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变压器、电感之一:关于磁芯安匝数的问题

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nc965
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  • 2012-4-9 23:17:55
luchao1142012-04-09 22:05
你好,老兄。请教一个问题,精通开关电源书籍上说:只增加匝数而没有增加电感体积自然是一个会产生灾难的方法。
如何去理解这句话的含义呢?(B=LI/NA,显然N变大,B减小,应该有好处啊)

答:一个磁芯的抗饱和能力是固定的,其指标叫最大安匝数,即匝数与电流的乘积。而电流是拓扑决定的,增加匝数即增加磁芯的安匝数,使磁芯更接近饱和,如果磁芯的抗饱和安全余量本来就不大,增加匝数就很容易进入饱和,后果就是灾难性的。
在上述公式里面,貌似N越大B越小,这只是表面,公式里还有个参数是电感量L,理想情况下,L与N的平方成正比,如此一来,B就与N成正比了,明白?


扩展阅读:
变压器、电感之一:关于磁芯安匝数的问题 https://bbs.21dianyuan.com/74742.html
变压器、电感之二:变压器的能量究竟储存在哪里?https://bbs.21dianyuan.com/74820.html
变压器、电感之三:认识变压器原理 https://bbs.21dianyuan.com/75004.html
变压器、电感之四:把变压器原边漏感能量送回输入侧的方法 https://bbs.21dianyuan.com/75176.html
变压器、电感之五:把变压器付边漏感能量送到输出侧的方法 https://bbs.21dianyuan.com/75179.html
变压器、电感之六:真实的谎言----变压器漏感只有一个?https://bbs.21dianyuan.com/75182.html#buttom
jacklee1
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  • 2012-4-10 10:03:29
 
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nuist2005
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  • 2012-4-10 10:10:12
 
mark 一下
glzjao
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  • 2012-4-10 10:11:07
 
你想要说明神魔问题
nc965
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  • 2012-4-10 10:14:17
 
有人向提问,觉得有普遍意义,就转论坛答复了。你觉得不妥?
nuist2005
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  • 2012-4-10 10:19:04
 
B=LI/NA,设N=2,L=100u,现在将N变成4,L与N的平方成正比,则L变成400u,现在的B,应该是原来的2倍啊,这跟N变大,B变小相反,还是这中间漏考虑某些变量?
nuist2005
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  • 2012-4-10 10:19:40
 
这里确实有点疑惑,请大师分析一下
nc965
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  • 2012-4-10 10:20:59
 
简单理解就是这样,增加N,B变大
nuist2005
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  • 2012-4-10 10:37:26
 
一个磁芯的抗饱和能力是固定的,其指标叫安匝数,即匝数与电流的乘积。而电流是拓扑决定的,增加匝数即增加磁芯的安匝数,使磁芯更接近饱和,如果磁芯的抗饱和安全余量本来就不大,增加匝数就很容易进入饱和,后果就是灾难性的。

这个不就是很好的解释吗?N变大,B也跟着变大,磁通也跟着变大,为了防止磁饱和,增大磁芯是必然结果。估计那位朋友,没有具体分析,N,B,L数量上的关系.
nc965
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  • 2012-4-10 11:03:08
 
大致是这样,但是仔细追究起来还有其他因素:
1、多数情况下,L并不是完全与N的平方成正比,要小一点,小多少?查磁芯手册
2、增加N,导致L增加,一般情况下,L增加后电流I会略有降低,降多少?看你的电路了。
3、为防止饱和,增加磁芯体积并不是唯一的选择,增加气隙宽度也是一种选择。所以书上那句话也不完全正确。
nuist2005
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  • 2012-4-10 12:09:07
 
谢谢,学习了
Guidewang
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  • 2012-4-10 12:29:56
 
fred_fiskan
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  • 2012-4-10 12:23:09
 
理解到位哈!
eric.wentx
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  • 2012-4-10 12:38:26
 
不错的总结...
蒋江黔
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  • 2012-4-15 07:21:50
 
