磁芯飽和就相當(dāng)于變壓器的一次側(cè)是個(gè)空心線圈(相當(dāng)于短路)，它的電流會(huì)很大，一直上升到燒壞變壓器或者保險(xiǎn)管為止。磁芯氣隙是磁芯空氣間隙的簡(jiǎn)稱(chēng)，一般鐵氧體，和硅鋼的磁芯都不是一個(gè)整體的閉合體，是由E字體對(duì)接的對(duì)接口處有意無(wú)意留下的間隙就是磁芯氣隙，所以人們不需要磁芯氣隙時(shí)可以采用環(huán)型變壓器，用到磁芯氣隙時(shí)就故意加大對(duì)接的缺口，或在缺口處墊非導(dǎo)磁材料，如高溫紙。

漏電感(英文：Leakage inductance)是電子工程領(lǐng)域術(shù)語(yǔ)，指變壓器初次級(jí)繞組間因未完全耦合而產(chǎn)生的電感參數(shù)，理想狀態(tài)下數(shù)值為零。其源于繞組間未參與能量傳輸?shù)穆┐磐ǎ诘刃щ娐分幸源?lián)電感形式存在，耦合系數(shù)與漏感呈反比關(guān)系漏電感測(cè)量需通過(guò)短路次級(jí)繞組測(cè)初級(jí)電感或反之，常用方法包括電橋法、伏安法和短路試驗(yàn)法，結(jié)果受繞組結(jié)構(gòu)、磁芯氣隙長(zhǎng)度及工作頻率影響，氣隙增大導(dǎo)致漏磁增加，穿過(guò)次級(jí)線圈的磁通量減少 [5]。漏感與分布電容形成振蕩回路可能引發(fā)電磁干擾，并在開(kāi)關(guān)電路中產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)致器件擊穿工業(yè)會(huì)與電氣學(xué)會(huì)對(duì)漏感定義存在標(biāo)準(zhǔn)差異，優(yōu)化方法包括分層錯(cuò)開(kāi)繞制、三明治繞法和雙交線工藝，可將漏感控制在較低水平。

高頻變壓器才開(kāi)氣隙，是為了防止鐵芯磁飽合，因?yàn)閁PS中有高次詣波，所以要開(kāi)氣隙，但變壓器開(kāi)氣隙的原理和電感是不一樣的。變壓器都是硅鋼片拼成的，兩個(gè)對(duì)著的硅鋼片之間的間隙叫氣隙。氣隙大了當(dāng)然磁阻就大了。變壓器留氣隙是為了防止在工作中產(chǎn)生磁飽和!氣隙是在鐵芯交合處留的縫隙!和繞線無(wú)關(guān)。有了氣隙的確是增加了磁阻，但卻是有益的!氣隙的作用是減小磁導(dǎo)率，使線潿特性較少地依賴(lài)于磁芯材料的起始磁導(dǎo)率。氣隙可以避免在交流大信號(hào)或直流偏置下的磁飽和現(xiàn)象，更好地控制電感量。然而，在氣隙降低磁導(dǎo)率的情況下要求線圈圈數(shù)較多，相關(guān)的銅損也增加，所以需要適當(dāng)?shù)恼壑小?

一般反激式電源,在氣隙較小時(shí),氣隙越小,功率越小,氣隙越大,功率越大,一般氣隙能調(diào)到滿(mǎn)足最大輸出功率即可,當(dāng)然任何條件下不能進(jìn)入飽和區(qū),即輸入電流不能出現(xiàn)上沖現(xiàn)象。在磨氣隙時(shí),可用一小條水沙紙(加水磨速度較快較平),底下墊玻璃,要?dú)庀洞缶湍ブ虚g,想減小點(diǎn)氣隙就磨兩邊。反激電源變壓器漏感是一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)，由于反激電源需要變壓器儲(chǔ)存能量，要使變壓器鐵芯得到充分利用，一般都要在磁路中開(kāi)氣隙，其目的是改變鐵芯磁滯回線的斜率，使變壓器能夠承受大的脈沖電流沖擊，而不至于鐵芯進(jìn)入飽和非線形狀態(tài)，磁路中氣隙處于高磁阻狀態(tài)，在磁路中產(chǎn)生漏磁遠(yuǎn)大于完全閉合磁路。

