開關(guān)電源中磁性元器件磁元件思考題

1、磁性元器件思考題 5A 5cm 題圖12A 1A題圖2(a) d D h 題圖2(b)1. 有一根導(dǎo)線直徑d1cm，置于空氣中，流過電流5安培，請問在垂直于導(dǎo)線的平面上，距離導(dǎo)線中心5cm圓周上，磁場強(qiáng)度H=？B=?（分別用MKS和CGS表示）？標(biāo)出磁場強(qiáng)度方向。以導(dǎo)線中心為圓心的直徑0.5cm處磁場強(qiáng)度H=?2. 環(huán)尺寸如題圖2(b)，左邊線圈流入2A電流，右邊線圈流入1A電流（題圖2(a)），磁導(dǎo)率r=1000。請問磁芯中磁場強(qiáng)度H=?,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=?3. 題圖1與導(dǎo)線同心放置一個磁導(dǎo)率r=1000的磁環(huán)。環(huán)的內(nèi)徑d=4cm,外徑D=6cm,高h(yuǎn)=1cm。請問磁芯中H? B=? =?(分

2、別用MKS和CGS單位表示)4. 有一個磁環(huán)如題圖2(b)，不知道其磁導(dǎo)率是多少。磁環(huán)尺寸內(nèi)徑d=4cm,外徑D=6cm, 高h(yuǎn)=1cm。在環(huán)上繞了20匝線圈，測量得到電感量為10H，請求出磁環(huán)材料的相對磁導(dǎo)率和絕對磁導(dǎo)率。在CGS中磁導(dǎo)率是多少？如果給20匝線圈流過0.5A電流，線圈的總磁鏈?zhǔn)嵌嗌伲?. 一個磁環(huán)的相對磁導(dǎo)率為3000,外徑、內(nèi)徑和高分別為38.1mm、25.4mm和19.05mm。求40匝線圈的電感量。6. 證明一個氣隙磁芯電感的氣隙長度與磁路長度lc之比為 7. 一個變壓器上有3個線圈，測得一個變壓器上兩個線圈的電感分別為L1=0.2mH、L2=50H，L3=2H。L3的

3、匝數(shù)為3匝,請問L1 、L2 的匝數(shù)為多少？將L1與L2串聯(lián)測量總電感，L1再顛倒一次與L2串聯(lián)測量一次，分別測得電感量為435H和50H,請問兩個線圈之間的互感M？耦合系數(shù)k=?8. 能否列舉兩種以上判斷同名端的方法。請說出判斷方法的原理。9. 請證明兩個耦合線圈并聯(lián)等效電感公式（2-17）。10. 如果一個變壓器不知道初級和次級匝數(shù)。有人想法在變壓器線圈上增繞了5匝線圈，他通過測量就知道初級和次級匝數(shù)和同名端。你能想像他是如何測量的？說出他可能用那些方法測量？說出每種測量原理？11. 一個工頻變壓器變比n=5，初級電壓為220V，次級直接接到一個電阻負(fù)載，次級電流I210A。初級電流為2.

4、05A。如果忽略導(dǎo)線電阻，請問變壓器的激磁電流Im=?激磁電感Lm？12. 什么是漏感？如何測試線圈之間的漏感？ 5 6 4 3 1 尺寸為cm題圖1613. 給一個50H電感加寬度為10s，幅度為50V的脈沖，電感初始電流為零。問脈沖終了時電感電流多大？電感中此時存儲多少能量？14. 為何大多數(shù)電感磁芯一定要開氣隙？15. 磁路和電路有何不同？16. 有一電感磁路如題圖16所示。磁芯相對磁導(dǎo)率r2000,線圈共20匝，氣隙1mm，如忽略邊緣磁通，請畫出等效磁路圖。計算磁芯和氣隙磁阻。當(dāng)線圈通過1A電流，分別計算磁芯和氣隙中磁通和磁場強(qiáng)度。計算20匝線圈電感量。17. 如果上題考慮氣隙的邊緣磁