1. L不与N的平方成正比的原因, 跟磁芯的关系不大. 而是匝与匝之间的耦合度引起的; 无线电里, 通过拉长或压缩空芯线圈的长度, 调节匝间距, 电感量可以变化几倍;
2. I=Ton*V/L, 可知Ton一定,则I与L成反比,虽然Ton可一定程度上调宽,但是N增加2倍试试?
3. 增加气隙宽度,磁阻更小,更容易饱和
nc965
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  • 2012-4-15 07:50:59
 
1、这里说的是磁芯,因为I是拓扑决定的,增加N即增加B,一般情况下,B的增加将会导致磁芯的有效导磁率μe的降低,这种情况在粉芯类磁芯上最为明显,铁氧体磁芯也有少量的降低,最终导致L不与N的平方成正比。
2、这里说的是L对拓扑的影响,与电路很有关系,如果L置于主拓扑,这个变化比较明显,如果L置于前后滤波,则影响甚微。
3、说反了吧?
蒋江黔
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  • 2012-4-15 08:00:06
 
1. 这一部份意见不同, 属于思维方面的差异. 我误认为你指的是线圈本身匝间耦合系数这个内因(这个具有统一性, 那怕在真空里也适用) ;
2. 即然不可一概而论, 那得指定个讨论的对象吧, 不然A扯东, B扯西, 贴子不乱才怪;
3. 没反, 磁阻与电阻相似, 对于均质材料, 正比与长度, 反比于截面积.
lzy537
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  • 2012-4-16 09:42:42
 
nongfu
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  • 2014-7-17 22:33:52
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增加气隙,剩下的磁芯的长度变小了,磁阻小了,但增加了气隙,整个回路的磁阻变大,所以不容易饱和。就像一串电阻,去掉了一个小电阻,剩下电阻的阻值小了,这个位置串入一个阻值更大的等效电阻,总阻值比原来的更大。施加同样的电压,电流肯定比原来小了,发热也少了。
uc3846
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  • 2013-10-17 09:37:36
 
在有气息时BH曲线向H轴倾斜,应该是不容易饱和吧
天剑002
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  • 2012-7-1 19:20:44
 
同种磁芯材料磁导率是一样的吗?增加体积也就是增加截面积
lsy52103
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  • 2013-2-5 11:11:16
 
学习了
dianshen
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  • 2014-2-10 10:08:44
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完全赞同!!!
wzy616611
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  • 2014-6-9 15:15:32
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blueskyy
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  • 2012-4-14 23:38:49
 
李大师,有没有数学依据呀 ?
blueskyy
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  • 2012-4-14 23:40:25
 
你那个2倍是怎么来的??
y123j123f123
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本网技师
  • 2012-6-13 19:15:47
 
匝数增加了两倍,所以B也增加了两倍
glzjao
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  • 2012-4-10 13:59:44
 
简单的说,这样的算法可以大体上说没有问题
dianyuan_l
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  • 2012-4-10 12:55:34
 
新手不明白:
磁芯的抗饱和能力是由匝数和电流的乘积决定的(这个定理来自哪里呢)?这样是不是,电流大,匝数要小;电流小,匝数要大呢(那么其实这个公式N=LI/BA就没什么用了)?您所指的这个电流是峰值电流,还是纹波电流?
nc965
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  • 2012-4-10 13:19:17
 
这个不是定理,这个就是那个公式,峰值电流
dianyuan_l
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助理工程师
  • 2012-4-10 14:02:39
 
希望大师能简单而详细的分析一下。我不是很明白这其中的道理。
dianyuan_l
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  • 2012-4-10 14:04:19
 
匝数与电流乘积N*I等于什么?等于LI2/BA?
nc965
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  • 2012-4-10 16:00:41
 
匝数是个无量纲的数,它与电流相乘还是电流的单位安培。意思是,100匝1安培电流对于磁芯的影响,等效于1匝100安培电流对它的影响。
陈永真
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  • 2012-4-10 14:37:23
 
