁路
电动势 磁动势
电阻 磁阻
电流 磁通量

电路中 V=R*I
磁路中, MMF = Rm*Φ


我们有个共识,就是电阻串联电路中,电阻越大,那它消耗的能量也就越大,当然是相比与跟其串联的电阻。
那在磁路中,同样的适用,就是磁阻越大,其上的能量也就越大。
磁阻=l(长度)/(ur*u0*Ac)
一般情况下,气隙的磁阻>>磁芯的磁阻,所以其上的能量也就越大,所以电感的能量绝大部分存在气隙中。
朴华
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副总工程师
  • 2011-10-12 16:24:51
 
这句话好像出自《精通开关电源设计》里的问答篇,里面有详解的
二手电工
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高级工程师
  • 2011-10-12 16:27:13
 
还没拜读过,可惜
limengas
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本网技师
  • 2017-11-4 22:09:18
 
一个很简单的道理,满世界都在问,都没有几个人搞清楚。空气怎么可能储存能量?当然是磁芯储能,要理解很简单。闭合磁芯看着一个短路的电容,是不能储存能量的,加了气息就相当于电容被电阻短路,这时电容是可以储存能量的,一定成度上电阻越大电容储能越多。气息是一回事。目的就是使磁回路阻抗增加,延长回磁时间。没有气息磁回路是短路状态,不能储存能量。 如果回路阻抗无穷大线圈加磁芯一体就成了超导体
eric.wentx
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  • 2011-10-12 21:58:57
 
原话是这样的:

中文版 P129
问题25:
为何普遍认为反激变压器中气隙储存了几乎所有的能量?

答:一般直观地认为储存能量的大小与磁性材料体积成正比,正因为如此,才认为铁氧体一定承载了绝大部分的能量,因为它占据了最在体积,而铁氧体二端的气隙长度非常小.但能量储存与B*H成正比,且气隙间的磁场强度极为,尽量体积小,但承载近2/3的能量.
eric.wentx
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  • 2011-10-12 22:05:13
 
个人觉得这段话还是说得不清白...
朴华
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副总工程师
  • 2011-10-13 23:54:25
 
呵呵,同感,这书里面有相当一部分理论是直接搬出来,没有细说的,让读者有时不知所措
fugems
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副总工程师
  • 2011-12-9 23:04:21
 
此书对电容和电感两个储能元件分析地很深入。
笨小孩1114
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高级工程师
  • 2011-12-10 00:48:07
 
楼上说的这一点,基本都是大家的共识。
此书真的需要仔细研读,不知一遍,二遍!
最后还要返回来结合实践在看!
fugems
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副总工程师
  • 2011-12-10 12:09:27
 
这两个储能元件搞明白了,在实战中解决和处理尖峰与振荡、如何实现变换电路的软开关、EMI的整改等等帮助很大。
wxx
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初级工程师
  • 2011-12-21 20:47:39
 
,这两个储能元件太基本也太重要了
long223349
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高级工程师
  • 2014-11-2 19:56:56
 
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qwertyuiop110
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助理工程师
  • 2013-2-28 17:09:17
 
反激的变压器都是要开气隙的
long223349
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高级工程师
  • 2014-11-2 21:46:04
 
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robbieou
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助理工程师
  • 2016-4-6 09:37:39
 
在第二版中应该是P118的25问了

self21dianyuan
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  • 2020-6-2 09:05:29
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找到了,感谢!
qlsxkql
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  • 2016-9-16 20:09:07
 
看得书挺多哦。
arhui88
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高级工程师
  • 2017-11-24 14:37:22
  • 倒数9
 
个人理解:电感的能量并不是储在磁芯气隙中,而是存储于整个电感结构中,磁芯气隙增加了磁阻,使能量不能在短时间内泄放,防止磁芯瞬时饱和,所以就会觉得我开了气隙所以能量都在气隙中储存,这是很不科学的说法。纯属个人愚见欢迎指正。

self21dianyuan
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副总工程师
  • 2020-6-2 09:02:18
  • 倒数3
 
请问,您说的 中文版,指的是《精通开关电源设计(第2版)》这本书吗 ?

无标题.png
qlsxkql
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副总工程师
  • 2016-9-16 20:08:36
 
是吗,谢谢。可以看看那本书。
xiaoliangyl
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  • 2011-10-12 16:32:55
 
简单理解就是磁芯的磁导率远大于空气
不亦心
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高级工程师
  • 2011-10-12 18:28:08
 
为LS补充一下:
W=VuH²/2
V是体积,u磁导率
wumeiping
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  • 2011-10-15 09:32:37
 
磁导率开了气隙就变化了。。。。
eric.wentx
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  • 2011-10-12 21:41:00
 
气隙到底储不储能?
blueskyy
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  • 2011-10-13 09:36:06
 
我也一样迷糊中。。。
xiaoliangyl
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  • 2011-10-13 09:41:12
 
对于这个问题已经得到公认了,蓝天兄还有其它高见
eric.wentx
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  • 2011-10-13 09:56:01
 
小亮哥意思是气隙是储能的?
xiaoliangyl
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  • 2011-10-13 10:05:55
 
这样说好象不是很严谨,根据H=B/u可以看出,u越小磁场强度H越强,而磁芯存储的能量与H成正比,所以说气隙存储了大部分的能量
nanji
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高级工程师
  • 2011-10-13 19:19:38
 
这么解释我不认同,我觉得慈势一决定,环路的长度也决定,那么整个环路的H值是相等的,B=uH,磁芯与气隙u值不同,B也不同,这是安培环路定律!
不亦心
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高级工程师
  • 2011-10-13 19:33:38
 
混淆了H和B的概念,
你所说的磁势应该是总磁势,
安培环路定理可不是你这样说的。
可以从磁通的角度去推出B是不是相同的。。。。。
nanji
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高级工程师
  • 2011-10-13 20:21:01
 
这不是安培环路定律,但这个结论应该可以用安培环路定律来解释,我想说的是整个磁路 H的值是一样的,不同的是B值。
不亦心
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高级工程师
  • 2011-10-13 20:27:02
 
你可能好久没有用,记错了
nanji
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高级工程师
  • 2011-10-13 20:25:49
 
嗯,俺搞反了!谢谢纠正
nanji
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高级工程师
  • 2011-10-13 19:28:40
 
另外,如果把慈路和电路等效起来,H好比电路中的I, 气隙慈阻远大于磁芯,在电路上类似阻值悬殊的电阻串联,串联电路中当然是阻值越大分压也越大,功率也越大,慈路也如此吧,这是慈路理论的说法。
不亦心
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高级工程师
  • 2011-10-13 19:35:29
 
磁路中相当于I的是磁通而非磁场强度
blueskyy
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  • 2011-10-13 09:57:43
 
是真的不清楚,虽然这个结论已成为“公理” 。
能否从数学公式里给出答案(磁学一直是我的心病,这也决定了我不能走远)?
xiaoliangyl
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  • 2011-10-13 10:08:10
 
页面没更新,看不到蓝天兄这个帖子,不知道13楼的解释能否让蓝天兄满意
blueskyy
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总工程师
  • 2011-10-13 10:27:00
 
能量大小可以用B-H围成的面积来表征 ,气息和磁芯是串联,因此磁通密度一样(姑且)。
相同的delta B, 对应了更多的delta H (气息的u 比磁芯的u要小)。因此磁场能量几乎都集
中在气息这里。这样理解是否正确呢?(这是我以前的理解)
hero_or_king
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高级工程师
  • 2011-10-13 22:32:48
 
我觉得就是这个意思,加气隙拉扁磁滞回线可以让磁芯的饱和H值大一些,自然就会提高存储能量的能力,至于磁能为什么大部分存在于气隙中,我觉得36楼的解释也差不多,可以作为一种形象的理解,气隙的磁阻大,等效磁路长,自然存储的能量就大了。
DAXSX
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  • 2011-11-7 16:40:09
 
好比 两电阻串联,电流一样,电阻大的自然能量多
不亦心
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高级工程师
  • 2011-10-13 10:16:45
 
4L的公式变型为:
W=VB²/2u,似乎更为直观一点
V体积,B磁通密度,u磁导率,
blueskyy
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  • 2011-10-13 10:28:37
 
谢谢 啊 ~
blueskyy
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总工程师
  • 2011-10-13 10:31:07
 
问题是 :气息的B 和磁芯的B 是否处处相等?
如果气息偏斜了呢?
eric.wentx
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  • 2011-10-13 11:21:57
 
一般都只考虑在一定的空间内符从均匀分布,如果考虑太多了,更晕了
blueskyy
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总工程师
  • 2011-10-13 11:36:24
 
如果气息(裂纹)方向和磁芯是平行的,该气息还能储存能量乎?
xiaoliangyl
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  • 2011-10-13 11:39:07
 
蓝天兄好闲啊!总找些极端的情况让我们分析
xiaoliangyl
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  • 2011-10-13 11:41:53
 
你这个例子严格来说就不算已经不算是气息了,到有点像磁芯的叠加使用了
philomane
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本网技师
  • 2012-6-9 17:12:55
 
平行的应该不是气隙,只能算作缝隙罢了。
不亦心
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高级工程师
  • 2011-10-13 15:02:22
 
比较赞成。
考虑太多,比较纠结,头疼。。。
1155050
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高级工程师
  • 2011-11-2 16:09:54
 
气隙只能传递能量吧?
dog72
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副总工程师
  • 2011-11-2 16:48:32
 
个人理解,气隙类似于电容中的绝缘体,磁性材料类似于导体,磁场类似于电场。
如果没有气隙,相当于把电容两端短路了。
所以气隙既不存储能量也不传递能量,气隙的作用就是让磁场保持势能。
以上只是类比,磁和电区别还是很大的。
jimmy
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  • 2011-11-4 16:08:50
 
我的理解是气隙并不能存储能量,毫无疑问,能量肯定是存储在磁芯中的。
从B/F曲线上可以看到,加气隙之后,磁芯允许电流的能量增加了,所以磁芯在不饱和的前提下,能承受更大的电流,因此,存储的能量就大了。
nk6108
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LV6
高级工程师
  • 2016-5-14 16:33:15
 
有两种磁材,一种是 导磁系数为100,磁路完全密合,另一种的 导磁系数为100000,加气隙将之降成「100」,那么,后者可搭载的电流是前者的 1000倍。

daxia4540827
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LV10
总工程师
  • 2012-9-12 16:28:41
 
这个不是公认的么?
joezzhang
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LV8
副总工程师
  • 2011-10-12 23:27:36
 
气隙长度远小于端面边长的时候,可近似认为Ae=Ag,那么电感L=Ae/(le/u+lg/u0)。在合适的工作频率下,铁氧体u在2000u0以上,铁粉心、非晶等磁芯的有效磁导率更高。那么只要 2000lg>le,气隙里储存的能量就大于磁芯了,如果气隙长度和端面边长差距不太大的时候,考虑边沿磁通,储存在气隙周围的能量就更大了。
蓝色的天空
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LV8
副总工程师
  • 2011-10-13 14:18:08
 
从磁压降/磁阻与磁场强度的量去看问题,差不多和电压/电阻与电流的关系一样了吧。
不知这样说够简单不。
气隙可以看成是一个低U值的材料。
blueskyy
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  • 2011-10-13 14:30:45
 
现在楼主问的是能量,你要给出能量的表达呀 ~
蓝色的天空
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LV8
副总工程师
  • 2011-10-13 14:44:15
 
能理解了公式各人都可以推出来。
我只能说在同一个电流环路中,电阻大的承受更大的能量。
在磁路中同样,磁阻大的承受更大的能量。
如果有需要你可以把公式整出来,我难得去翻书,记不住。
blueskyy
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LV10
总工程师
  • 2011-10-13 15:03:06
 
原来你是这个意思,学习了 。
谢谢 ~
不亦心
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  • 2011-10-13 15:04:58
 
