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T9451

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基本参数

品牌 ICS 型号 T9451
加工定制 工作电压 110V
特点 功能强 外壳颜色 黑色
质量认证 CE 输出频率 CE

ICS  T9451

 

 

 

 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)

  可得公式

  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,电感下降值超过10%,说明间隙小了些,可适当再加大点,如果在Ip时,电感不下降,说明间隙片大了点,应适当减小点,这样,边测边改,十几分钟就确定了最佳气隙长度,避免了利用式(2)计算气隙时因Bm值不确定带来的反复试凑的麻烦。

  根据上述可归结出电感值计算三步法,即在根据电路要求或灯电参数确定了镇流电感值L后,可按下述三步进行:

  ①利用式(1)确定磁芯尺寸;

  ②用直流磁化电源和电感测试仪确定气隙;

  ③利用公式(6)计算所需的匝数。

  当然,这样确定的镇流电感值还要装到电路里进行实验确认。一般只需作简单的匝数修正即可满足设计要求,用这种变通法设计镇流电感,绕开了对磁材磁性能指标如μ及Bs的准确了解,而能顺利设计出需要的电感值。

  (1)我们在开发研制出的许多系列节能灯产品中所用的镇流器电感,都是按上述三步法设计的,效果良好。

  (2)利用变通计算法在已知产品的电感值,磁芯

尺寸及间隙厚度条件下,反求其绕线的匝数。

  当有的电感绕组不能用测圈仪测量其匝数时,只好一圈一圈拆计数,对EI型磁芯还好拆,对于环形铁芯拆起来较困难,尤其是小环、线细、匝数多的情况,现在利用变通算法,只要设法在原电感上绕20~30匝线,再测出新绕电感值Lo代入式(6)即可求出该电感的实际匝数。

  (3)利用变通计算法控制环形铁芯电感量的一致性。

  在铁芯卷绕及加工间隙时,由于操作工艺上的问题,会造成间隙厚度和形状不一致,这样,如按固定的匝数进行绕制,势必造成各个环形电感值的很大差异,不符合设计要求。

  为解决这个问题,一般采用宁肯多绕几圈的办法,在测量电感值时,再把多余的圈数拆掉(当然拆几圈比增加几圈简单一些)

  我们在开始生产250W钠灯镇流器时,唯恐绕好后有的电感量不够,就宁肯多绕十几匝,结果逐个检测电感量时,发现有的电感量基本接近设计值,而有的多绕了十几匝,只好一个个地拆掉多余的匝数,浪费了铜线也费了工时。

  为此,我们专门设计了一个工装,用此工装结合LCR测试仪可直接对每个铁芯进行Lo的测量,并用标签贴在铁芯上。工装的No为30匝,测量一个批量后,用公式(6)计算,即知同一L值的铁芯上应绕的匝数。

  对于某一功率的镇流器,L是已知的,如250W钠灯镇流电感,L一般为190mH左右,则:

       

  这就把一个较复杂的计算问题简化,交由生产线工人来操作。


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