这只是个现象,如果,漆包线是250度的(微波炉变压器绕组就是用这样漆包线),再增加气隙就不会饱和了,当然磁路也要耐高温才行,世界上只有想不到的没有做不到的,老外的一些写法如果没解释清楚的话很容易误区,要从物理和实际应用角度考虑。
glzjao
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  • 2012-4-10 14:40:36
 
增加气隙之后,与楼主的假设就不符合,讨论的意义就不大了
dianyuan_l
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  • 2012-4-10 14:45:54
 
楼主有说不加气隙吗?这是一个问题,解决问题是多方面的,我觉得陈工完全理解其中的道理。
glzjao
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初级工程师
  • 2012-4-10 14:54:55
 
B=LI/NA,显然N变大,L不变,结论是B变大,如果N变化、L变化,怎能得出B的变化方向。如果如你所说我全是变量还有讨论的意义吗???????????
dianyuan_l
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  • 2012-4-10 15:09:15
 
从B=LI/NA,LI,A不变,N变大,B如何变大?N是分母,分母变大,B是变小的!!!何来变大一说?现在楼主说的是B是变大的,而这个公式是B变小的。
nc965
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  • 2012-4-10 16:13:28
 
看贴不认真,打手心!
dianyuan_l
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  • 2012-4-10 16:38:53
 
应该不是打我的手心吧
zhangzhanglili
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  • 2012-4-16 15:52:20
 
cxm3141
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  • 2012-4-18 22:36:19
 
在上述公式里面,貌似N越大B越小,这只是表面,公式里还有个参数是电感量L,理想情况下,L与N的平方成正比,如此一来,B就与N成正比了
dianyuan_l
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  • 2012-4-10 14:50:01
 
陈工,我可不可以这样理解:在反激电源中,如果我给变压器充分的散热,并且开一个气隙,保证它的温度不高于100℃,是不是匝数可以多增加一点,也不会出现所谓的“灾难性的现象”?
nc965
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  • 2012-4-10 16:03:27
 
陈老师这个解释很值得商榷了,超过居里点的磁环导磁率消失,电感量急剧降低,虽然这不能叫饱和,但实际效果恐怕连饱和都不如,后果也是灾难性的。
dianyuan_l
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助理工程师
  • 2012-4-10 16:42:02
 
陈工的意思就是在不超过居里温度的情况下,开气隙,让它不饱和。所以,我在问陈工,是不是保证变压器温度低于100℃的时候,开个气隙,就可以多绕一些匝数,而不会像楼主说的那样“灾难性的现象”。
就是22楼说的
nc965
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  • 2012-4-10 16:47:46
 
也不对,饱和不饱和,不要和温度乱扯上关系,0度以下的磁芯照样饱和
陈永真
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  • 2012-4-10 19:29:09
 
是的,只要能绕下,绕的匝数足够,留得合适的气隙,这时能低于100度就可以,就不会有灾难性的现象,问题是能不能控制住温度?
当然,电感的直流电阻会增加,但不是灾难性的,所以洋鬼子的东西也不要全信,也不要不信,要客观科学的分析,说实在的,洋鬼子的书并不适合国人。这就是我将来要做的工作。今后各位会看到国人看的适合的书。
jamesbond
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本网技师
  • 2012-4-17 10:35:42
 
nongfu
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  • 2014-7-17 23:31:14
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洋鬼子的书并不适合国人”很值得磋商
蒋江黔
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  • 2012-4-10 22:23:31
 
安匝数其实对粉芯磁环比较有用, 因为一个粉芯环, 它的磁阻"恒定", 饱和安匝数亦"恒定"
变压器考虑伏秒积比较有用, 因为一个高导组合式磁芯,它的磁阻可通过气隙来调节, 饱和安匝数跟磁阻成正比, 有很大的变化范围, 而伏秒积则与磁阻无关
Coming.Lu
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  • 2012-4-11 07:48:04
 
同意。
陈永真
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  • 2012-4-11 07:59:46
 
nc965
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  • 2012-4-11 09:05:35
 
