В высокочастотном источнике питания и конструкции трансформатора воздушный разрыв часто является критическим фактором. Многие инженеры задают тот же вопрос: поскольку воздушный разрыв помогает предотвратить насыщение ядра, может ли он также увеличить мощность трансформатора? В этой статье рассматриваются электромагнитные принципы, лежащие в основе воздушного разрыва, и исследует как положительное, так и негативное влияние на производительность трансформатора.

---

Как работает воздушный разрыв

Магнитная проницаемость воздуха составляет около 4π × 10⁻⁷ H/м, что намного ниже, чем у мощных ферритовых материалов (μᵣ≈2000–5000). Когда воздушный зазор вводится в магнитное ядро, магнитное нежелание (Rₘ) значительно увеличивается. Согласно закону Хопкинсона:

Φ = nirmφ = frac {ni} {rₘ}

Увеличение нежелания уменьшает магнитный поток (φ), что, в свою очередь, уменьшает плотность потока (b):

B = φab = frac {φ} {a}

Когда плотность потока B остается ниже плотности потока насыщения, ядро ​​не насыщается, а индуктивность остается стабильной. Это объясняет, почему правильно спроектированный воздушный зазор позволяет трансформатору обрабатывать более высокий ток без преждевременной насыщения.

---

Положительные эффекты: предотвращение насыщения и хранение энергии

• Подавление насыщения : путем снижения эффективной проницаемости воздушный зазор предотвращает насыщение магнитного ядра в более высоких токах.

• Повышенное хранение энергии . Особенно в индукторах и резонансных преобразователях LLC хорошо продуцированный воздушный зазор улучшает хранение энергии и стабильность системы.

---

Негативные последствия: нагревание и снижение эффективности

Тем не менее, больший воздушный разрыв не всегда означает лучшую производительность. Чрезмерный воздушный разрыв представляет несколько недостатков:

1. Увеличение нагрева : более высокий ток приводит к большим потери меди (P = I⊃2;R), что приводит к быстрому повышению температуры обмотки.

2. Потери потока утечки : больший разрыв вызывает больший поток утечки, что может вызвать потери вихревого тока при обмотках на высокой частоте.

3. Снижение коэффициента связи : негабаритный разрыв ослабляет магнитную связь между первичной и вторичной, снижая эффективность переноса и снижая выходное напряжение.

Короче говоря, в то время как умеренный воздушный разрыв повышает надежность, негабаритный воздушный разрыв снижает мощность и эффективность.

---

Баланс дизайна на практике

При разработке трансформаторов инженеры должны тщательно сбалансировать:

• Эксплуатационный ток против основных свойств материала

• Частота переключения против обмотки

• Тепловое управление против целей эффективности

• Сценарии применения (например, высокочастотные источники питания, зарядные устройства, резонансные преобразователи)

Как правило, оптимальный воздушный зазор определяется посредством комбинации выбора материала, моделирования и тестирования прототипа.

---

Заключение

Сам воздушный разрыв не напрямую увеличивает мощность трансформатора. Вместо этого он играет жизненно важную роль в предотвращении насыщения и обеспечении стабильной работы. Тщательно оформленный воздушный разрыв повышает производительность и надежность трансформатора, но чрезмерный размер зазора может снизить выходную мощность и увеличить тепловые проблемы.

В Trafopsu мы специализируемся на проектировании и производстве высокочастотных трансформаторов и магнитных компонентов. Благодаря обширному опыту в области оптимизации воздушного разрыва и эффективной передачи энергии мы предоставляем индивидуальные решения для зарядных устройств, модулей питания и резонансных преобразователей.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить ваш проект и узнать, как мы можем поддержать ваши энергетические проекты следующего поколения.