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通俗易懂講解繞組分布電容

所有電感,包括變壓器,都是銅線或者其它金屬導(dǎo)線一匝一匝繞成的。所有電感,都具有分布電容,區(qū)別僅僅在于分布電容的大小而已。

圖(01)是個單層繞組(也稱線圈)示意圖。

圖(01)

圖(02)是圖(01)的剖面圖。圖中可見,該繞組(假定)有30匝,第1匝在左,一匝一匝向右密繞。這種繞法,通常叫做單層平繞。

圖(02)

圖(02)中每匝與其相鄰匝之間都具有分布電容,30匝就有29個電容,這些分布電容構(gòu)成串聯(lián)關(guān)系,如圖(03)所示。必須說明:第01匝與第03匝之間也有電容分布電容,但此電容由于第02匝的存在,是非常小的,遠遠小于相鄰兩匝之間的分布電容,可以忽略。所以,單層平繞這種繞法的分布電容相當(dāng)小。

圖(03)

如果繞組匝數(shù)比較多,一層繞不下,那就不可避免地要繞多層。最簡單的多層繞法是繞到一端后,從此端往回繞。如圖(04),向右繞完30匝,然后再向左平密繞30匝,繞到起點。

圖(04)

這種繞法通常叫做多層平疊繞。

我們來分析分析多層平疊繞的分布電容。

如圖(05)所示,兩層導(dǎo)線之間也存在分布電容。第60匝與第01匝之間具有分布電容,第59匝與第02匝之間也存在分布電容……斜向位置的兩匝導(dǎo)線如第60匝與第02匝之間也存在較小的分布電容(但比圖03中第01匝與第03匝之間的分布電容要大不少),圖中沒有畫出來。

圖(05)

圖(05)中,特別將第60匝與第01匝之間的分布電容標(biāo)注為C。

雖然圖(05)中第01匝與第60匝之間的分布電容和第30匝與第31匝之間的分布電容相同,但是,流過圖中分布電容C的電流卻與第30匝與第31匝之間分布電容的電流不一樣。第30匝與第31匝之間的分布電容上面的電壓是1匝的電壓,而第01匝與第60匝之間的分布電容C上面卻是60匝的電壓,所以流過分布電容C的電流要比流過相鄰兩匝之間的分布電容的電流大得多。

和圖(03)相比較,如果其它條件都相同(線圈直徑、導(dǎo)線直徑、絕緣層厚度……等等),圖(05)中兩層平疊繞繞組的分布電容比圖(03)中單層平繞繞組的分布電容要大得多,至少是圖(03)繞組的幾十倍(不小于30倍)。

如果導(dǎo)線比較細(xì)而且匝數(shù)比較多,兩層還繞不下,需要繞更多層(小功率工頻變壓器原邊就是這樣),那么繞組的分布電容會更大。

某些開關(guān)電源,例如要求輸出的直流電壓很高但電流很小(例如要求輸出3kV10mA)的單端反激開關(guān)電源,電路就像圖(11),但對輸出電壓電流要求不同,其變壓器副邊匝數(shù)就很多而且用線比較細(xì)。對這樣的變壓器,多層平疊繞法的分布電容就嫌太大了。如果用多層平疊繞法,很可能輸出直流電壓達不到按照匝數(shù)比計算的數(shù)值,因為變壓器副邊繞組分布電容把相當(dāng)一部分電流短路掉了。

圖(06)

圖(06)的繞法比圖(05)要好。圖(06)的繞法是:向右繞完第1層后,把導(dǎo)線拉到始端繼續(xù)向右繞。這種繞法,因為第31匝與第01匝之間電壓比圖(05)中第60匝與第01匝之間電壓要小,所以流過第31匝與第01匝之間分布電容的電流要比圖(05)中分布電容C中電流要小。兩層繞線分布電容又是串聯(lián)的,所以這種繞法電感兩端總的分布電容比較小。

另一種繞法是亂疊繞,也就是導(dǎo)線不是一層一層繞平整,而是互相交叉地繞。亂疊繞不必一圈一圈排整齊,比較方便。亂疊繞分布電容比平疊繞要小,但是因為導(dǎo)線有交叉,同樣直徑同樣匝數(shù),占用的窗口面積比平疊繞要大。

圖(07)所示繞法分布電容更小。圖(07)按照導(dǎo)線數(shù)字順序是這樣繞的:繞兩匝(或者三匝)就把導(dǎo)線退回到始端,第03匝和第04匝疊繞在第01匝和第02匝上,然后第05匝和第06匝繞在第一層。以后依次類推。不過,這種繞法即使是經(jīng)驗豐富的老手,也很難繞平整,太難繞了。而且,如果需要疊10層那么高,寬度卻限制在平繞5匝,非常難繞出來——疊那么高,不到10層就倒了。


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