5、通，電感量是多少？如果仍達(dá)到上題計算的電感量，氣隙應(yīng)當(dāng)多大？18. 對于題圖16磁芯，線圈集中繞。集中線圈相對于氣隙放置在何處散磁最小？19. 磁芯型號ETD39，磁芯初始磁導(dǎo)率i1500，如果繞有20匝線圈，電感量是多少？如果中柱開一個2mm氣隙，請按經(jīng)驗(yàn)公式計算氣隙磁阻和電感量。20. 磁芯型號為EE33,材質(zhì)為3C90時其AL130nH，繞15匝線圈時，電感量是多少？如果中柱墊一個1mm氣隙，這時電感量是多少？21. *有一螺管空心線圈，長5cm，外徑D=3cm，內(nèi)徑d=1.2cm,請計算電感量。22. *請計算一根直徑2mm,長40cm的電感。如果在0.1s內(nèi)電流上升到10A，這根導(dǎo)線

6、上多大電壓降。23. 軟磁材料有那些種類，各應(yīng)用在什么場合，不同的應(yīng)用場合，對材質(zhì)要求哪些磁性能參數(shù)？24. 合金做成磁芯為何用疊片？什么是疊片系數(shù)？疊片之間為何絕緣？25. 什么是軟磁？磁材料的主要參數(shù)有哪些？26. 什么是集膚效應(yīng)？與哪些因素有關(guān)？硅鋼片電阻率=47×10-8m,磁導(dǎo)率r=3×105。求400Hz時集膚深度是多少？27. 磁粉芯材料有什么特點(diǎn)？主要應(yīng)用在什么場合？28. 鐵氧體損耗與哪些因素有關(guān)？29. 什么是初始磁導(dǎo)率？什么是有效磁導(dǎo)率？30. 鐵氧體有哪些類型？各應(yīng)用于什么場合？開關(guān)電源中應(yīng)用在功率電路中鐵氧體材質(zhì)主要關(guān)心哪些參數(shù)？結(jié)構(gòu)參數(shù)哪些？31

7、. 開關(guān)電源中，電流連續(xù)模式對濾波電感磁芯有什么要求？為什么？在逆變電源中交流濾波電感磁芯有什么要求？兩者有何異同？32. 連續(xù)模式反激變壓器與連續(xù)模式直流濾波電感線圈和磁芯工作狀態(tài)有何異同？33. 對正激變壓器磁芯有何要求？斷續(xù)模式反激變壓器和脈沖變壓器磁芯有何要求？34. 逆變輸出變壓器磁芯有何要求？什么叫磁偏移？電路中如何處理？35. 用于高頻飽和電抗器磁芯的材料應(yīng)具有什么樣特性參數(shù)？36. 為什么矩形磁滯回線材料可抑制反向恢復(fù)電流？說明工作原理。指出設(shè)計方法。37. 同一個線圈在30時測得電阻為5.2,通電流1小時后，斷電并立即測得電阻為6,線圈溫度是多少？溫升是多少？38. 線圈導(dǎo)線

8、直徑為0.5mm，當(dāng)流過電流頻率分別為5kHz，50kHz和500kHz，計算交流電阻比直流電阻增加的倍數(shù)。39. 如果電流頻率為200kHz，導(dǎo)線直徑為0.5mm，電線長度不變，直徑增加到1mm，這時交流電阻是增大了還是減少了？變化多少倍？40. 寫出銅導(dǎo)線20和100集膚深度與頻率關(guān)系。記住銅的100時電阻率及溫度系數(shù)。41. 變壓器漏感與線圈結(jié)構(gòu)哪些參數(shù)有關(guān)？平面變壓器線圈能否像普通變壓器線圈一樣繞制（初級與次級在窗口高度方向排列）？ 42. 題圖40中線圈布置哪種漏感小，哪幾種最大？ (d) (a) (b) (c) (e) 初級 次級 磁芯題圖4043. 高頻變壓器線圈分段交錯繞除了減

9、少漏感以外，還有什么重要作用？44. 考慮到集膚效應(yīng)，高頻變壓器線圈電流較大時采用小于兩倍集膚深度多股線，是否就一定能減少交流電阻？為什么？45. 如果單股圓導(dǎo)線截面為1.094mm2,用總面積等于1.094mm2的8股絞線（Litz）代替,20kHz時，交流電阻各為多少？46. 高頻大電流時，有時需要線圈并聯(lián)，并聯(lián)的基本原則是什么？低頻并聯(lián)原則是什么？47. 什么是被動損耗？怎樣減少被動損耗？48. 磁性元器件設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)是什么？49. 國際電工學(xué)會將絕緣分成幾個等級？溫度超過最高允許溫度，絕緣壽命影響如何？50. 磁性元器件允許溫升受哪些因素限制？什么是磁元件的環(huán)境溫度，最高溫度和平均溫度