从磁路上来考虑确实比较简单点
Bodoni
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总工程师
  • 2011-10-14 12:51:48
 
磁阻的观念。。
joezzhang
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副总工程师
  • 2011-10-14 20:26:52
 
能量:P=VB2/2u,磁通穿过磁芯和中间的气隙,如果忽略边沿磁通,则B处处相等,那么能量之比就等于Pm/Pg=Vmu0/Vgu=lmu0/lgu;考虑边沿磁通时,气隙中间部分B减小,储能减少,但气隙四周储能增加。气隙越大,或者磁材的磁导率越高,那么存储在气隙里的能量就越多。
blueskyy
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  • 2011-10-13 14:36:36
 
15楼的兄弟给出的公式比较靠谱 ,呵呵 ~
不亦心
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  • 2011-10-13 15:03:22
 
楼上两位是不是互为马甲?
blueskyy
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LV10
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  • 2011-10-13 15:07:52
 
绝对不是哟 ~
蓝色的天空兄台学习了很多 ,表示谢意 ~
蓝色的天空
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  • 2011-10-13 15:16:16
 
不敢啊。
看到很多Blueskyy的高深分析,受益非浅啊。
共同进步才是目的啊。
blueskyy
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  • 2011-10-13 15:17:12
 
拒绝变帅
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  • 2011-10-13 21:33:28
 
你们两个,一个英文版,,一个中文版,都不要谦虚~
DAXSX
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  • 2011-10-14 16:02:18
 
不亦心
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  • 2011-10-13 19:05:52
 
二位都不要过谦
向你们学习,以后请多多指导指导,谢谢先
leesirleesir
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  • 2011-10-13 22:34:26
 
请问气隙存贮能量的公式是什么?
xiaoliangyl
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  • 2011-10-14 14:59:33
 
五楼的网友不是给出了吗
awen
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  • 2011-10-14 09:49:53
 
nc965
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  • 2011-10-14 12:33:07
 
屁话你也信?
nk6108
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  • 2011-10-14 15:25:47
 
若论力的表现在于气隙,那确实没错,电磁铁就是这样,因磁场跟电能一样,总想取道易走的路,故会力图抓住导磁之物,好让顺磁之路得以完全。
DAXSX
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LV8
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  • 2011-10-14 16:03:28
 
不错,就是这样,就跟水管中的水一样,当水管里只有空气时水流会比较快,任意一点的水压自然小,若水管中放上海绵等之类物质阻碍物,那此处的水压自然大,(前提水流是远动的)
晶纲禅诗
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  • 2011-10-14 22:17:36
 
个人觉得8楼、26楼、53楼已说中了要害。
了空和尚
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  • 2011-10-15 09:16:27
 
都是高手啊,不看课本好多年。
能不能这样理解:磁子(如果有的话)相当于电子,磁场相当于电场,而电场我们又喜欢用水、势等来比较。磁导率高相当于电导率高也就相当于水流通畅,这样就不会有水的阻塞,当然能量损耗也会小许多;反之,如果河(Ae啊,你们相不相等?)的中央岛礁密布,那么水流就会受到阻塞,就会有摩擦,就会有损耗,同时会把泥沙带到下游,引起更多的摩擦和损耗(哈哈,越想越得意),当然了代价就是河床也会相应的被抬高(H?磁场?)。河床高了,水势不就大了?
强烈赞同nc965大师,吸收是工程的需要,二极管反向恢复时间极短,甚至可以说是反向恢复时间为零。等待那个看《新闻联播》的东方和极端弱智的XW过来摆摆理论。
andywang
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  • 2011-10-15 20:34:09
 
好帖,学习了。
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  • 2011-11-7 16:46:25
 
和尚 想象力可真丰富
lwqzzp
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  • 2011-10-16 00:23:05
 
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  • 2011-11-7 16:47:12
 
你就是台湾明纬的啊?
dog72
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  • 2011-10-31 21:44:58
 
我一直以为这句话是有问题的,电感的能量不是存储在气息中的,而是存储于线圈之中。也就是匝数和电流决定了能量的大小,磁性材料的引入唯一的作用就是减小匝数。
开气隙的目的只有一个,就是防止磁性材料饱和,如果有一种不会饱和的磁性材料,傻子才会去开气息。
blueskyy
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  • 2011-11-1 08:31:06
 
匝数和电流 决定了H场,能量是存在于B场中的。H和B又是通过 U关联,但因果关系不能混淆。前者是原因,后者是结果 ~
公式:E=0.5*BV2/ U ,意义很明确。
dog72
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  • 2011-11-1 10:14:12
 
呵呵,对的是存储在场中。公式有误:E=0.5uH2V=0.5B2V/u
但是所有的能量其实都来源于电流,磁性材料不能提供任何额外的能量,否则能量就会无端的增加了。
二手电工
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  • 2011-11-1 16:03:18
 
严重同意
磁性材料或者气隙只是提供了磁路的路径
不亦心
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  • 2011-11-2 20:03:20
 
你不觉得这个公式包含了你说的匝数和电流吗?
也没有人说这个公式表达的能量是磁性材料提供的。
dog72
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  • 2011-11-2 20:40:50
 
额,貌似我是有点儿无的放矢了呵呵
二手电工
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  • 2011-11-3 23:52:30
 
磁性材料首先不能产生能量,这是肯定的。
另外,气隙所存储的能量公式中,必须还有匝数和电流,因为它们同气隙一起决定了磁场的分布,强度等等
blueskyy
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  • 2011-11-4 07:57:48
 
正如:力是产生加速度的原因
外力和质量共同决定了加速度的大小~
xingtailong
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  • 2011-11-4 11:13:00
 
TDK电感代理商  Q:1257254093   13713768248-陈S
二手电工
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  • 2011-11-4 15:13:42
 
这个类比的很恰切
wuyong
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  • 2011-11-4 19:22:02
 
看懂了一点点,貌似有些分歧呀
inocencelove
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  • 2012-12-24 23:03:33
 
能量存储在场中这个说法更合理些 B=磁通/A 也称为磁通量密度 B是定值 磁芯可以增强磁场 又可以增加两个线圈和磁场的耦合程度,使之接近于理想磁场(完全耦合)
greendot
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  • 2011-11-4 19:47:33
 
永恒的话题,本来不想参与的,
电感的储能 E=0.5*L*I2 ,恐怕没人有异议,那么
0.5*L*I[sup]2 [/sup]
[sup]=0.5*(L*I)*(I)[/sup]
[sup]≈0.5*(N*B*Ae)*(Hc*lc+Hg*lg)/N      ( c:- core, g:- gap )[/sup]
[sup]=0.5*B*Ae*(B*lc/μc + B*lg/μo)[/sup]
=0.5*(B2*Ae*lc/μc +B2*Ae*lg/μo)     (A*l = 体积)

前一项是磁芯的,后一项是气隙的储能,谁大谁小,不难知道。
dog72
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  • 2011-11-4 21:09:26
 
如果一个同样体积的空心电感,L=μoAeN2/l
E=0.5(μoAeN2/l)(Hl/N)2
=0.5μoAeH2l
同样的电流大小,存储的能量,和开了气隙的铁芯电感。哪个储存能量大呢?
greendot
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  • 2011-11-4 21:30:14
 
没有磁芯,空心电感的磁通是开放的,Ae和le是没法定义的,L的公式在这里不适用吧,
空心电感的感量大,还是开了气隙的铁芯电感感量大?
dog72
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  • 2011-11-4 21:59:36
 
如果是密集缠绕的环形线圈,我觉得磁力线还是集中在线圈内部的,是不是能应用L的公式这个确实我没仔细考虑。
显然是开了气隙的铁芯电感量大。我说这个的目的其实是想说,气隙存储能量大于磁芯存储能量这个说法或结论只是可以说的通而已,但继续探究完全没有磁芯的话(不知道能不能理解为气隙最大),整体的电感储能会减少。
不知道我说明白没有,当初我学电磁场的时候貌似没这么纠结。
joezzhang
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  • 2011-11-4 23:40:16
 
要看是用恒压源还是恒流源做电源,在不饱和的前提下:如果是恒压源(例如10KHz/5Vac),无铁心时线圈电感储能最大(电感电流大),只是能量耗散在较大的空间范围内;插入无气隙高磁导率的磁芯,电感储能最小(电感电流小),但所有能量集中在磁芯内部。如果是恒流源(例如10KHz/1Aac),无铁心时线圈电感储能最小(电感两端压降低);插入无气隙高磁导率的磁芯(电感两端压降高),电感储能最大。
dog72
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  • 2011-11-5 08:51:51
 

0.5L*I2=V*IL
结论是驱动能量越大,电感储能越大。
就像greendot给出的公式,第二项可以化解为u0uc2H2Ae*Ig,这个公式表明之所以这一项很大是因为铁芯磁导率高的贡献。
greendot
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  • 2011-11-5 23:32:58
 
安匝不变下,气隙越大,储能自然越小,全无磁芯,储能怕是最小的了,这个跟气隙存储能量大于磁芯存储能量这个说法并没有矛盾、冲突。
dog72
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  • 2011-11-5 23:50:56
 
气隙越大,储能越小。含义是气隙无限趋近于零的时候储能最大?
greendot
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  • 2011-11-6 10:10:21
 
不好意思,忘了说是整个电感的储能,但是只说气隙,也是可以的。
xiaoliangyl
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  • 2011-11-6 19:28:17
 
E=0.5*L*I[sup]2 [/sup],可以看出其它条件不变的情况下,气隙越小,电感越大,储能也就越大
dog72
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  • 2011-11-6 23:24:37
 
其实得出任何结论都是荒谬的。
你现在是以电流不变为基础的,所以电感越大储能越大。
如果以电压不变呢?显然电感越小储能越大。
正如前面有说是恒流源驱动还是恒压源驱动,但是后面又有认为恒流源无法驱动电感。其实恒流源可以驱动电感,但不是集总模型能分析的。比如两个电感串联,串联前一个有电流一个没电流,完蛋了这个和两个理想电容并联一样...
xiaoliangyl
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  • 2011-11-7 22:19:27
 
电流不变为基础的,所以电感越大储能越大,电流不变,那电感两端还有电压吗?
dog72
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  • 2011-11-7 22:35:18
 
没有,电感短路。
xiaoliangyl
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  • 2011-11-8 09:30:16
 
你的意思是电感越大存储能量越小,那如果将两个电感串联,电感无疑是增大了,按你的意思这时候储能将变小,这显然跟事实矛盾
不亦心
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  • 2011-11-6 19:53:49
 
在恒压源的驱动下,W=1/2*L*I²=1/2*L*(VT/L)²=1/2*(VT)²/L,显然在其他条件一直的情况下,电感越小储能越大,空心线圈的电感小于插入磁芯材料的,储能大。
在恒流源的驱动下,我孤陋寡闻,还真没见过哪个恒流源能够真正驱动电感的。
blueskyy
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  • 2011-11-6 20:19:18
 
从定性上,这点也容易理解。假如电感为无穷大,恒压源的电流贡献为0 ,恒压源经管有电压,但没有电流(或者说电流很小),恒压源无能量输出 ~
二手电工
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LV6
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  • 2011-11-4 21:49:28
 
专家,一目了然!
清晰
晶纲禅诗
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  • 2011-11-6 21:47:47
 
[sup]向 greendot 老师请教:[/sup]
[sup]我对[/sup]
[sup]=0.5*(L*I)*(I)[/sup]
[sup]≈0.5*(N*B*Ae)*(Hc*lc+Hg*lg)/N ( c:- core, g:- gap )[/sup]
[sup]这两步的数学定义无异议,但在物理概念上,是否会有问题存在?(我只是一知半解的猜测)[/sup]
dog72
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LV8
副总工程师
  • 2011-11-6 23:12:39
 