變壓器初次極間的耦合，也是確定漏感的關(guān)鍵因素，要盡量使初次極線圈靠近，可采用三明治繞法，但這樣會(huì)使變壓器分布電容增大。選用鐵芯盡量用窗口比較長(zhǎng)的磁芯，可減小漏感，如用EE、EF、EER、PQ型磁芯效果要比EI型的好。反激電源變壓器磁芯工作在單向磁化狀態(tài)，所以磁路需要開(kāi)氣隙，類(lèi)似于脈動(dòng)直流電感器。部分磁路通過(guò)空氣縫隙耦合。為什么開(kāi)氣隙的原理本人理解為：由于功率鐵氧體也具有近似于矩形的工作特性曲線(磁滯回線)，在工作特性曲線上Y軸表示磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)，現(xiàn)在的生產(chǎn)工藝一般飽和點(diǎn)在400mT以上，一般此值在設(shè)計(jì)中取值應(yīng)該在200-300mT比較合適、X軸表示磁場(chǎng)強(qiáng)度(H)此值與磁化電流強(qiáng)度成比例關(guān)系。磁路開(kāi)氣隙相當(dāng)于把磁體磁滯回線向X 軸向傾斜，在同樣的磁感應(yīng)強(qiáng)度下，可承受更大的磁化電流，則相當(dāng)于磁心儲(chǔ)存更多的能量，此能量在開(kāi)關(guān)管截止時(shí)通過(guò)變壓器次級(jí)瀉放到負(fù)載電路，反激電源磁芯開(kāi)氣隙有兩個(gè)作用，其一是傳遞更多能量，其二防止磁芯進(jìn)入飽和狀態(tài)。反激電源的變壓器工作在單向磁化狀態(tài)，不僅要通過(guò)磁耦合傳遞能量，還擔(dān)負(fù)電壓變換輸入輸出隔離的多重作用。所以氣隙的處理需要非常小心，氣隙太大可使漏感變大，磁滯損耗增加，鐵損、銅損增大，影響電源的整機(jī)性能。氣隙太小有可能使變壓器磁芯飽和，導(dǎo)致電源損壞。

當(dāng)在變壓器鐵芯中留有氣隙時(shí)，由于空氣的導(dǎo)磁率只有鐵芯導(dǎo)磁率的幾千分之一，磁動(dòng)勢(shì)幾乎都降在氣隙上面。因此，留有氣隙的變壓器鐵芯，其平均導(dǎo)磁率將會(huì)大大下降;不但剩余磁通密度會(huì)降低，而且最大磁通密度Bm可以達(dá)到飽和磁通密度Bs，從而使磁通增量增大，變壓器鐵芯不再容易出現(xiàn)磁飽和。

漏感，簡(jiǎn)而言之，就是電機(jī)在初次級(jí)耦合過(guò)程中未能完全傳遞的磁通部分。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)變壓器中的線圈產(chǎn)生磁力線時(shí)，并非所有磁力線都能順利通過(guò)次級(jí)線圈，這部分未能通過(guò)的磁力線所產(chǎn)生的電感，即被稱(chēng)為漏感。值得注意的是，雖然印制電路板上的導(dǎo)線以及變壓器的引線端也會(huì)貢獻(xiàn)一部分漏感，但變壓器原邊側(cè)繞組，特別是與副邊側(cè)繞組存在耦合關(guān)系的部分，是漏感的主要來(lái)源。

漏感，這一現(xiàn)象源于變壓器一組線圈到另一組磁通量未能實(shí)現(xiàn)完全耦合，從而產(chǎn)生了電感分量。具體來(lái)說(shuō)，初級(jí)線圈到次級(jí)線圈之間磁通量未被耦合的部分，會(huì)形成一個(gè)與初級(jí)串聯(lián)的感性阻抗。這種漏感通常被表示為理想變壓器初級(jí)線圈前端額外添加的一個(gè)電感。

變壓器的漏感在特定應(yīng)用中，例如開(kāi)關(guān)電源和照明整流器，會(huì)對(duì)其功能產(chǎn)生顯著影響。

因此，對(duì)于變壓器制造商而言，精確測(cè)量漏感是一項(xiàng)至關(guān)重要的步驟。

那么，氣隙與漏感之間是否存在線性關(guān)系呢?為了更清晰地闡述這一問(wèn)題，我們可以通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)探討變壓器漏感與氣隙大小之間的三種可能關(guān)系：不變、變大以及變小。

由此可見(jiàn)，變壓器漏感與氣隙大小的關(guān)系并非簡(jiǎn)單增大、減小或不變，而是取決于具體的繞組結(jié)構(gòu)和磁芯特性。在固定且制作完成的變壓器中，漏感的大小受到多個(gè)因素的影響，包括繞組系數(shù)K、繞線長(zhǎng)度Lmt、繞組匝數(shù)Nx、繞組寬度W以及繞線絕緣厚度Tins等。此外，漏感還會(huì)對(duì)電路性能產(chǎn)生不利影響，如導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)DS間出現(xiàn)電壓尖峰等。因此，在變壓器設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，合理控制漏感的大小和影響顯得尤為重要。

變壓器燒毀后如何應(yīng)對(duì)?氣隙調(diào)整不當(dāng)可能導(dǎo)致電源全面報(bào)廢，而問(wèn)題的關(guān)鍵往往隱藏在鐵芯的縫隙之中。上周，廠里的服務(wù)器電源又遭遇了燒毀的命運(yùn)，工程師們?cè)跈C(jī)房中忙碌了一整個(gè)下午。經(jīng)過(guò)一番排查，他們發(fā)現(xiàn)變壓器鐵芯的對(duì)接口過(guò)于狹窄，導(dǎo)致電流過(guò)高，進(jìn)而引發(fā)保險(xiǎn)絲的熔斷。

這不禁讓我想起了當(dāng)初學(xué)習(xí)電工時(shí)，師傅們常說(shuō)的那句話：“鐵芯中的氣隙，雖小卻能起到關(guān)鍵作用，既能救命也能致命?！?