不怎么同意蚂蚁的说法,在我看来,伏秒积就是个纯粹的电参数,它无法描述磁芯的特性,安匝数就是个纯粹的磁参数,它是可以贴在磁芯上销售的,二者大相径庭。
zouliquan
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  • 2012-4-14 23:19:27
 
,同意楼主的说法,安匝平衡是可以用反激来解释,而不能算真正的变压器。变压器才是用伏秒平衡进行推导的。
Coming.Lu
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  • 2012-4-14 23:21:46
 
其实,都一样,安匝好算就用安匝,伏秒好算就用伏秒。
只要一个不超,另一个也不会超。
blueskyy
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总工程师
  • 2012-4-14 23:32:43
 
自然规律相互应证 ~
呵呵
Coming.Lu
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  • 2012-4-14 23:33:56
 
是的,要是不应证的话,那就最少有一个是错的理论。
蒋江黔
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  • 2012-4-14 23:29:33
 
错误!!!
安匝平衡适用于理想变压器: N1*I1=N2*I2
伏秒平衡适用于(励磁)电感: Vin*加压时间=Vor*消磁时间
蒋江黔
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  • 2012-4-14 23:30:08
 
删掉,点了两下发重复了
hy.power
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LV8
副总工程师
  • 2014-9-4 21:11:32
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这个解释恐怕是最通俗易懂的了。用磁阻来阐述会让许多初学者更能理解。
huaqielec
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副总工程师
  • 2012-4-11 07:27:40
 
guanzhu!
luchao114
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高级工程师
  • 2012-4-11 08:22:55
 
没想到小弟的一个问题,能让大家一起讨论,正是感谢。
下面是我的观点:
我知道这不是一句两句所能表达清楚的,就像有的老师被评为优秀教师,桃李满天下,这是因为这个老师善于将自己所理解的东西教给学生。李兄和陈兄的观点在某个角度上都是对的,而我现在运用的是反激变压器,可能李兄设计大功率的电源比较多。
这本精通开关电源设计,我想很多人都看过这本畅销书,这位作者当然很厉害,但我想表明的观点是:作者所说的“灾难性”应该是建立在你这个磁芯面积上,不同的磁芯面积存储不同大小的能量,而我们知道反激电源的变压器一般都是开气隙的,这样是不是可以避免“灾难”的到来呢?也就是通过调整气隙,增加N,使得变压器能传输更大的能量而不饱和。
那么,这又涉及到一个问题:开气隙多大为好???开气隙,我就可以增加圈数来保证电感量不变。那么公式就适用了。根据B=LI/NA,L和I,A都是不变的,N变大了,自然B减小了。不知道两位高工是否同意小弟的观点。
nc965
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版主
  • 2012-4-11 08:57:24
 
没错,你可以这样理解。但是那公式并不是因为你保持电感不变才适用,它是普遍都适用的。
你认为不同的磁芯面积存储不同大小的能量,是很有问题的认识,究竟电磁转换的能量储存在哪里?说法很多,你说是磁芯截面积、有人说是磁芯体积,甚至还有人说是储存在气隙里。在我看来都是糊涂认识。其实这是缘于人们的思维惯性,人们生活在4维宇宙里就一定非得找个4维空间来装这个能量。其实能量就储存在磁场里,就这么简单,老祖宗麦克斯韦早就这样定义了,别以为磁场这东西看不见摸不着,其实它才是宇宙的本质。现在的人要做学问,写书,怎么写,要图,什么图?4维空间图,因此才有这诸多误会。
luchao114
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高级工程师
  • 2012-4-11 11:33:08
 