这个问题我觉得上学的时候就是糊涂的,到现在依然糊涂。但我有一点明确的知道,所有的磁都是从电来的...
电感中存储的能量就是电场感应出来的能量,磁场根本就是电场(磁只是电的另外一种表现方式),所以磁通量=伏秒积。
说无穷大的电感不能储能,其实是不对的,因为无穷大在集总电路中是不存在的(或相当于开路,没有这个元器件)。
L=φ/I;φ=V*T
W=0.5*L*I*I=0.5*φ*I=0.5*V*I*T
搞来搞去,就是输入功率乘以时间。磁场的能量到底存储在气隙中还是存储在磁芯中我觉得根本不重要。反正输入功率没有消耗到电阻上,所以就没消失。
I=H(设磁路长度与匝数都是1),你认为I是电流,我也可以说I是磁压;你可以说V是电压,我也可以说V是磁流。所以磁场能就是磁压*磁流*时间。
greendot
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LV10
总工程师
  • 2011-11-6 23:20:01
 
晶老师过谦,
这里是假设气隙处没有磁通外溢,所以有个≈号,
还有就是忽略所有不在磁芯和气隙里的能量。
niyiban
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LV6
高级工程师
  • 2012-9-11 09:01:48
 
场强和介质无关吧,晶老师的意思是不同的两个HL 能不能相加
niyiban
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  • 2012-9-11 09:00:12
 
qiu2000
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高级工程师
  • 2011-11-6 18:16:53
 
今天打开论坛,无意中看到这个帖子,居然碰到久违的了空大师!而且点名要和东方PK!不知大师怎么不去中国经济高速增长之谜(二) 那个话题了。大家都怪想念大师的。
看到后面到出现本人有兴趣的东西了。dog72先生和一个什么greendot先生争执起来,搞得这位先生“不好意思”。要说这电感我哪儿懂啊,但你们讲的也太不靠谱了。怎么讲“气隙越大,储能自然越小,”“气隙无限趋近于零的时候储能最大 ‘?
某虽不才,好歹学过中值定理,你们想,这气隙为零肯定是不行的——反证法:如果可行谁还会加气隙呢?那么,气隙很大不用铁心肯定也不行呀——还是反证法:如果可行,谁还会花钱买铁心呢?那么问题就很清楚了:没有气隙不行,气隙太大也不行,这中间必有最佳值存在。至于说怎样找出这个最佳值,那是不是电子工程师的任务啊?请问jartul先生,有我这个数学先生指导是有幸还是不幸啊?你们两位数学基础……一般,我这样讲不会生气吧?当然你们的电子技术我要好好学习。这个问题我要问问东方先生,让给我算出这个最佳值!他是以理论自居的,看他懂不懂中值定理。
拒绝变帅
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  • 2011-11-6 18:55:43
 
。。。。。。
jartul
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  • 2011-11-6 20:47:55
 
1)呵呵,不生气,一点都不生气,说我数学基础一般,已经非常客气了。
2)不过,有数学指导,当然幸运,不过,如果是你这位数学先生指导,我就不知道是幸运还是不幸运了。
3)我对磁学一窍不通,不过,以我外行的观点,气隙存储多大比例的能量真的很重要吗?一定体积气隙能够容纳的最大能量,与整个电感能够存储的饱和能量有必然联系吗?我们到底是关心这个电感饱和时存储的最大能量,还是这个电感的气隙有多大的能量存储潜力?所以,数学先生让我去找这个所谓的最佳值,本身就是非常荒谬的,就如同东方先生,虚心接受美国人的指导,殚精竭虑的扶持贪官们实现更高GDP一样,只余下美丽的数学数字,而全无实际意义。
东方
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  • 2011-11-7 14:34:35
 
听起来是奇闻,讲起来是笑谈,
无路难呀开路更难,所以后来人为你感叹。

有想了解东方社会问题猜想的,请进入 http:// 中国经济高速增长之谜(二) 话题。
友情提醒
cmg:这个帖子太长已无力再看
东方
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  • 2011-11-7 08:20:29
 
XW:阿Q总到处撩事儿,不经几回事儿就不知道自己半斤八两……

东方:什么事情着急上火啦?

XW:说大家不懂数学,这事儿能行吗?

东方:qiu2000先生,不要老挑动PK好不好?您这还是要出东方洋相。咋整呢?先看看吧……了空和尚也来过这里。没有注意,失礼啦。

……

东方:大家讲的很好,学习了。但和尚要东方来摆摆理论。

XW:和尚好像说关于二极管反向恢复时间为零。

东方:那要到关于吸收帖去了。

XW:本话题主要是认为能量总应该存储在磁芯中,怎么会在气隙里,而且是大部分?

东方:磁场和电场都是能量的表现形式。设有一个空气电容器,充电后,能量也是存储在两个极板当中的间隙中的电场里,而不是在极板里。电感也是这样,能量可以存储在气隙的磁场中。

eric.wentx:个人觉得这段话还是说得不清白... 气隙到底储不储能?
朴华:呵呵,同感,这书里面有相当一部分理论是直接搬出来,没有细说的,让读者有时不知所措
Blueskyy:能否从数学公式里给出答案
XW:公式是怎样推导出来的呢?要从最基本的推起。
东方:好的。
uL=Ldi/dt ……………………①
uL=NdΦ/dt ……………………②
[sub]l [/sub]Bdlm= μNI (∫[sub]l[/sub][sub]为环路积分[/sub][sub] [/sub] ……………③
上式是自感定义、电磁感应定律和安培环路定理,
由①、②得
Ldi/dt=NdΦ/dt 积分得
LI=NΦ=NBS
L=NBS/I ……………………④
由③式得NI= Blm /μ
B=μNI/lm ……………………⑤
把⑤代入④得: L=NμNI/lm ×S/I
L =μN2 S /lm ……⑥
整理得: L=μn2 V ……⑦
其中,n是单位长度匝数,
注意⑥式,气隙计算就隐含其中。
lm =μN2 S / L ……⑧
【讨论】
1、 不加气隙,由于铁芯μ很大,导致lm很大,这显然是不合适的;
2、 不用铁芯,用空气芯,μ很小了,lm也很小,比如是1mm,也不方便。
3、 用铁芯加气隙。现在就是这样。
XW:如果方便,不用铁芯也是可以的了?
东方:是啊,给空气芯电感也留下一个空间。
XW:怎样从 感性上真正理解?
东方:好的。阿Q有信心给我们讲清哈密尔顿圈,我们也要有信心给阿Q讲清气隙的能量!从讨论2.可知,理论上单用空气隙是可以的,这就明白无误地提醒我们,磁场能量是可以存储在气隙中的
XW:那磁芯有什么作用?
东方:因为一般气隙很小,不能组成闭合磁路,于是找来磁芯以构成磁通路,当然磁阻越小越好。就像电炉丝要发热,必须用电线连起来,但能量主要还是电阻产生!现在是磁阻存储能量。磁芯就起着导磁的作用。
xiaoliangyl E=0.5*L*I2 ,可以看出其它条件不变的情况下,气隙越小,电感越大,储能也就越大
dog72:其实得出任何结论都是荒谬的。
东方:把“任何”改掉就好了:得出这样的结论是荒谬的。
XW:什么原因dog说他是荒谬的?
东方:为了避免dog恒流源驱动还是恒压源驱动的干扰,我们讨论另一种情况:假如磁芯截面积S不变,圈数减小一半,同时减小气隙到原来的1/4,可以保持电感不变。参见⑧式
XW;那太好了!还可以少绕一半线圈。只要导线的粗细不变,容许流过的电流也不会变。这样,电感能量1/2LI2也不变。妙极了!但是,这样岂不是引导我们气隙越做越小,匝数越绕越少吗?
毛泽东:世界上的事情是复杂的,是由各方面的因素决定的,看问题要从各方面去看,不能只从单方面看。
XW:我有什么方面没有看?
东方:这个“电流也不变”有问题!由④式知:L=NBS/I B= IL /NS
看清楚没有?N变成1/2,如果电流不变,那就要求Bm加大一倍呀!
XW;嗬!这事儿闹大了,等于说要截面积加大一倍才行呀!
东方: 有时也可取,叫做以铁芯换铜线。(理论研究,非喜勿试)
XW;嗯,有点意思。这么说确实气隙不能随意减小呀!那qiu2000先生的最佳值能求出来吗?
东方:当然可以。没有最好只有更好! 公式已经有了,你自己找吧。
XW:就是⑧式吧?
东方:是的,因为能量主要存储在气隙里,忽略磁芯也不要紧,就像计算电炉丝的电阻不用考虑连接电线一样。μ用空气的值,算出来的lm就是气隙la
jartul
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  • 2011-11-7 11:33:10
 
我觉得大家的讨论都跑题了,为什么不回到现实问题中来呢?
1)我们需要绕制特定感抗的电感器件。
2)我们希望绕制的电感能通过更大得电流。
3)我们希望所使用的材料越小越好。
由此推到出几个问题:
1、加磁芯的目的是提高磁导率,以在同样的绕制方法下,同样的尺寸下,实现更高的感抗。
2、磁芯在大电流条件下会发热,一旦温度过超过居里温度,感抗会急剧下降,所以电感器件有饱和电流限制。
3)有没有办法减少磁芯发热,提升电感器件的饱和电流呢?这是一个很有价值的研究课题,有人尝试用分布式的小气隙结构,在不显著影响感抗的基础上,减少铁损,以提高饱和电流,据说效果还不错,我不是这一行,不得而知。
综合起来说,这一课题,根本不是讨论什么能量集中在什么部位,也不是讨论气隙的比例大小,而是如何利用分布式气隙结构,减少铁损,以抑制磁性发热,提升饱和电流。其理论根基不在于大家推导的这些公式,而是被大家忽略的铁损部分,也就是GREATDOT兄弟公式中,略等于部分,所省略的内容。
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  • 2011-11-7 19:35:55
 
jartul兄说我们跑题了,其实是他老兄自己跑题了。楼主考虑的就是气隙嘛,不能说自己不知道就要改话题呀。
qiu2000
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  • 2011-11-7 19:29:32
 
看样子东方对我的数学介入还有点意见啊。我讲他们不懂数学也没有冤枉吧?其实这是很简单的,我是看了他们两位的对话发现问题的:
<li id="r_317587">80楼greendot:安匝不变下,气隙越大,储能自然越小,全无磁芯,储能怕是最小的了,
<li id="r_317590">81楼dog72:气隙越大,储能越小。含义是气隙无限趋近于零的时候储能最大?
dog72先生是问话,主要还是对greendot先生的说法有疑问,但又没有指出错处。我认为错在“气隙越大,储能越小”这句话。greendot先生把函数作为一个单调减函数看了,但这是不可能的!虽然我不是搞电感的,但如果真的是气隙越小,储能越大,怎么可能加气隙呢?拒绝变帅 先生说我的反证法是很可笑的。不知哪里错了?你们不是在讨论气隙吗?说明气隙是需要的!因此肯定取消气隙,储能也减小!这到底对不对?我当然是外行,但我还可以按数学原理进一步推断:气隙必有一个最佳值! 过大或者过小储能都会减小!这应该能理解吧?
东方兄给了一些推导公式,说要给我讲清气隙的能量。容我理解之后再发表意见。好像讲解的内容还不够吧。三个基础公式我就承认它是正确的,算是公设。
谢谢各位指导。不当之处敬请批评。
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  • 2011-11-7 21:24:49
 
“气隙越大,储能越小”,这话没错,在相同的电流下,这话会错吗?
greendot的公式绝对没错,从数学上建立了气隙储能的模型,非常直观易懂。但是晶老师的疑问是“这两步的数学定义无异议,但在物理概念上,是否会有问题存在?”同样也是我纠结的地方。
greendot大师之所以说这是永恒的话题,而且本来不想参与的,就是因为磁是很难说清楚的。
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  • 2011-11-7 20:57:00
 
