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漏電感

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Le1Le2 是漏電感

漏電感,或漏感,(英语Leakage inductance)是,變壓器中一次繞線與二次繞線的耦合係數[1]小於1,變壓器部分繞線不會有變壓作用,只有類似抑流電感的作用,這部份繞線的電感即為漏電感。

若一次繞線與二次繞線完全耦合(耦合係數k=1)為理想的變壓器時,漏電感的數值為零。但一般變壓器的耦合係數多為1以下,因為未完全耦合,所以繞線的大部分有變壓器的功能、有一部份具有電感的功能。在等效電路上,漏電感指的是與變壓器的一次繞線或二次繞線與Choke Coil Le 以串聯方式連接。 漏電感的定義有電氣學會及工業會測量法的兩種定義[2]

漏電感的產生[编辑]

變壓器的磁通

變壓器的磁通[编辑]

變壓器中與一次繞線及二次繞線兩者皆互連[3]磁通稱為主磁通(Φ12或Φ21)。變壓器的磁通除此之外,還有僅與一次繞線互連而未與二次繞線互連的一次側漏磁通(Φσ1),僅與二次繞線互連而未與一次繞線互連的二次側漏磁通(Φσ2)。理想的變壓器中只會有主磁通,但實際上因為變壓器中有磁氣外漏所以一定會有漏磁通的存在。且,因為漏磁通僅是與一次繞線,二次繞線任一方互連,也就是意味著這是各繞線的電感附加在其中。因此,一次側漏磁通為一次側漏電感,二次側漏磁通為二次側漏電感。

漏電感

耦合係數k ,一次繞線的自我電感為L1 ,二次繞線的自我電感為L2 ,則各漏電感為


L_{\mathrm{e1}} = (1-k)\cdot L_{\mathrm{1}}\,
L_{\mathrm{e2}} = (1-k)\cdot L_{\mathrm{2}}\,



三端子等效電路[编辑]

三端子等效電路

變壓器的等效電路中漏電感在一次側或二次側中透過理想的變壓器變換為阻抗,亦被記載為相戶電感,這就是三端子等效電路。以三端子等效電路表示的變壓器的等效電路中,一次側漏電感Le1與二次側漏電感Le2為相同數值,這是電氣學會定義的漏電感[4]




實際測量漏電感[编辑]

實際測量漏電感(工業標準)

工業會中實際測量所制定的漏電感Lsc為將變壓器的一次繞線或二次繞線短路[5],測量另一方所得,此Lsc即為工業會實際測量(工業標準)所得的漏電感,與電氣學會定義的漏電感數值不同。

實際測量Lopen 及Lsc 可得耦合係數k 。

k = \sqrt{1-\frac{L_\mathrm{sc}}{L_\mathrm{open}}}

將二次側短路測量一次側所得的電感稱為一次側漏電感Lsc1 ,將一次側短路測量二次側所得的電感稱為二次側漏電感Lsc2 。利用這些數值與各自的繞線的自我電感,算出的耦合係數k ,在一次側及二次側所測量到的數值必須完全相同[6][7]

L等效電路 (簡易等效電路)[编辑]

逆L等效電路 (簡易等效電路)

較為實用的表示方式是將漏電感整合在一次側或二次側。等效電路中不管將漏電感配置在一次側或二次側,根據其繞線數比(變成比)會與阻抗變換值相同。

 L_{\mathrm{sc2}} = L_{\mathrm{sc1}}\cdot\left(\frac{N_2}{N_1}\right)^{2}
 L_{\mathrm{sc1}} = L_{\mathrm{sc2}}\cdot\left(\frac{N_1}{N_2}\right)^{2}

此時,若漏電感Lsc 與變壓器的一次繞線或二次繞線與Choke Coil Le 以串聯方式連接則會有等效的功能。在設計電路上,工業會中實際測量所得的漏電感[8]較具實用性。
各自的繞線的自我電感L1 ,L2 與工業會中實際測量且定義的漏電感的關係如下。

L_{\mathrm{sc1}} = (1-k^2)\cdot L_{\mathrm{1}}\,
L_{\mathrm{sc2}} = (1-k^2)\cdot L_{\mathrm{2}}\,


補充[编辑]

工業會中實際測量且定義的漏電感Lsc 與電氣學會定義的漏電感Le 的關係如下。

L_{\mathrm{sc1}} = (1+k)\cdot L_{\mathrm{e1}}\,
L_{\mathrm{sc2}} = (1+k)\cdot L_{\mathrm{e2}}\,

利用漏電感[编辑]

一般變壓器的漏電感因為會導致變壓器輸出電壓降低,所以較不為樂見,但可積極利用電流通過時電壓下降的特性,使變壓器有較大的漏電感,主要可應用在具有負性阻抗特性的螢光燈,霓虹燈,以及其他的放電燈的電流安定器,弧形溶接的安定器,微波爐的微波真空管的安定器等。漏磁變壓器的用途非常多。

另,二次繞線中與諧振電容並聯,使二次側的漏電感,電容成分產生諧振的諧振變壓器可應用在螢光燈電子式安定器(Inverter),霓虹燈電子安定器,冷陰極管Inverter特斯拉線圈中。

腳註[编辑]

  1. ^ 取得耦合係數k從0~1的數值。
  2. ^ 顯示出的漏電感皆不同。
  3. ^ 互連為如鏈匙般交錯。磁鏈(英文:interlinkage,日文:鎖交)。
  4. ^ Toroidal鐵心活用百科(山村英穗著 CQ出版社)・電氣回路論(法人電氣學會 オーム社刊)
  5. ^ 漏電感為依據JIS C6435的測量法所測得。
  6. ^ 若各藕合係數數值未能一致,可視為是測量儀器導致的誤差。
  7. ^ 耦合係數較為實用且正確應從電感值較大側所測量。即,降壓變壓器須從一次側,昇壓變壓器須從二次側測量。
  8. ^ 短路電感 (英文:short-circuited inductance) 的用語雖在JIS C5602中制定,但實際上鮮少被利用。

相關項目[编辑]

外部連結[编辑]