變壓器的工作原理其實(shí)并不復(fù)雜。其核心結(jié)構(gòu)就是兩個(gè)線圈繞制在鐵芯上，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。然而，如果鐵芯完全閉合，一旦電流過(guò)大，就會(huì)造成飽和，如同水壩的決堤。此時(shí)，鐵芯將變成一根空心線圈，電流將持續(xù)上升，直至電線被燒斷。因此，為了防止這種情況的發(fā)生，我們需要在鐵芯中預(yù)留一個(gè)氣隙。通過(guò)使用紙片或其他材料進(jìn)行墊襯，可以增加磁阻，從而確保電流不會(huì)失控。

此外，漏感問(wèn)題也是變壓器設(shè)計(jì)中不可忽視的一環(huán)。正激電源和反激電源在處理漏感方面有所不同。前者需要精確的復(fù)位控制，而后者則可以通過(guò)特殊的繞制方式來(lái)減少漏感。然而，這也會(huì)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，例如選擇合適的磁芯形狀和材料。有些廠家已經(jīng)開(kāi)始嘗試使用高頻變壓器來(lái)提高效率，但這也需要權(quán)衡氣隙的大小和磁芯的損耗。

在材料方面，納米晶材料因其高導(dǎo)磁率而受到關(guān)注，但它們對(duì)氣隙的敏感性也較高。另一方面，有人正在研究在鐵芯中加入陶瓷層來(lái)控制磁阻變化的方法，但目前仍處于試驗(yàn)階段。

然而，氣隙的大小選擇至關(guān)重要。氣隙過(guò)小可能導(dǎo)致鐵芯飽和，而氣隙過(guò)大則可能增加漏感。漏感是指磁場(chǎng)中泄漏的部分能量，這些能量會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量浪費(fèi)掉。在反激式電源中，反激變壓器必須開(kāi)設(shè)氣隙以?xún)?chǔ)存能量。但具體的氣隙大小應(yīng)如何調(diào)整呢?這通常需要根據(jù)變壓器的功率來(lái)定。對(duì)于小功率的變壓器，氣隙可以設(shè)置得小一些;而對(duì)于大功率的變壓器，則氣隙需要設(shè)置得大一些。

調(diào)試氣隙是一項(xiàng)需要細(xì)致操作的工作。有時(shí)，師傅們會(huì)使用砂紙來(lái)磨削氣隙，并在下方墊上玻璃板進(jìn)行微調(diào)。通過(guò)磨削氣隙的不同位置，我們可以改變其大小。同時(shí)，還需要不斷測(cè)試電流，以確保不會(huì)出現(xiàn)上沖現(xiàn)象。一旦發(fā)現(xiàn)電流突然飆升，就意味著鐵芯可能已經(jīng)進(jìn)入飽和狀態(tài)，此時(shí)必須重新進(jìn)行調(diào)整。

隨著科技的不斷進(jìn)步，我們期待未來(lái)能看到更多創(chuàng)新的變壓器設(shè)計(jì)出現(xiàn)?？傊?，變壓器設(shè)計(jì)如同在鋼絲上走平衡木，氣隙過(guò)小可能引發(fā)鐵芯飽和，而氣隙過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致漏感增加。在調(diào)試過(guò)程中，需要不斷測(cè)試電流、計(jì)算參數(shù)，甚至使用顯微鏡來(lái)檢查氣隙的平整度。有一次，我們?cè)诰S修服務(wù)器電源時(shí)，就發(fā)現(xiàn)氣隙的不均勻分布導(dǎo)致局部磁阻增大，進(jìn)而引發(fā)局部過(guò)熱，差點(diǎn)燒毀電路板。

如今，隨著新設(shè)備對(duì)小型化的追求，磁芯窗口往往被緊密填滿(mǎn)線圈，這使得氣隙的調(diào)整變得更為困難。然而，氣隙過(guò)小又容易導(dǎo)致鐵芯飽和，從而降低輸出功率。面對(duì)客戶(hù)對(duì)高性能和省體積的雙重需求，工程師們不得不在兩者之間進(jìn)行權(quán)衡和妥協(xié)。最近，有報(bào)道稱(chēng)歐盟新規(guī)要求電源效率更高，這促使許多廠家嘗試零氣隙設(shè)計(jì)，但這也帶來(lái)了開(kāi)關(guān)頻率降低和成本上升的問(wèn)題。

總的來(lái)說(shuō)，變壓器中的每一毫米氣隙都蘊(yùn)含著復(fù)雜的技術(shù)考量。從材料選擇到鐵芯磨削，從繞線方式到控制策略，每一個(gè)環(huán)節(jié)的微小偏差都可能引發(fā)嚴(yán)重后果。希望在未來(lái)的工作中，我們能夠更快地找到問(wèn)題所在，避免再次耽誤生產(chǎn)進(jìn)度。