相对来说还是greendot的公式简单明了。而且东方基于公式的讨论有问题:
lm =μN2 S / L ……⑧
【讨论】
1、 不加气隙,由于铁芯μ很大,导致lm很大,这显然是不合适的;
不加气隙,u很大,但是L也很大,所以无法得出l很大的结论。同理,不加铁芯的的结论也是一样的问题。
第二个错误的类比是电阻发热,“但能量主要还是电阻产生!现在是磁阻存储能量。”这句话。能量显然不是电阻产生的,电阻是消耗了能量,因此类比磁阻存储能量,显然不妥。
第三个错误是,恒流还是恒压驱动的问题,后面的推理并没有解决。恒流驱动实际上是非线性变换,电感电流要突变,根本用这个线性公式无法分析。
东方
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  • 2011-11-7 22:56:53
 
dog能耐着性子找问题,不错啊!欢迎发表意见。
lm =μN2 S / L ……⑧

Dog72:不加气隙,u很大,但是L也很大,所以无法得出 l 很大的结论
东方:在NS L 定下来时去计算lm,当不加气隙时,铁芯μ很大,所以lm很大。
XWdog为什么说μ很大,但是L也很大?
东方:dog不知道计算是在干什么?
XW:已知Llm嘛!
东方:是啊!L怎么能说变就变呢?
Dog72类比是电阻发热,“但能量主要还是电阻产生!现在是磁阻存储能量。”这句话。能量显然不是电阻产生的,电阻是消耗了能量,因此类比磁阻存储能量,显然不妥。
东方:如果需要热能,就可以用电阻产生。热能也是能量的一种。看来对dog不是开民智,而是扫科盲。能量是守恒的,对电能而言,是被电阻消耗了,但这些电能是不是没有了,消失了?
XW:不!它变成了热能。
东方:很好!那么对电感储能呢?消耗什么能量?又产生什么能量呢?
XW;我知道!电感消耗的是电场的能量,产生的是磁场的能量。
东方:讲的太好了……可是我累坏了,和dog上课真吃力呀!
XW:讲懂已经不错了。Dog够聪明的。
Dog72恒流驱动实际上是非线性变换,电感电流要突变,根本用这个线性公式无法分析。
东方:所以在讨论气隙时就不用这个驱动为好。照样得出气隙存储大部分磁场能量的结论。一般不要给自己找麻烦为好。
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  • 2011-11-7 23:18:23
 
我对铁损的计算方法比较感兴趣,不过我对磁学不了解,没什么头绪,东方兄能否指点一二啊?
东方
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  • 2011-11-8 11:08:13
 
我也只会纸上谈兵。以前谈过多次,请参考
气隙
我的变压器为何在高压时反而热
不知可有帮助,内中观点难免疏漏错误,敬请指教。
dog72
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  • 2011-11-7 23:32:23
 
呵呵,愣是没看出你要算磁路长度。固定电感值,倒是不失为一个另类的思路,但这不是更加的绕弯?说实话,不是想找问题,某确实愚钝,不知道你要说什么。虽然最后的结论没问题,但是中间的过程我愣是没看懂。大家都不问,我以为大家都懂了,所以我只好问问了。
电阻消耗能量发热,其能量也不是电阻产生的。如果硬要类比,你至少也找个类似的比如电容什么的。用电阻只能说大家都遵从类似欧姆定律的规律,但是在物理规律上电感是不消耗能量的,不知道你对储能如何理解,至少在电路中我们认为发热是损失。
最后一个问题如果不解释,那么直接用greendot的公式直观的多了,根本不需要你这么多话来解释。困惑就困惑在这里,你却嫌麻烦。
东方
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  • 2011-11-8 10:21:09
 
这事儿是阿Q先生挑起的,他的主要论点是有个气隙的最佳值。而且他是搞数学的,对他必须从最基本的说起。这和greendot的公式是一致的,但后者不方便求解lg最佳值。各有各的用途。
XW:阿Qgreendot错在气隙越大,储能越小这句话。
Dog72气隙越大,储能越小,这话没错,在相同的电流下,这话会错吗?
东方:当气隙小时,磁阻减小,同样的安匝数会导致B过大而饱和。
B=μNI/lm ……………………⑤
XW:阿 Q关心的是储能是否减小?
东方:B饱和后,不能随着I的增大而增大,导致电感量L下降。
L=NBS/I ……………………④
XW:电感储能怎么算?阿Q不知是不是知道?
东方:这个容易,负责讲懂。电功率P=UI 电能 W=Pt
XW:没问题
东方:在电感上加上电压,电流上升,储能是:∫pdt=uidt
把①式uL=Ldi/dt 代入并从0积到I得:
W=Lidi/dt =1/2LI2 即电感储能公式
W=1/2LI2 ……………………⑨
XW:太好了,能得到气隙储能公式吗?
东方:把④式L=NBS/I代入得:
W=1/2NBS/I×I2=1/2NBSI
再把⑤式改写成 I=B lm /μN 代入上式得:
W=1/2NBS×B lm /μN
W=1/2 B2S× lm /μ
XW:气隙呢?
东方:lm /μ由磁芯和气隙两部分组成,lcc + lgo 代入上式得:
W=1/2 B2S×(lcc + lgo
XW:让阿Q先生去分析吧。怎样求气隙lg的最佳值。
东方:磁芯的μc值比气隙的μ0值大很多,可达成百上千倍。
XW:阿Q挑战greendot先生。这下子撩事儿的人也要动脑筋了。
jartul
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  • 2011-11-8 11:06:30
 
呵呵,学习了下,才发现,老夫不懂磁学,闹笑话了。
原来磁饱和,不是温升造成的,而是材料本身决定的。
qiu2000
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  • 2011-11-8 19:47:35
 
东方兄够意思,这下子差不多了。但你们以为我一点不懂呀?像安培环路定理是线积分,数学里也常用来做例子。说我不知道半斤八两?说我挑战greendot?我是说他基础数学有点欠缺,我怎么会找他挑战呢?你们是笑话我专找软柿子捏吧?greendot先生很老实的,哪像你们不讲道理?我是对事不对人,不和谁挑战。
我看了你们的讨论。确信气隙越大,储能越小”的说法错误成立。即使有“在相同的电流下”约束条件,也是错误!
错误的原因是疏忽了磁体的B值不能趋于无穷大,它应该是非线性特性。这样就要用实验或资料查找一个可允许的B值。
l[sub]m[/sub] =μN2 S / L ……⑧知
要求lm,必须解决NSL的值。L值由电路要求提供。
S是磁性材料截面积 S=L I/ NB ,B由查资料决定,I由电路要求定。这时选定一个N,就有一个S存在,
从理论上讲,S 1/N 你们可以选用粗而短的磁芯,也可以用细而长的。
⑧式可改写为l[sub]c[/sub]/μ[sub]c [/sub]+ l[sub]g[/sub]/μ[sub]o[/sub] =N2 S / L
由于l[sub]c[/sub]/μ[sub]c〈〈 [/sub]l[sub]g[/sub]/μ[sub]o[/sub] ,可以先用lg代替lm 求出近似值,但据东方先生分析,必须加上lc才能工作,lc大小不难根据NI绕线需要选用,得到lc之后,把lg减去lcμ[sub]c[/sub]/μ[sub]o[/sub] 之后,即为最佳值!
好了!今天是班门弄斧了,我也玩一把理论指导实践,而且是不懂磁学的指导磁学专家。jartul兄、dog72兄,还怀疑我指导你们是有幸还是不幸吗?还说我是XW吗?拒绝变帅先生认为我不懂磁学 ,这我承认,但是反证法可是很给力哟!东方兄,我和你也算是扯平了。
当然,也多亏大家讲了许多预备知识,也给了我基本公设,才让数学发挥作用。说到底,数学就是为你们服务的。谢谢啦!
jartul
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  • 2011-11-8 21:27:55
 
呵呵,研究了一下,貌似有眉目了,如果有错误,请大家指正
1)假定选定磁芯,磁导率为u1,饱和磁感为Bs,因尺寸已定,所以截面积S不变,绕制线圈长度l也不变,此时匝数为N1。
2)假定绕制感抗L不变。
所以:B1=u1*H=u1*N1*I/l
所以饱和电流 Is1= Bs*l/u1/N1
3)假定磁芯开气隙后,磁导率变为u2
因为感抗L=u*N^2*S/l;所以N=SQRT(L*l/u/S)
所以此时匝数N2=N1*SQRT(u1/u2)
所以饱和电流Is2=Bs*l/u2/N2=Is1*SQRT(u1/u2)
呵呵,至此得到结论,开气隙的意义是减低磁导率,在保持感抗不变的条件下,磁导率下降到原来的1/n,则饱和电流增加为原来的SQRT(n)。
所以,大家就不要再研究什么气隙储能多少了,这个与气隙储能是否储能完全没有关系,就更没有什么气隙大小合适的问题。换句话说,要增加饱和电流,就是这个磁芯尺寸,在线圈长度不变的情况下,到底能多绕多少匝?匝数增加为n倍后,就需要将磁导率下降为原来的n^2倍,这就是气隙开多大的依据。
东方
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  • 2011-11-8 23:53:40
 
Qiu2000先生还真不简单!看懂了还给出了最佳值,赞一声好!而且这种处理方法真是具有独到之处。东方也很高兴,至少能把数学先生讲通了。对有的搞电子的说看不懂也是个很好的教训。jartul先生就有眉目了。
Q得出这样的结果也是难能可贵,但工程上为了使用方便,不是先任给一个N,得出一个S,这样随意性太大了。
XW:而且,在后来的lc选取上,是否也比较困难?怎么处理好?
东方:是的。用了两个面积。Ae为截面积,即SAw为窗口面积,在磁芯参数表上都有查到。这样,⑧式表示为
lcc + lgo =N2 Ae / L ……⑧’

为了选取Ae值,不是由
Ae=L I/ NB ……………………11
直接取,而是进一步考虑窗口Aw
Aw= N I/jK ……………………12

Aw是绕线窗口面积

j是铜线的载流量

K是绕线面积使用系数

11式×12式得:Ae Aw =L I2/ BjK AP表示Ae Aw得:
AP =L ImI/ BmjK

这样,只一步就可以求出AP,其余的计算就迎刃而解了。
XW:那么如果阿Q选取不同的SAe)最后的AP会相同吗?
东方:这是阿Q带给我们的思考。应该AP是不变的。也就是说,当AP选定后,还可以有不同的Ae改变,或为了得到较大的AP值,可以加大Ae也可以加大Aw
XW:这说明,当一副磁芯不够时,可以选用两副磁芯重叠使用了。
东方:这本来是有人采用过的方法,现在找到理论根据了,放心用。但要注意,一副较大的磁芯和两付并用的相同AP的磁芯还是不完全相同的,应优先选用合适的一副较大的磁芯。
XW:阿Q的计算得到“lc之后,把lg减去lcμco 之后,即为最佳值”是什么意思呀?
东方:他是说增加了lc后,要把lg减小一点。其实,实际上不要这么计算的,只要最后调整一下即可。啊呀!不是“lg减去lcμco”而是“lg减去lcμoc”才是。否则就不够减了,数学先生的指导也会出低级错误吗?
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  • 2011-11-9 19:53:58
 
东方先生还是高我一筹呀!真的是搞反了,见笑!谢谢指正!
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  • 2011-11-9 17:49:28
 
