铁芯饱和就相当于变压器的一次侧是个空心线圈(相当于短路),它的电流会很大,一直上升到烧坏变压器或者保险管为止。
铁芯气隙是铁芯空气间隙的简称,一般硅钢的铁芯不是一个整体的闭合体,在铁芯对接口处有意无意留下的间隙就是铁芯气隙,所以人们不需要铁芯气隙时可以采用环型变压器,用到气隙时就故意加大对接的缺口,或在缺口处垫非导磁材料,如高温纸。
高频变压器才开气隙,是为了防止铁芯磁饱合,因为中有高次诣波,所以要开气隙,但变压器开气隙的原理和电感是不一样的。变压器都是硅钢片拼成的,两个对着的硅钢片之间的间隙叫气隙。气隙大了当然磁阻就大了。变压器留气隙是为了防止在工作中产生磁饱和!气隙是在铁芯交合处留的缝隙!和绕线无关。有了气隙的确是增加了磁阻,但却是有益的!气隙的作用是减小磁导率,使线涠特性较少地依赖于磁芯材料的起始磁导率。气隙可以避免在交流大信号或直流偏置下的磁饱和现象,更好地控制电感量。然而,在气隙降低磁导率的情况下要求线圈圈数较多,相关的铜损也增加,所以需要适当的折中。
一般反激式电源,在气隙较小时,气隙越小,功率越小,气隙越大,功率越大,一般气隙能调到满足输出功率即可,当然任何条件下不能进入饱和区,即输入电流不能出现上冲现象。在磨气隙时,可用一小条水沙纸(加水磨速度较快较平),底下垫玻璃,要气隙大就磨中间,想减小点气隙就磨两边。
反激电源变压器漏感是一个非常关键的参数,由于反激电源需要变压器储存能量,要使变压器铁芯得到充分利用,一般都要在磁路中开气隙,其目的是改变铁芯磁滞回线的斜率,使变压器能够承受大的脉冲电流冲击,而不至于铁芯进入饱和非线形状态,磁路中气隙处于高磁阻状态,在磁路中产生漏磁远大于完全闭合磁路。
变压器初次极间的耦合,也是确定漏感的关键因素,要尽量使初次极线圈靠近,可采用三明治绕法,但这样会使变压器分布电容增大。选用铁芯尽量用窗口比较长的磁芯,可减小漏感,如用EE、EF、EER、PQ型磁芯效果要比EI型的好。
反激电源变压器磁芯工作在单向磁化状态,所以磁路需要开气隙,类似于脉动直流电感器。部分磁路通过空气缝隙耦合。为什么开气隙的原理本人理解为:由于功率铁氧体也具有近似于矩形的工作特性曲线(磁滞回线),在工作特性曲线上Y轴表示磁感应强度(B),现在的生产工艺一般饱和点在400mT以上,一般此值在设计中取值应该在200-300mT比较合适、X轴表示磁场强度(H)此值与磁化电流强度成比例关系。磁路开气隙相当于把磁体磁滞回线向X 轴向倾斜,在同样的磁感应强度下,可承受更大的磁化电流,则相当于磁心储存更多的能量,此能量在开关管截止时通过变压器次级泻放到负载电路,反激电源磁芯开气隙有两个作用,其一是传递更多能量,其二防止磁芯进入饱和状态。
反激电源的变压器工作在单向磁化状态,不仅要通过磁耦合传递能量,还担负电压变换输入输出隔离的多重作用。所以气隙的处理需要非常小心,气隙太大可使漏感变大,磁滞损耗增加,铁损、铜损增大,影响电源的整机性能。气隙太小有可能使变压器磁芯饱和,导致电源损坏。
当在变压器铁芯中留有气隙时,由于空气的导磁率只有铁芯导磁率的几千分之一,磁动势几乎都降在气隙上面。因此,留有气隙的变压器铁芯,其平均导磁率将会大大下降;不但剩余磁通密度会降低,而且磁通密度Bm可以达到饱和磁通密度Bs,从而使磁通增量增大,变压器铁芯不再容易出现磁饱和。