李兄的观点很特别,希望能详细的论述一下。能量是存在磁场里面,但这句话要详细的论述。如果去论述,我想肯定需要实验支持,那么它就变成一个研究课题了,呵呵。我来抛个砖,希望大家发表自己的观点并且简单的论述一下,这样就比较有意义了。我们对磁场做功,这样就可以产生电能,但这个电能是我们做功来的(移动导体做功),而不是磁场自行产生的,可以说,磁场只是一个转换的媒介。一块磁铁放在那边,周围都是磁场,并不是它在释放能量。我们可以把磁场看做是物质,它是和磁体本身共存的物质,这就好比一个细胞,磁体就是细胞核,周围都是细胞质(磁场)。它们是共存的,共同参与新陈代谢(能量转换)。显然,同等材料,大个子磁体比小个子磁体更具有磁力,也就是周围磁场更大,也就是李兄说的(或者是麦克说的)能存储更多的能量。那么同等材料,大个子磁体就是磁面积比小个子磁面积大,所以存储能量多(确切的说是参与能量转换的介质多)。所以,小弟认为磁体面积越大,这样周围磁场就越多,所处理能量的能力就越强了。加气隙的多少是不是会影响磁体的转换能量的能力,这个吃过饭再继续论述。
nc965
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版主
  • 2012-4-11 11:54:41
 
这个问题已经开专题讨论,我帮你转过去。
https://bbs.21dianyuan.com/74820.html
luchao114
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高级工程师
  • 2012-4-11 12:17:41
 
李兄,其实一个帖子就可以了,大家把功率和磁芯之间的关系搞清楚了,就没问题了,以后就不会有人问EE13可以做5W吗?10W用EE13做可以吗?反激电源变压器怎么算?感量怎么算?气隙怎么算?匝数怎么算?……这些问题也就没有了。希望更多的高工来讨论,这样才会百家争鸣,百花齐放。
dianshen
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初级工程师
  • 2014-2-10 10:15:49
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blueskyy
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总工程师
  • 2012-4-11 19:56:41
 
呵呵,前面的“异议”在这里找到了解释 ~
nc965
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  • 2012-4-11 20:25:21
 
什么异议?
blueskyy
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总工程师
  • 2012-4-11 20:29:12
 
“增加N,使得变压器能传输更大的能量而不饱和”表示异议~
https://bbs.21dianyuan.com/74820.html 8楼
nc965
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  • 2012-4-11 20:30:24
 
不是那样简单的,随便增加匝数,减少出力也未可知
剪线尾的
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高级工程师
  • 2014-6-7 13:19:39
  • 倒数8
 
你好前辈,, 我想请问一下 例如一个反激变压器算出来的 原边匝数130匝左右 但需要的电感量只要2MH 那么能不能减少原边匝数来减少电感 但匝比不变 ,, 这样子行不行啊,, 如果不行 会有什么影响,, 前辈 请您知道下
teltium
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初级工程师
  • 2012-5-2 14:46:51
 
haodeyiwange
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高级工程师
  • 2012-4-18 20:36:19
 
这个系列主题开的好变压器是电源设计的核心
lisa
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助理工程师
  • 2012-4-19 13:01:42
 
多谢李版和蒋工开帖,
haodeyiwange
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高级工程师
  • 2012-4-19 21:02:02
 
先顶了一起慢慢看
jinlai
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高级工程师
  • 2012-4-23 19:38:06
 
zhangxiaohui66688
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本网技师
  • 2012-4-25 09:32:08
 
这几个帖子还真的是不错啊 ,有空慢慢看看啊  好好学习下
蒋洪涛
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副总工程师
  • 2012-4-25 17:15:33
 
是得认真看才行
xuguoping
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高级工程师
  • 2012-4-26 14:26:53
 
好好学习。
yinzhihong20
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高级工程师
  • 2012-6-13 23:05:04
 
好东西
友谊之帆
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助理工程师
  • 2012-7-1 18:35:43
 
学习了!好帖子!
cxm3141
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LV6
高级工程师
  • 2013-10-17 22:36:47
 
好帖,学习了
ruohan
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LV8
副总工程师
  • 2016-4-19 17:37:19
  • 倒数3
 
安匝是全电流定律里面介绍的,
N *I=H*L,H磁厂强度,L磁路长度,,,
尼古拉斯_JT
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高级工程师
  • 2019-6-27 09:23:15
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greendot
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专家
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安匝平衡歟? 安匝守恒歟 ?
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