10、？51. 磁元件的溫度與哪些因素有關(guān)？52. 如果變壓器整個外表面積30cm2,變壓器損耗功率為1W，求變壓器的溫升。53. 一個EE65磁芯，損耗功率為3W，環(huán)境溫度為35,求變壓器的線圈溫度。54. 什么是電流密度？它的選取與哪些因素有關(guān)？ Ia1 Ton Ia2 Tof題圖5255. 反激變壓器初級和次級電流波形如題圖55所示，在小功率開關(guān)電源中，自然冷卻電流密度j=4A/mm2。Ton=16s, Tof=24s, Ia1=5A, Ia2=25,計算需要的導(dǎo)線截面積。56. 設(shè)計高頻變壓器，怎樣選擇磁芯的磁感應(yīng)大??？正激與推挽有何不同？57. 斷續(xù)模式反激變壓器與正激變壓器磁芯有何異同？

11、為何根據(jù)頻率和允許損耗選取得磁感應(yīng)要乘以2？ B B B 1.9T 0.6T 1.2T 0 2 4 H (A/m) 0 2 4 H (A/m) 0 20 40 H (A/cm) (a) (b) (c) B 1.4T B 1T 0 20 40 H (A/cm) 0 20 40 H (A/cm) (d) (e)題圖5558. 說明正激，推挽，橋式，半橋變壓器，飽和電抗器，直流濾波電感，反激連續(xù)模式變壓器和斷續(xù)模式變壓器等，選擇以下合適磁化曲線用作磁芯材料。59. 輸出濾波電感設(shè)計時，磁感應(yīng)B受什么限制？電感損耗主要是什么損耗？60. 反激斷續(xù)模式變壓器如何選擇磁芯材質(zhì)？磁感應(yīng)B如何選擇？61. 小

12、功率變壓器廠采用EC、ETD、PM和RM型，大功率很少使用罐型（P），大功率常用EE型，而高壓常用U型，為什么？62. 什么是面積乘積法？使用時應(yīng)注意哪些問題？63. 在元件設(shè)計時，一般根據(jù)總體設(shè)計規(guī)定了允許損耗，書中稱絕對損耗，但根據(jù)AP選擇了磁芯尺寸，由溫升得到該磁芯尺寸的允許損耗，與絕對損耗比較，設(shè)計時為何它們中的較小值？64. 在變壓器設(shè)計過程中，磁感應(yīng)值經(jīng)過3次迭代，為何？ 骨架 (a) (b) 塑料環(huán)題圖6665. 在電感設(shè)計時，匝數(shù)決定之后計算出需要的氣隙尺寸。但在實(shí)際生產(chǎn)電感時，發(fā)現(xiàn)如果按照設(shè)計給出的氣隙電感量比要求的大。這時，你是減少線圈匝數(shù)得到需要的電感量，還是加大氣隙得到

13、需要的電感量？66. 根據(jù)3章磁路分析可以看到，當(dāng)線圈集中繞，并放置在氣隙上這時散磁通最小。但是我們發(fā)現(xiàn)一個實(shí)際產(chǎn)品中，濾波電感到中柱分成3個相等氣隙（圖（a）,而另一個則在線圈骨架上位于氣隙處置一塑料環(huán)（圖（b），你能說出兩者的目的是什么？67. 電流互感器次級為什么不能開路？而變壓器為何次級不能短路？68. 電流互感器的磁芯尺寸如題圖（b），初級電流脈沖頻率為100kHz，最大電流10A，脈沖寬度4.5s。初級1匝，次級50匝，如果次級檢測電阻10,磁芯材質(zhì)為鐵氧體3F3, 磁芯磁導(dǎo)率i=1800,請問檢測精度是多少？求磁芯中的磁通密度。如果希望更高的檢測電壓，常溫下，次級最大可以接多大檢測電阻？如果不考慮檢測精度，在常溫下，檢測電阻10,可以檢測最大脈沖寬度是多少？ 1N4148 1N4148 1N4148 Ui Ui Ui 1k 10 10 1k 10 I1 I1 I1 (a) (b) (c) Ui Ui 10 1k I1 I1 10 (d) (e)題圖6669. 脈沖電流檢測有題圖66幾種接法，你認(rèn)為哪種比較好？70. 希望既能檢測交流50Hz，也能檢測60Hz電流，可以測量200A和50A，輸出100mV,幅值精度為1.5%。設(shè)計此電流互感器。71. 飽和電抗器在空載、滿載時，磁芯損耗和線圈損耗哪個大？72.