了解漏电感

1，什么是漏感？

漏电感是变压器中存在的电感分量，是由于一个绕组与另一个绕组之间的磁连接不完善而产生的。

任何未将初级绕组链接到次级绕组的磁通量都会充当与初级串联的电感阻抗，因此该“漏电感”在原理图上显示为理想变压器初级之前的附加电感。

在某些应用中，例如开关电源和照明镇流器，变压器的漏电感可能在产品设计中起着至关重要的作用。因此，准确测量漏电感通常是变压器制造商的一项重要测试功能。

为了避免与其他变压器特性混淆，本技术报告将不提及绕组电阻或绕组间电容等其他损耗元件。

理想变压器

对于理论上理想的变压器来说，不存在任何损耗。电压以与匝数成正比的方式变换；电流以与匝数成反比的方式变换（图 1）。

真正的变压器

在实际变压器中，初级线圈中的部分磁通可能不会连接到次级绕组。

该“漏”磁通不参与变压器动作，可以表示为与初级绕组串联的附加电感阻抗（图 2）。

真实变压器加气隙

在某些变压器设计中，漏电感必须占总电感的较大比例，并且在严格的公差范围内规定。

漏感比例的增加通常是通过在磁芯设计中引入气隙来实现的，这样就降低了磁芯的磁导率，从而降低了初级电感的值。

因此，未连接初级绕组和次级绕组的磁通量相对于连接两个绕组的磁通量的比例将增加（图 3）。

2、为什么漏感测量很重要？

漏电感 (LL) 可能是绕线元件中不想要的，在这种情况下，测量该值以显示其较低是很重要的，或者在某些应用中，例如电子照明镇流器和谐振功率转换器，漏电感是故意引入的，其值是电路设计的一个组成部分。

在这些应用中，漏电感提供了一种对于实现成品正确运行至关重要的能量存储介质。

因此，了解变压器的漏感值在规定的范围内非常重要。

3，漏感如何测量？

当 LCR 表连接到具有开路次级端子的变压器的初级绕组（图 4）时，电感 (L) 的值包括初级电感 (LP) 加上漏电感 (LL)。

由于 LL 是变压器内部的函数，因此显然无法直接测量其值。
因此必须使用一种方法从测量的总电感中减去 LP 的值。
这是通过在次级端子间应用短路来实现的（图 5）。

完全短路将导致输出端的电压为零（图 6），并且通过变压器作用，初级电感上也会出现零伏。

因此，在初级端子处测量的电感值将是真实的漏电感 (LL)。

遗憾的是，在实验室中实现变压器次级的完美短路非常困难，而在生产环境中则完全不切实际。

在生产中，通常手动或通过可切换继电器来实现短路。
在这些条件下，无法实现完全短路，因此次级电压不会真正为零。

不完全短路引起的电压将以短路误差乘以匝数比的形式出现在初级电感上（图 7）。

Ls/c 在初级线圈中反映为 N ² Ls/c，因为在任何绕组中，L 都与匝数平方成正比（L α N ² ）。

因此，Ls/c 反映为以下函数：

（NP / Ns）^2 = （LP / Ls）

初级电感的测量值可以矢量地看作是漏阻抗与短路误差的反射阻抗之和。如图8所示。

4、传统解决方案

为了获得漏感的真实值，工程师会小心地将焊接的短路应用到被测变压器的次级，并测量初级上的电感值。
该电感值将被记录为“真实”漏电感（例如 150μH）。

然后，根据所选择的生产技术，用短路夹或带有继电器操作短路的夹具替换焊接短路，然后在同一变压器上测量电感。
再次记录测得的电感（例如180μH）。

当然，这个值会比原来的大，因为它包括了真实的漏电感加上短路误差电感。

然后，这两个值之间的差异（在我们的示例中为 30μH）在生产测试中用作固定偏移量，该偏移量被编程到生产 LCR 仪表中，以便在存在不完美短路的情况下获得正确值的近似值。

实际应用中，不可能实现基于继电器或基于手动的短路每次都产生完全相同的短路错误。

这种短路误差的不可重复性使得固定偏移无法为生产部门提供准确且可重复的结果。

下表说明了这一点：

5、Voltech解决方案

Voltech 开发了 AT 系列测试仪，其架构和处理能力可消除每次测试中初级电感测量中的短路误差。

该过程的简化版本如下所示。

首先，作为 LL 测试的一部分，对被测部件的匝数比进行静默测量。
这是在约 1 伏的电压下以与编程的 LL 测试相同的频率执行的。

当次级开路时，也会测量次级上的电压。
上图给出了Vopen

其次，将（非理想）短路应用于次级，同时测量电压和电流。
这给了我们图上的点V1/I1 。

然后外推这两个点（在假设的线性 V/I 线上）并计算回 V=0 的位置以得出Ishort。
这是理想短路条件下次级中的预期电流 - 即短路完美并且次级上没有电压降。

该Ishort值与之前的静默 TR 结果相结合，可用于计算初级侧的相应电流效应，从而将其从初级侧测得的 LL 结果中消除。

这是该技术的简化版本。
实际上，测量结果是实部测量和虚部测量的组合，因此该技术以矢量形式显示如下

从一次矢量图中可以看出，每次测量都是漏感电压与次级短路误差电压之和。

在施加短路之前，Voltech AT 系列测试仪会测量初级与次级的匝数比。
然后，测试仪使用内部继电器矩阵自动应用短路，并测量变压器次级引脚处的短路电压。
该短路电压矢量自动乘以匝数比，产生等于反射到初级测量中的短路误差电压的“误差矢量”。
然后根据总初级电感值减去已计算出的初级误差矢量来计算漏电感。

该过程使 Voltech AT 系列测试仪能够提供真实的漏电感值，而不受短路变化的影响。

6、漏电感结论

漏感是变压器的一个关键特性，它对设计和生产测试工程师来说是一个特殊的测量挑战。

通过研究影响测量完整性的因素并开发创新的测量技术来克服这些因素，Voltech 为几乎所有变压器制造商面临的测量变化问题提供了独特的解决方案。

如果您对 Voltech AT 系列变压器测试仪的其他测试功能有任何疑问，请随时与我们联系。

7，另请参阅