電感值的計(jì)算方法介紹

1引言

在開發(fā)電子鎮(zhèn)流器和電子節(jié)能燈電感鎮(zhèn)流器及電感式節(jié)能燈中，常常遇到鎮(zhèn)流電感及濾波電感值的計(jì)算問題。

但是電感值的計(jì)算程式比較繁瑣，并且在缺乏必要的磁材參數(shù)測量儀器的情況下，要嚴(yán)格按程式計(jì)算也是困難的，如果有設(shè)計(jì)仿真軟件當(dāng)然就容易了。

2傳統(tǒng)的程式設(shè)計(jì)

例如：要設(shè)計(jì)40W電子鎮(zhèn)流器，電路需要L=1.6mH的電感，試計(jì)算磁芯大小、繞線匝數(shù)、磁路氣隙長度。

首先，計(jì)算磁芯截面積，確定磁芯尺寸。

為此，可由式（1）計(jì)算出磁芯面積乘積Ap

Ap=(392L×Ip×D2)/ΔBm(1)

式中：Ap——磁芯面積乘積cm4

L——要求的電感值H

Ip——鎮(zhèn)流線圈通過的電流峰值A(chǔ)

ΔBm——脈沖磁感應(yīng)增量T

D——鎮(zhèn)流線圈導(dǎo)線直徑mm

根據(jù)磁芯面積乘積Ap的計(jì)算值在設(shè)計(jì)手冊中選擇標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格磁芯或自行設(shè)計(jì)磁芯尺寸。在此ΔBm一般取飽和磁感強(qiáng)度的1/2～2/3，即：ΔBm=（）Bs。

Bs在一般磁材手冊中都是給定的，可以查找出來，所以，一般說，由式（1）計(jì)算磁芯尺寸，并不是難事，難在磁材本身參數(shù)的分散性，同一爐磁芯的參數(shù)差別有時(shí)會很大，手冊中給出的Bs—H曲線和參數(shù)是統(tǒng)計(jì)平均值，所以依據(jù)式（1）算出的尺寸，還要在實(shí)際使用中反復(fù)檢驗(yàn)修正。

磁芯尺寸確定以后，計(jì)算空氣隙（對EI型磁芯就是夾多厚的墊片，對于環(huán)型鐵芯就是開多寬的間隙）一般是按式（2）計(jì)算：lg=(2)

式中：lg——磁芯氣隙長度cm

L——所需的電感值H

Ip——線圈中通過的電流峰值A(chǔ)

ΔBm——脈沖磁感應(yīng)增量T

Sp——磁芯截面積cm2

一般地說，根據(jù)式（2）計(jì)算氣隙大小，也不會太困難。困難仍在于ΔBm值，僅是廠家的統(tǒng)計(jì)平均值，對于同一規(guī)格的磁芯，不同廠家也是不同的，所以，依據(jù)式（2）算出的lg，僅是個(gè)大概值，還須在實(shí)際中去反復(fù)修正，也就是再試湊。

磁芯尺寸確定了，氣隙長度也確定了，就可以確定需繞多少匝，才能達(dá)到所需的電感值L。

根據(jù)L=4μ·N2×10－9×A(3)可得N=(4)

式中：N——為所需的繞組匝數(shù)

A——磁芯的幾何形狀參數(shù)

要根據(jù)式（4）算出匝數(shù)，關(guān)鍵是要知道導(dǎo)磁率μ為多少，從廠家給的磁材手冊上查，μ值也只是個(gè)范圍。例如R2K磁芯，其初始導(dǎo)磁率實(shí)際上是在1800～2600之間，具體值得靠測量。測量磁參數(shù)的儀器，一般工廠是不具備的，于是要根據(jù)式（4）計(jì)算匝數(shù)就比較困難。尤其是在有氣隙的條件下，導(dǎo)磁率比無氣隙時(shí)下降了多少也是未知數(shù)。所以依據(jù)式（4）計(jì)算就更困難。一般是先假設(shè)μ，進(jìn)行計(jì)算，算出匝數(shù)N，試?yán)@好后測量L能否達(dá)到設(shè)計(jì)值，通常很難達(dá)到，則再另設(shè)μ值，再計(jì)算，這樣反復(fù)試湊下去，直到接近預(yù)定的L值結(jié)束。

以上就是根據(jù)已知電感量L，求磁芯尺寸，氣隙及繞組匝數(shù)的通用方法。

如果，設(shè)計(jì)一種鎮(zhèn)流器只計(jì)算一個(gè)電感值L，采用這種試湊計(jì)算也就算了，現(xiàn)在要面對市場，需要種種規(guī)格的鎮(zhèn)流電感，再這樣試湊，不僅時(shí)間上拖延了新品的開發(fā)進(jìn)度，試制材料上也浪費(fèi)很多。當(dāng)然如果有電感值計(jì)算仿真軟件，就另當(dāng)別論。

3變通算法

根據(jù)前面計(jì)算出的磁芯尺寸、氣隙長度，先繞制一匝數(shù)為No的電感，其實(shí)測電感值為Lo，則有

Lo=4μNo2×10－9×A(5)

令式（3）式（5）相除并整理后得：N==No（6）

式中：L——為要求的電感值

No——為已知的匝數(shù)

Lo——為已知的匝數(shù)下的電感值

這樣，對同一參數(shù)的磁芯，只要知道L、No、Lo三個(gè)參數(shù)，即可求出匝數(shù)N。

實(shí)際制作時(shí)我們先在磁芯上繞（環(huán)形磁芯可以直接繞，EI型磁芯可在骨架上繞）No=20匝，在電感儀上測出Lo，將此值代入式（6），即可求出在該磁芯上應(yīng)繞的匝數(shù)N。