大哥,拜托,之前的讨论前提假设是磁芯不饱和,饱和了好像没讨论的意义吧。
qiu2000
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  • 2011-11-9 19:50:14
 
greendot 兄弟,大哥不敢当。您的公式我看了还是正确的,我不懂磁学,仅从数学上分析。请看本人的推导,前提“磁芯不饱和”是不允许的!意味着B可以趋近于无穷大,那 S 就是无穷小,成为数学上的奇点。没法计算下去嘛!前面dog72先生就指出:“开气隙的目的只有一个,就是防止磁性材料饱和,如果有一种不会饱和的磁性材料,傻子才会去开气息。”
dog72先生讲的对不对我没有仔细考虑,但至少“假设磁芯不饱和”,就没有一个lg的最佳值!这不是一个理论问题,而是实际需要,不能说“没讨论的意义吧”?
你们的实践经验很多,但我觉得,有一点数学基础,可能是如虎添翼呀。
blueskyy
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总工程师
  • 2011-11-9 20:00:35
 
我晕,greentdot大师数学深不见底,qiu2000先生估计来本论坛时间不长 ~
qiu2000
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高级工程师
  • 2011-11-11 17:21:17
 
原来greentdot是大师呀!多有得罪。那我得改称大哥。我确实来本论坛时间不长。
大师可能考虑不周。但拒绝变帅不会也是大师吧?居然说“没有气隙是可以的,不要磁芯也是可以的。”小弟认为,这里讲的是最佳气隙,那都不是最佳设计。总不能说“没有气隙是最佳设计,不要磁芯也是最佳设计”吧。这里的最佳,当然是按设计要求的NSL值,有一个最佳lg值,我提供的就是它的计算方法。数学的思维既是那样严谨也是那样简约,但简约而不简单。
我有点知道Blueskyy先生,就是中英文对照的那位,很有水平的,总找些极端的情况让我们分析。我喜欢。往往是无穷大或无穷小问题,如用数学方法处理有时能迎刃而解。
可惜有人的思维方法就是那样的。像greentdot大师,怎么会想不到磁芯会饱和?还有那个拒绝变帅,又把变压器和电感扯在一起,这不一样吧?我讲的是电感的最佳间隙,怎么会问我最佳时变压器效率最高?变压器我知道的,那确实没有气隙是可以的,他是不是设一个圈套让我钻?请Blueskyy先生指点迷津。这个拒绝变帅是不是居心叵测啊!要不也是大师,考虑不周?
另外,说“磁芯不饱和是基本的前提,所以我们讨论问题不会拿饱和来说事。”
这种说法逻辑上有点欠缺,不是说不允许就可以了,更不是不考虑就不饱和了,这是不是鸵鸟政策?正因为不允许饱和,我们才要认真考虑。只有不会饱和才可以不考虑。如气隙就可以不考虑饱和。不拿磁芯饱和来说事,结论就一个字:错!因为你回答不好这么个问题:假设一个电感气隙4mm,我把它减为1mm,在安匝数不变的条件下,储能变大还是变小?

拒绝变帅
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总工程师
  • 2011-11-11 19:19:51
 
1,在这个大师横行的时代,本人不才,还是菜鸟。
2,居然说“没有气隙是可以的,不要磁芯也是可以的。”小弟认为,这里讲的是最佳气隙,那都不是最佳设计。总不能说“没有气隙是最佳设计,不要磁芯也是最佳设计”吧。
呵呵,把气隙改成最佳气隙,那么我的话就是“没有最佳气隙是可以的,不要磁芯也是可以的”,你却给我瞎替换,偷换概念。
3,我的本意是:你说的最佳气隙设计是没有意义的,不要枉费心思了,没想到你看不懂我的话。以电感为例吧,我现在要设计一个采用铁硅铝粉芯磁环的电感,你设计个最佳气隙让我选择磁环?
4,还是以3中的磁环电感为例,设计的时候不用关注什么最佳气隙,也不是关注饱和的问题,懂?
5,结论就一个字:错!因为你回答不好这么个问题:假设一个电感气隙4mm,我把它减为1mm,在安匝数不变的条件下,储能变大还是变小?
看你如此主观臆断,就应该不是个成熟的人,本人不才,答案:变大。W=0.5*V*μ*H*H,H=N*I/l。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2011-11-9 20:17:39
 
1,磁芯不饱和是基本的前提,我们一般电源中的变压器或者电感是不允许工作在饱和状态的,所以我们讨论问题不会拿饱和来说事。当然了,一些场合,比如磁放大器,有利用到磁芯的饱和特性。
2,qiu2000先生自己学数学的,但也不要总是认为自己高高在上,认为大家的数学都不如你。电源中需要的数学知识,你没有什么优势。
3,下面看看qiu2000先生的反证法:
你们想,这气隙为零肯定是不行的——反证法:如果可行谁还会加气隙呢?那么,气隙很大不用铁心肯定也不行呀——还是反证法:如果可行,谁还会花钱买铁心呢?
学数学的,对于推导和证明是要求很严谨的,上面的反证法却是如此想当然。
正确说法是:没有气隙是可以的,不要磁芯也是可以的。
4,关于lg最佳值:不知道qiu2000先生如何定义这个最佳值?最佳时变压器或者电感效率最高?系统效率最高?稳定性最好?电磁兼容最好?
xingtailong
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高级工程师
  • 2011-11-11 16:32:42
 
TDK贴片电感 电容代理.QQ;1257254093&nbsp; 13713768248-陈S
了空和尚
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高级工程师
  • 2011-11-11 18:30:54
 
个人原因,好长时间不来了。
首先向东方先生道个歉,小僧才疏学浅,多有冒犯。渴望东方先生多多解答大伙的技术疑问,莫谈国是。因为这些实在是我们力所不及。大陆的事情其实很好总结的。
1 情大于法:这是封建遗留;
2 社会在进步:不管我们承认还是不承认、主动还是被动;
3 智商倒置:低智商的在领导高智商的,这是结构性的问题或者说是体制问题,而西方领导者才是真正的物竞天择,所谓的华尔街精英们,这直接导致了西方的权利空间很透明,这才是令我们望而生畏的地方。。。。。。
以后大家将很少见到谈论国是的和尚了,取而代之的是一个痴迷于技术的小辈。小僧向曾经伤害过、侮辱过的诸位大师深表歉意,心里非常不安。
沉舟侧畔千帆过,病树前头万木春。希望大陆的技术氛围更浓厚,贪腐、拼爹的空间越来越小,梦想的大门更多的向有志者敞开而不是完全由官二代、富二代把持着;希望祖国的明天更美好,在古老的神州大地实现民族兴旺发达的千年梦想。我辈幸甚、民族幸甚。
东方
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副总工程师
  • 2011-11-12 16:57:07
 
不能没有你
是我唯一的语言
不能没有你
是我不变的情怀
快把心打开
真情留下来
心与心相约
把爱写在未来
qiu2000
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高级工程师
  • 2011-11-12 18:18:19
 
两位大师握手言和,倍感欣慰。愿助小弟一一臂之力。
拒绝变帅不是大师,提出的问题应该好办。但Blueskyy先生尚未指点迷津。这个拒绝变帅是不是居心叵测啊? “欺人之心不可有防人之心不可无”我不能不防!
拒绝变帅要设计一个采用铁硅铝粉芯磁环的电感,但铁硅铝是什么东东?化学物质?单质还是化合物?我是一点也不懂,中学化学印象好像不搁一块儿,铁钴镍,磁性物质,那碳硅锗锡铅在一处,还有硼铝镓铟铊背过,它们怎么反应就忘了。各位大佬,看在我指导你们数学的份上,能不能也指导我一下?要我把所有的原素都搞懂那是不可能的,启蒙一下就行,最基本的。拒绝变帅如此欺负我们,这是需要认真对付的。我们不仅要有强大的数学,而且要有强大的化学和磁学。尽管他不是大师,也不会变帅,提的问题不会难到哪里去,战略上我完全藐视他,但战术上还是要重视一下的。只要有人帮我搞清楚铁硅铝,计算是没有问题的。我估计逃不出我掌控的公式。

拒绝变帅
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  • 2011-11-12 20:08:43
 
TO 125楼:
qiu2000先生,我回复的是针对你,不是你们,不要又来偷换概念,看来这是你的一贯作风。
从你125楼的回复,决定不再回复你了,原来之前高估你了,我懒得跟一个完全不懂磁学理论和电源理论的人探讨这些问题了。
其实不是针对你,只是看不惯你那种高高在上的感觉,以为自己数学专业的数学就很牛,而我们都不懂数学。
还有你这个人很盲目崇拜所谓的权威、大师之类的,这是你的爱好,也是你的自由。
不亦心
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高级工程师
  • 2011-11-14 09:27:27
 
淡定。。。。
你就当在看学生写得狗屁论文
东方
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副总工程师
  • 2011-11-13 09:57:29
 
学习了空大师的精神,科技兴国,神州圆梦。
拒绝变帅是大师。他说不是大师那是自己客气,阿Q不能信以为真。您真说他不是大师哪受得了?还不赶快向大师道歉。
东方:拒绝变帅大师是和您开玩笑来着,就像xiyuan先生问东方什么叫哈密尔顿圈一样,搞电子的哪能知道?幸得阿Q先生指点,才知道哈密尔顿圈原来很简单。这就叫隔行不隔山。真理是相通的。
XW:那你也提醒一下“铁硅铝粉芯磁环”是怎么回事?
东方:那是当然,也要一句话把阿Q讲清,用不着元素周期表和化学反应堆。
XW:这个qiu2000也是不简单,还会记得硼铝镓铟铊、碳硅锗锡铅。其实用不着?
东方:是的,阿Q的化学知识足够了。我就讲一句,这铁硅铝粉芯是一种新型磁性材料,其特征在于:高磁感应强度,低导磁率。
XW:大概是多高?
东方:Bs比常用的锰锌铁氧体大约高一倍左右。
XW:那很好啊,电感的截面积可以缩小啊!
东方:是的。但相对导磁率μr只有几十,而上述铁氧体的μr是几千!
XW:那不好吧?
东方:嘿嘿……这就是暗藏的玄机呀。不好再说了。
XW:阿Q老喜欢让别人PK,这下子也尝一尝PK的感觉爽不爽?
qiu2000
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高级工程师
  • 2011-11-13 18:57:38
 
拒绝变帅大师道歉。谢谢东方兄友情提醒!讲得太清楚了,本来我是以为拒绝变帅深不可测,看来还是有限啊!倒是给了我一个机会,PK的感觉爽歪歪。
铁硅铝粉芯低导磁率是关键,但对数学先生而言,只是判断一下原先的近似是否合理就是了。
我把112楼的推导重录于下:
112qiu2000
⑧式可改写为lcc + lgo =N2 S / L

由于lcc〈〈 lgo ,可以先用lg代替lm 求出近似值,但据东方先生分析,必须加上lc才能工作,lc大小不难根据NI绕线需要选用,得到lc之后,把lg减去lcμo / μc之后,即为最佳值!


现在由于μ[sub]c[/sub]大大降低,只有原来的百分之一左右,lcc〈〈 lgo的条件将不复成立。
回归到lm =μN2 S / L ……⑧即可。
转录:铁硅铝粉芯磁环

看来不同的铁硅铝磁环有不同的μ值供选用。那么从数学上讲很简单了,公式变为:
μ=lm L / N2 S 即可。

也就是,根据电路L,先计算AP值,选定磁芯截面积和绕线窗口面积,计算N,代入上式,即可求出μ值,选择合适型号的磁环即可。
东方先生,这就是拒绝变帅暗藏的玄机?这就是大师拿来和我PK 的难题?拒绝变帅大师说:“我懒得跟一个完全不懂磁学理论和电源理论的人探讨这些问题了。”您的判断很对,我不懂这些!感谢您给了我一个机会证明一点:一个完全不懂磁学理论和电源理论的数学先生也可以指导磁学大师!
佩服了空和尚和东方大师能够以诗会友,数学先生和dog先生有点相似,不会作诗,冷冰冰的,那我唱首歌以助兴吧!
日落西山红霞飞
战士打靶把营归把营归

胸前的红花映彩霞,

愉快的歌声满天飞

mi sol la mi sol
la sol mi do re
夸咱们歌儿唱得好,

夸咱们数学属第一 !


小法
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  • 2011-11-13 19:26:33
 
Qiu2000先生,十年成就一位大师,大家要走的路还很长,没必要PK来PK去~~~一切只是浮云~~~
路过打酱油!
qiu2000
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  • 2011-11-14 17:24:40
 
小法先生讲的有理。我是一无所有。但在我受到拒绝变帅的奚落,说“懒得跟一个完全不懂磁学理论和电源理论的人探讨这些问题”的时候,心里实在是很不以为然。小法兄不知为什么没有讲句公道话。也没有给我一点指点。可能觉得没有十年努力,反正解决不了,给拒绝变帅胡搅蛮缠也是活该,但在此其实只要一句话就解决问题了,哪要十年?
拒绝变帅说“你说的最佳气隙设计是没有意义的,不要枉费心思了,没想到你看不懂我的话”。现在该知道为什么了,你的话不可能懂,因为,它是错误的。当然这个没有关系 ,我不能要求你都对,关键是我知道了不就行了?总之,感谢您给我出了这么个题目,帮我剥去了铁硅铝层层迷雾,丰富了磁学知识,下次谁要是想设计电感,那就问我吧!(口气不要太大了?)至少我不会懒得探讨这些问题。这一点还是值得高兴的。但一高兴,有点得意忘形了,实在不像数学先生,不好意思。
z5071507
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  • 2013-4-6 19:42:31
 
大师就是大师,小弟在此先膜拜一下!在技术论坛讨论技术无可厚非,无非谁的理论或公式对与错,又或者是表达方式不一样,但讨论技术如果是纯粹的讨论技术,大家的兴致想必会更加高昂!现在提倡和谐社会,同样我们讨论问题时也没必要那么针锋相对。如果讨论技术问题的过程中无意夹杂了些许相对尖锐的言辞,这是多么骚人兴致的一件事啊,qiu2000也是大师,我很崇拜你的学识,但如果你能再韬光养晦一些,我想有朝一日,你定会成为数学界一颗璀璨的明珠!小弟愚见,多多包涵!
东方
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副总工程师
  • 2011-11-16 10:54:46
 
数学先生确实与众不同。可能对他而言,这些数学也太简单了。但实际中就很重要。
XW:铁硅铝磁环要不要开气隙呢?
东方:不用了,它的气隙设计成分布式,不同μ值的磁环就对应着不同的等效气隙。所以,选择磁环就相当于选择最佳气隙。
XW:阿Q继续努力。但也不能骄傲自满哟。
东方:也说明磁学并不神秘。
毛泽东:入门级不难,深造也是办得到的。
qiu2000
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  • 2011-11-16 17:35:31
 
看来还是要学习毛泽东思想啊!不然被拒绝变帅一顿笑话,再遭小法先生十年恐吓,咱也不用学了。
东方先生还解开了我的一个疑问,就是铁硅铝还是有气隙的,只不过是分布在整个圆周!选择最佳气隙,就是计算μ值。为了取消集中气隙,必须有不同μ值的铁硅铝磁环吧。
qiu2000
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高级工程师
  • 2011-11-18 19:21:11
 
我大胆把铁硅铝磁环理论用到电流互感器上了,我认为铁硅铝磁环不适合电流互感器!对不对呀?请各位不吝赐教呀!要不我就成铁硅铝磁环专家了。这可能要把拒绝变帅大师气成什么样子了。几天前还不懂磁学理论,现怎成专家了?要叫他清醒清醒。
了空和尚
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高级工程师
  • 2011-11-12 18:25:51
 

万千思绪今已去,
百无聊赖十愁眠。
九重天,八方圆,
天宫神舟俱欢颜。
东方惊雷霞满天,
七色彩虹昙花现。
六神无主人疲倦,
了却心头空杂念。
五灯四鼓三更夜,
谁把木鱼敲得欢?
待到二雄征战时,
一统天下了恩怨。
qiu2000
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高级工程师
  • 2011-11-12 18:44:29
 
万千百十九八七六五四三二一
和尚在倒计时呢!
z5071507
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初级工程师
  • 2013-4-6 00:01:00
 
强势围观大神级回答啊!厉害!
hdwsliang
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助理工程师
  • 2011-11-18 20:35:23
 
有点不理解了,气隙与磁芯是串联在磁路上的吗?
二手电工
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  • 2011-11-18 22:04:35
 
必须是,从物理结构上看
kob1981520
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  • 2011-12-27 21:00:33
 
zhouhanjie
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  • 2012-1-12 23:06:41
 
我们有个共识,就是电阻串联电路中,电阻越大,那它消耗的能量也就越大,当然是相比与跟其串联的电阻。
那在磁路中,同样的适用,就是磁阻越大,其上的能量也就越大。
假如想你这么说的话。那么磁阻会消耗能量吗?消耗的能量怎么计算。
humphery
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  • 2012-1-13 11:53:38
 
真是经典啊,也解决了我的疑惑
yinzhihong20
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  • 2012-6-5 23:26:39
 
好贴
niyiban
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  • 2012-9-11 08:56:22
 
好贴
yeming
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  • 2012-9-12 10:30:48
 
在物理上理解很简单,电流流过导体的时候,你认为导体会有能量存储吗?

同理,磁性材料就是磁的导体,是不可能或存储能量很小的,能量只会存在磁的不良导体--即气息中!
ht_lb@126.com
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  • 2012-12-24 23:13:26
 
又见**和**
boy59
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  • 2013-2-27 12:50:10
 
大家都被复杂的表像给迷惑了,磁芯既不能产生磁也不能存储磁能,磁能都是有线圈的电能转化而来的,因为能量是守恒的磁能不能凭空的产生出来。那磁芯的作用是什么呢?作用就是让磁能按照设定的路径运行改变磁能的密度。
从电感的公式

可以看出电感量L与磁芯一点关系都没有,如果非要说有关系那其实是空气隙与电感的关系。

用一个更直观的例子来说明,如我们日常生活中用放大镜来聚焦太阳光。放大镜就如同我们的磁芯它不能增多光能但能聚焦光强,聚焦后的太阳光可以为我们所用。
磁芯我们也可称它为磁聚焦器,聚焦后的磁能才能更好的为我们所利用。

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  • 2013-2-27 19:05:30
 
说的不错,磁芯提供了一个闭合的磁路,约束磁场。
blueskyy
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  • 2013-2-28 08:20:07
 
1. What does "Uo and Ur" in the L formula represent ?
2. If the magnetic core has no the ability to store energy . Where does the energy from INPUT source go when the flyback topology works at "ON"time interval ?
boy59
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  • 2013-2-28 09:29:46
 
1 这是有外加Gap的电感公式,Ur是磁芯材料的磁导率,Uo是真空中的磁导率真空中Uo=1。当lg=0时为无外加Gap的电感公式。磁导率反映了磁芯内Gap的大小,体现了磁芯聚焦磁的能力,与磁能的储存能力无直接关系。
2 反激变压器与正激变压器的区别,反激变压器是一个大电感和变压器集成,正激变压器只起变压的作用,大电感安装在输出级上。
3 变压器只起到固定变压的作用不能调压,好比手动变速箱一样输入和输出变速比是一定的。电感可以储能只有加入电感才能实现调压,电感好比自动变速器中的液力变矩器。
4 在设计电源的时候如果要求输入输出变化范围大那么在设计中就需要很大的电感,如果输入输出是恒定的几乎可以不需要电感,例如我们传统的50Hz电源变压器。

blueskyy
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总工程师
  • 2013-2-28 13:37:58
 
of course , I know the representative meaning of (Uo, Ur) . what I want to say is that the viewpoint of "L has none relationship with core "perhaps is not correct. (Uo,Ur,Ae, l ) is giving the essential information of the magnetic core .
小凡凡
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  • 2013-2-28 14:45:49
 

“大家都被复杂的表像给迷惑了,磁芯既不能产生磁也不能存储磁能,磁能都是有线圈的电能转化而来的,因为能量是守恒的磁能不能凭空的产生出来。那磁芯的作用是什么呢?作用就是让磁能按照设定的路径运行改变磁能的密度。”
"可以看出电感量L与磁芯一点关系都没有,如果非要说有关系那其实是空气隙与电感的关系。"

并不完全赞同这种说法。
1、电场可以转化为磁场,但是没有电能一样可以产生磁场,例如铁磁性的物质和在外部磁场的作用下得而磁化后的金属铁。磁场的产生(重新创建过程)应该和材料有关。
2、磁芯是可以储能的,例如BOOST电感,在导通时间里,能量只有输入而没有任何输出。这就是储能。

磁芯,其实是比较抽象的一个东西。狭义的理解就是指的铁氧体之类的高磁导率材料。广义上理解,任何物体都是磁芯,包括空气、铜等等。

一些常见材料的参数 对于一些选定材料的磁化系数和磁导率的数据 介质 磁化系数(χm) 磁导率(μ) 磁场 最大频率 μ合金 20,000<sup id="cite_ref-hyper_5-0" class="reference">[5][/sup] 25,000 × 10-6 H/m 在0.002 T 透磁合金 8000<sup id="cite_ref-hyper_5-1" class="reference">[5][/sup] 10,000 × 10-6 H/m 在0.002 T 电炉钢 4000<sup id="cite_ref-hyper_5-2" class="reference">[5][/sup] 5000 × 10-6 H/m 在0.002 T 铁氧体 (镍锌) 20-800 × 10-6 H/m 100kHz ~ 1 MHz 铁氧体 (锰锌) >800 × 10-6 H/m 100kHz ~ 1 MHz 700<sup id="cite_ref-hyper_5-3" class="reference">[5][/sup] 875 × 10-6 H/m 在0.002 T 100<sup id="cite_ref-hyper_5-4" class="reference">[5][/sup] 125 × 10-6 H/m 在0.002 T 2.65 × 10−4 1.2569701 x10-6 H/m 2.22 × 10−5<sup id="cite_ref-clarke_6-0" class="reference">[6][/sup] 1.2566650 × 10-6 H/m 8 × 10−9
or 2.2 × 10−9<sup id="cite_ref-clarke_6-1" class="reference">[6][/sup] 1.2566371 × 10-6 H/m 真空 0 1.2566371 × 10-6 H/m (μ0) 蓝宝石 −2.1 × 10−7 1.2566368 × 10-6 H/m −6.4 × 10−6
or −9.2 × 10−6<sup id="cite_ref-clarke_6-2" class="reference">[6][/sup] 1.2566290 × 10-6 H/m −8.0 × 10−6 1.2566270 × 10-6 H/m



磁场
电磁学里,磁石磁铁电流含时电场,都会产生磁场。处于磁场中的磁性物质或电流,会因为磁场的作用而感受到磁力,因而显示出磁场的存在。磁场是一种矢量场;磁场在空间里的任意位置都具有方向和数值大小。
磁铁与磁铁之间,通过各自产生的磁场,互相施加作用力力矩于对方。运动中的电荷会产生磁场。磁性物质产生的磁场可以用电荷运动模型来解释。
当施加外磁场于物质时,磁性物质的内部会被磁化,会出现很多微小的磁偶极子磁化强度估量物质被磁化的程度。知道磁性物质的磁化强度,就可以计算出磁性物质本身产生的磁场。创建磁场需要输入能量当磁场被湮灭时,这能量可以再回收利用,因此,这能量被视为储存于磁场。
电场是由电荷产生的。电场与磁场有密切的关系;含时磁场会生成电场,含时电场会生成磁场。麦克斯韦方程组可以描述电场、磁场、产生这些矢量场的电流和电荷,这些物理量之间的详细关系。根据狭义相对论电场和磁场是电磁场的两面。设定两个参考系A和B,相对于参考系A,参考系B以有限速度移动。从参考系A观察为静止电荷产生的纯电场,在参考系B观察则成为移动中的电荷所产生的电场和磁场。
量子力学里,科学家认为,纯磁场(和纯电场)是虚光子所造成的效应。以标准模型的术语来表达,光子是所有电磁作用的显现所依赖的媒介。对于大多数案例,不需要这样微观的描述,在本文章内陈述的简单经典理论就足足有余了;在低场能量状况,其中的差别是可以忽略的。
.............

资料来源于维基百科
boy59
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总工程师
  • 2013-2-28 16:18:21
 
1 电能转化成磁能是就变压器领域而言的,当然任何形式的能都可转化成磁能,磁场的产生与材料无关但材料能影响磁场的表象,如磁场的强弱(磁场强度是决定磁场能的因素之一)
2 说磁芯不能储能是把磁芯当成理想的不含Gap的铁系材料,这个时候的磁导率为无穷大,实际中的磁芯都是含有Gap的,磁能存储在磁芯内部的Gap中。
3 磁芯存储磁能的公式:P=B^2·Ac·lg'···
B是磁通密度由电流产生,B要小于等于磁芯材料的最大B值否则饱和。Ac是磁芯的截面积、lg'是等效空气隙长,Ac乘以lg'得到的就是空气隙的体积。上述公式可由E=1/2LI^2推导出来。

xieyuanfu
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高级工程师
  • 2013-2-28 13:06:45
 
那些公式的 变量 能标一下 是表示什么 就好了 方便新手看啊
dxsmail
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  • 2013-3-1 14:53:51
 
推得非常详细。。。做一下记号。。。
sosoos213
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  • 2013-3-4 17:23:11
 
学习了,
天剑002
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副总工程师
  • 2013-3-8 10:13:31
 
太好的帖子,学习了
target11
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本网技师
  • 2013-8-18 13:46:16
 
小弟看完帖子,对于磁芯饱和的事清晰了些,对于气隙,我一直想象成电容器的作用,在变压器设计中,更多充当磁通耦合的作用,截止直流的磁通分量防止单向磁化饱和,此能否为双向励磁的结构中变压器设计可以不用留气隙得到解释?
若气隙的大小如容抗一般,在不同频率下呈现不同的阻抗,我梦呓,是否不同频率下,气隙的作用开始变得有限而不得不加长lg使气隙‘容抗’增大,以达到阻止偏磁饱和的效果。这又是否能成为气隙改变磁芯频率特性的解释?
我见过很多人的分析气隙为磁阻,而从不考虑工作频率,如此蛮算如何得到最佳气隙呢?
抱歉,我才疏学浅,对于磁学迟迟没有办法入门,提了点疑问望各位前辈海涵之余指点迷津!
rabbit-tao
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本网技师
  • 2013-9-7 18:57:46
 
气隙储能的说法是有问题的,详见附件,其中谈及此问题。
我看了很多帖子,大家都忽略了一点,加了气隙以后,磁滞回线发生了很大变化,其中,Bm基本不变,也就是说磁饱和的条件基本不变,但是允许的Hm发生了很大的变化,而且u也发生了很大变化,磁导率降低了,达到磁饱和情况下允许的电流增强了,根据储能1/2×Hm×Bm×V,显然系统的允许储能增加了。那么能量到底储存在哪里呢?应该是转化为磁能存储于线圈和磁芯共同构成的电感中,关与电感储能,最终转化为库伦磁动势,可参考相关书籍。 开关电源变压器磁心气隙量公式的辨析计算.pdf

isayan
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版主
  • 2013-9-27 11:27:06
 
比较同意楼上的说法 个人也有一些浅见
能量的储存是通过增加相对势能来体现的,比如电场中就是通过增加两个参考点的电势能(对应的就是V)来体现的,如果一个理想的电流源给一个理想电容充电的话就是电容两端的电压按线性不断上升,电容的能量公式中 E=1/2CV^2 中可以看出,能量的大小还和电容的大小有关,因此把一个1F的电容充到1V 需要的能量大致和把一个1uF充到1000V相当。重力势能也是如此,通过做功把一个物体从山脚下移到山上去的时候其实就是改变了物体的相对势能,同样的,在山脚下的石头下面通过做功挖个洞,一样是通过外部做功改变了该物体的相对势能的。同理在电感中,通过电流做功,改变了电感的磁动势。根据电感的能量公式 E = 1/2LI^2 ,对于同一个理想的电感来说 ,具体表现就是电流的大小改变。至于前面贴子里面提到的气隙或者各种材质 无非就是改变了电感中的L特性。
qiu2000
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  • 2013-10-2 17:32:13
 
还在讨论啊。
楼主要求“几句话讲明白,电感的能量为什么绝大部分存在气隙中”?但现在还是越说越多。可能主要的并不是数学公式,而是潜在的误解在起作用。就是总以为能量只能存在磁芯中,不认可磁场能量也能存在于气隙中。如果真正认可气隙能存储能量,下一步思考能量大小就没有障碍了。其实这个道理很清楚,无线电波通过真空传向远方,所以能量可以存在于真空,当然也可以存在于气隙了。又由于气隙的磁阻>>磁芯的磁阻,所以电感的能量绝大部分存在气隙中。
qinzutaim
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  • 2013-10-22 14:30:12
 
不敢再看了
jklsky
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  • 2013-10-23 11:16:20
 
透过表象看实质
虎仔
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高级工程师
  • 2014-5-12 14:25:52
 
花了半个钟,终于看完了,这几名话,还不是很懂却了解到几位大师对技术的坚持,对祖国的热爱,
hanshui1988
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本网技师
  • 2014-1-13 13:51:09
 
钜微电源-小罗
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  • 2014-1-13 14:48:08
 
vincentshan0
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  • 2014-1-13 17:05:23
 
来学习
binzg
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  • 2014-1-13 17:55:14
 
变压器中能量存储在什么地方要从两方面说明。1)加了气隙变压器初级电感中的存储能量是增加了吗?2)能量是存储在气隙吗?
因为在一个周期内在变压器增加的能量为P=LI2 I=VT/L Tmos管导通时间,将I=VT/L代入式P=LI2中,所以P=VIT。电感L=USN2/LE+LG/U0)。U为有效磁导率, S为变压器磁芯中心柱有效面积,N为初级匝数,LE 为变压器初始有效长度减LG 的长度,LG为气隙长度,U0为空气的磁导率,U0 =4π×10-7。从式L=USN2/LE+LG/U0)可以看出,由于加气隙至使电感量大幅减小,电感量大幅减小,至使初级电流大幅增加,初级电流大幅增加,至使变压器初级电感中的能量P=VIT大幅增加。从上看出加了气隙变压器初级电感中的存储能量是增加了。
电路同磁路在一定范围内对应关系。电阻是耗能元件,而磁阻是储能元件。串联电路中,电阻大的元件耗能大。串联电磁路中,磁阻大的元件储能大。LE 中的磁阻为RE = LE /UE SUE 为磁芯磁导率,其值一般是在2500以上,S为变压器磁芯中心柱有效面积。LE 中的磁阻为RG= LG /U0 S,从以上看出RG RE 所以能量是存储在气隙中了。[sub][/sub]
cdzx11
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总工程师
  • 2015-1-20 23:27:32
 
这儿的思路很有意思:两个几乎一样的磁路,唯一差别是其中一个磁路有气隙,且假设气隙长度相对整个磁路长度可以忽略。
在这里,设法让两个磁路中磁芯的工作状态完全一样(磁芯中对应个点的B、H都一样),这时候,两个磁路中有磁芯所存储的能量是一样多的(因为假设气隙长度可以忽略,所以两个磁路的磁芯体积可以认为相等)。如果这时候有气隙的磁路存储的能量更大,那么多出来的能量显然只能存储在气隙之中。
所以,我们要判断电感能量是否大部分存储在气隙之中,我们只需要分析相应的包含气隙和不包含气隙的磁路所能存储的能量究竟差多少。


另外,如果要做类比,用电路来做类比是不是不太直观?或者用电场中存储的能量来做类比是不是更好,也就是有两层不同介质电容,哪一层介质中电场能量更多?
cdzx11
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总工程师
  • 2015-1-20 23:28:42
 
这个帖子后面部分其实可以不要
oldzhangzcm
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本网技师
  • 2015-1-26 00:10:56
 
新到这个论坛,很幸运的发现这么好的帖子
我赞同59楼的,能量存在磁芯和线圈中,如果不会饱和,加气隙何用?
至于恒压、恒流之说,应该有前提,理想的电感的直流电阻为0,所以只能在电流下讨论,理想电感不适合加恒压源。



AirRecon
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本网技师
  • 2015-1-20 11:27:39
 
这个问题我也在困惑。上面说的都有道理,但道理不完整,他们都假定1.电感计算公式是正确无误的;2.磁芯路内的B是接近处处相等的。所以要从本质上解释这个问题,我觉得要从泊松方程推导B和H的分布才能得出结果。
forget
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副总工程师
  • 2015-1-29 15:28:15
 
磁场的能量Em=0.5*u*H*H=0.5*B*B/u
串联磁路中,B相等,u越大Em就越小。
lahoward
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总工程师
  • 2016-4-6 14:38:52
 
基本上把整个帖子都浏览了一遍没看出什么名堂,基本上都是把公式颠来倒去的,这岂能有什么说服力?物理是依赖于实验的,拿些数学公式算来算去岂能算出哪里存储能量?
nc965
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版主
  • 2016-4-6 17:51:01
 
你想给大家上课,就这里吧,我没意见。
lahoward
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  • 2016-4-7 00:44:48
 
搞笑啊?
mht820413
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高级工程师
  • 2016-5-5 16:24:17
 
日,讨论个屁,空气就是标准的磁导率,磁芯比空气磁导率大N倍,磁阻在空气哪里,比磁芯大N倍,你说能量在哪里。就举个例子串联电阻,1R还是1M损耗大。JB弄一堆公式,难道我还要证明公式的正确,难道重新推算公式。简单的解释不行吗?公式给院士去玩吧,我就个工程师水平还是民企的
edgaogao
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  • 2016-5-16 16:26:28
 
支持,好好学习
Tony_Chen
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本网技工
  • 2016-5-17 17:41:16
 
这其实很简单啊,应该从磁场本质去推导啊。一条支路上磁芯中的B处处相等【磁通像电流一样连续】,单位体积存储的能量为0.5BH=0.5B*B/u。
因此u大则能量小啊。
铁氧体的u那么大,能量当然小啊。
什么从电感推都是绕了一条大弯路了。因为它是尝试用电量去描述磁场的能量的,是联系电场和磁场的桥梁。




Tony_Chen
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本网技工
  • 2016-5-17 17:43:48
 
至于你死缠烂打地啥磁芯中同一条支路的B处处相等,嘿嘿,回看电磁场吧,那里有具体的证明。
ttyyan12
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高级工程师
  • 2016-8-25 16:12:58
 
那是不是如果气隙开的足够大,就可以用小磁芯储存比较大的能量!在反激时!
lahoward
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  • 2016-8-27 08:50:49
 
顶一下。
sxkqlbb
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  • 2016-9-15 21:13:18
 
楼主这话说的,也对。
绍兴大力
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  • 2016-9-18 17:38:12
 
我认为电感能量贮存在磁场中的并不是气息中,就好比电容的能量存在电场中一样道理.

nc965
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  • 2016-11-7 22:24:35
 
正解,其余都是瞎掰
cavinx
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本网技师
  • 2016-11-7 16:02:53
 
我觉得有点问题,例如 电池  开路有点压  短路就没有电压,按照磁能储存在气隙中的理论可以说是空气存储电池的电压么?
lclbf
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  • 2016-11-7 19:34:22
 
结论在哪里?谁说的是对的。
smps2096761
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初级工程师
  • 2016-11-8 18:20:51
 
过来拜读,有所收获
jll0410
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本网技师
  • 2016-11-9 18:46:32
 
看的好几遍了,很佩服各位大神,本人甚是受益
a422877308
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  • 2017-11-5 19:27:00
 
   大致看了下,太长了没看完,没有看到有人从材料的角度分析的,我这里就另辟蹊径吧,有不对的地方还请指正。   
   电感电容的储能都离不开材料。电容的储能依靠的是介质材料超高的介电常数,这点直接决定电容的容值,容值与介电常数成正比,介电常数的解释大家都懂,反映的是材料被外加电场极化的能力,而使电中性的材料极化是要消耗能量的,消耗能量的多少跟介电常数的大小同样成正比。  
   磁芯电感的储能也是一样,利用磁芯的高磁导率实现的,磁芯磁导率高的原因在于磁芯内部大量的磁畴,磁畴在电感不加电的前提下对外几乎不呈现磁性(多数磁芯为软磁),磁畴呈现随机分布,加电过程也是磁畴重新排列的过程,磁芯整体对外呈现磁芯,这一过程也是需要能量的,而这些能量被存储在磁畴中,随着电流减小,磁畴会有恢复初始状态的过程,这一过程也就是对外释放能量的过程。所以讲,电感能量是存储在磁芯中,而非气隙中。
  开气隙是因为磁芯不够用了,如果够用是不会开气隙的,因为不仅麻烦,成本高了,而且气隙直接导致了漏磁。气隙会拉长B-H曲线,允许H增加到很大,而最大磁通密度B还是由磁芯材料决定的。所以B-H曲线在开气隙后包围的面积会很大,存储的能量大都分布在了空气中。能量大小由体积和磁导率共同决定,真空的体积要多大有多大,所以大部分能量当然存在于空气中。  这里的气隙并不简单指气隙附近所包围的体积,还要将周围无限大的体积计算在内,所以气隙看起来小,其实远比磁环的体积大。


a422877308
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副总工程师
  • 2017-11-5 20:11:47
 
也可能有人误解了《精通开关电源设计》书中P129中的话吧,电感能量的大小与B*H成正比,这里H与励磁电流I成正比,和磁芯没关系,B=u*H,所以电感能量与u*H²成正比,肯定是磁芯的u大了。加入气隙的目的是避免饱和,因为加入后原来同样的磁场H下B减小了,BH曲线变宽了,可以承受很大的H而不会饱和。其BH包围面积当然比无气隙下的大,从单位体积存储能量密度来看,还应该是磁芯上多,气隙的体积不是只有磁芯上割开的那一块,周围大量的空气都是,往大的说甚至整个宇宙都是。
lahoward
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总工程师
  • 2017-11-6 13:43:31
 

乱说一通,一点头绪也没有。
a422877308
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LV8
副总工程师
  • 2017-11-6 22:01:05
 
我恭恭敬敬的说了不对请指正,你说我乱说一通?有你这么讨论问题的?你是闲得无聊想找人抬杠么?
nc965
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版主
  • 2017-11-6 22:48:27
 
每个人的涵养不同,兄弟不必计较。
lahoward
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总工程师
  • 2017-11-7 09:20:40
 
你一个退休工人就不要瞎掺和了。
nc965
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版主
  • 2017-11-7 09:34:37
 
涵养果然不同
a422877308
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副总工程师
  • 2017-11-7 21:22:59
 
很多帖子都看到这个人的回复,我本着礼貌的态度与各位探讨问题,你们看看他是怎么说的,没理由,没解释,先全盘否定!这哪里像是讨论问题的语气,看着就让人火大。多的帖子我都不想翻了,看看他这两天回复的话就知道这个人的素质了。我真的想说,你这么牛逼,你咋不上天呢!
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lahoward
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总工程师
  • 2017-11-7 09:19:39
 
说你不对就是抬杠?想多了。
gang8013
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高级工程师
  • 2017-11-7 09:43:40
 
帖子没看完,提下自己的意见~
这个问题从宏观上讲,和公式验证上,和能量守恒上,确实是在气息里面~
但是不符合物理常识~
所以争论不止~

至于是不是在气息里面,把它当做在气息里面,就可以了~
至于物理原理,我也还在验证~
lahoward
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总工程师
  • 2017-11-7 12:54:42
 
赞同,能量存储在气隙里这是公认的,真要解释清楚涉及量子力学,我们不具备这个能力。上面有人说能量存储在磁畴里就有点不自量力了。
a422877308
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副总工程师
  • 2017-11-7 21:37:11
 
   表示能量的最简单公式I²Rt,交流下R=电感阻抗jwL,磁芯提供那么大的磁阻抑制电流的突变,若是磁芯不存储能量,那么加不加磁芯在同样的电流变化率下是不是该提供同样的阻抗呢?  
  电感开气隙下能量存储在空气中,若不开气隙下的能量存在哪里??还存储在空气中?那下面书上写的公式中磁导率哪来的?电感磁导率不是磁畴提供的那应该来自哪里,你能在自然界中找到对应电子的“磁子”来?自己都说不清楚,先大言不惭的否定别人。就你上面那回复就知道你不怀好意,还说我想多了?以为别人傻啊?

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lahoward
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总工程师
  • 2017-11-8 09:44:53
 
表示能量的最简单公式I²Rt您确定这是能量公式?请告知这是什么能量公式?


您确定知道帖子中谈的是什么气隙?从您引用的贴图中明显看出你根本不知道这里在讲什么气隙。先找几本电源书看看吧,不要急着发表意见。
a422877308
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副总工程师
  • 2017-11-8 12:57:20
 
连功率乘时间是啥都不知道,你还好意思跑这里否定别人?先找个初中生给你补习补习物理吧!
lahoward
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总工程师
  • 2017-11-8 14:36:28
 
您思路真够混乱的,人家在讲存储能量你在说消耗能量。
电感存储的能量公式是什么?麻烦去翻翻书,不要自己胡编乱造。按照你的理论:表示能量的最简单公式I²Rt,交流下R=电感阻抗jwL把R用jwL代入,于是电感的能量公式成为I²jwLt,这是电感存储能量的公式?呵呵,你可以申请诺贝尔奖了。
a422877308
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副总工程师
  • 2017-11-8 22:13:44
 
我现在只想问,I²Rt 到底是不是能量公式?老实说你是不是偷偷跑去找初中生补课了!智商都已经不如初中生了,还敢在这让别人翻书?连一个I²Rt你都敢怀疑,怪不得你敢把上面楼层中的讨论都否定了。最后把你的原话送你,咬人前“麻烦去翻翻书”!必要的时候把初中课本也拿出来!
lahoward
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总工程师
  • 2017-11-9 13:24:01
 
基本概念不清,思维混乱。

什么是能量?能量是做功的能力。岂有什么通用的公式?
能量有多种表现形式,诸如动能、势能、热能等,细分还有光(辐射)能、电能、化学能、原子能等等。岂能用一个公式来表示?

能量可以从一种形式转换成另一种形式,因此 I²Rt 只是电能转换成热能的公式,明白不?如果不明白你需要补补语文课了。
greendot
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总工程师
  • 2017-11-8 11:49:15
 
为什么不符合物理常识? 我们说能量储存在气隙里,默认指的是存在气隙的磁场里,有磁场,就有能量。
nc965
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版主
  • 2017-11-9 08:03:34
 
其实,电感的能量储存在哪里?这个命题与电容的能量储存在哪里是完全对应的答案,每个细节都对应。

greendot
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总工程师
  • 2017-11-9 11:02:49
 
是的,每单位体积能量,一个是0.5*B*H ,一个是0.5*D*E 。
nc965
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版主
  • 2017-11-9 11:27:20
 
继续细化,看能不能细化到与气隙对应的电容结构上去,电容或许还能与电池等效,电池的能量又储存在哪里?电解液里?然后发明一种“磁解液”灌进电感的气隙里?
greendot
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LV10
总工程师
  • 2017-11-9 11:43:08
 
要怎样细化?上面两个场论公式已说明一切了,当然也可以用电路理论去说明。
a422877308
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副总工程师
  • 2017-11-12 17:27:26
 
版主,建议把那个叫“lahoward”的ID永封,论坛里有这种没素质没礼貌的人真的很让人反感!
nc965
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版主
  • 2017-11-12 17:37:10
 
版主没权限封号,至少我没有,论坛才有权限
不过此人的号前不久被封过一次,也是跟网友闹不愉快,后来解封,应该是希望他会调整自己,融入这个社区。
与人为善,知书而达礼,这是咱中国人的美好传统,希望每个人都文明发帖,以礼待人。
a422877308
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LV8
副总工程师
  • 2017-11-12 18:58:30
 
之前被封过,现在还这么嚣张?
lahoward
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  • 2017-11-13 13:30:37
 
如此癫狂,受什么刺激了?
a422877308
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  • 2017-11-15 22:30:21
 
被你这种SB恶心到了!
a422877308
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副总工程师
  • 2017-11-15 22:31:33
 
狗东西,被封过还特么到处撒野,真是死性不改!
lahoward
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总工程师
  • 2017-11-16 09:29:37
 
骗子的嘴脸一旦被揭穿就变成了疯子。
dxsmail
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副总工程师
  • 2017-11-7 13:16:08
 
跟特斯拉的观点很相似。。。。

nk6108
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高级工程师
  • 2017-11-9 01:33:04
 
既然现在还有回应,那我就搭个茬吧,咱们身处的空间,导磁系数为1,但空间不会磁饱和,单位面积磁通量理论上可以无穷大,磁力的充塞方法有两种,要么就在空芯线圈中通以极强的电流(超导线圈就是这样),要么就藉着高导磁系数的软磁材料把磁场「拢络」的作用,迫使磁力线以高密度强行穿过气隙。
二手电工
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  • 2018-7-24 09:15:08
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失眠过来挖坟,正解,束缚是关键。
六方菩提
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高级工程师
  • 2017-11-9 13:03:01
 
我是一个刚开始做电源的新手,望各位大师多帮助何指教。关于电感能量存在哪的这个话题发表一下自己的看法。希望能借这个平台多交一下朋友。观点仅代表个人,不强求认可。
1.能量是存储在磁芯里的;
2.电磁场是对偶的,很多关系表达式都是对偶存在的,磁路可以通过电路来对比分析;
3.电阻本身不能储能,不能用电阻分压来解释磁场储能,而用电容分压时来作类比更合适;
4.两电容串联,容量小的分压较多,储能较大,C1*U1=Q=C2*U2;
5.电容能量存储在电极上,而非绝缘介质上,电解电容由于化学能的介入,已经超出电磁范围不具备可比性。


gaohaosky
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高级工程师
  • 2017-11-15 09:25:31
 
表示几分赞同,之前也有推导磁路的能量问题,结论如下:
1  根据磁路“KVL” “KCL”、气隙阻抗远、磁芯阻抗,电机学中磁场能量定义式,可得能量存在于气隙中
此外,有两个类似的结论
2 异步电机中,转子机械能,定子电能的能量是通过气隙的磁场能进行能量交换的,电机学中有磁-转矩的推导,这一点很有意思
3 变压器的正常工况下,其磁通量=0
4 flyback中,前后级就是通过气隙进行能量传递的,此处,能量不能突变,但电感电流发生了突变
freefreemen
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初级工程师
  • 2017-11-18 20:00:20
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原来跟是磁通通过磁阻产生了磁势,跟电路的原理差不多
gst0311
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  • 2017-11-24 15:40:45
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看了好久还没看完,膜拜各位大师!
chendong001
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  • 2018-1-25 22:18:22
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帖子好长,实在没看完,看不下去了!
zhao302609161
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高级工程师
  • 2019-2-20 13:30:01
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好长,学习了,但是太长了。。。。。
kingr
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谢谢分享!
紫色的童年
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