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摘要：目前世界范围内的电力消耗中，照明用电大约占总发电量的20%，电路设计中的元器件质量直接影响照明灯的质量，因此，电感器的质量对人们正常生产、生活有重要影响，这时，UUI新型气隙电感器就发挥其作用了。本文将通过理论分析和与传统电感器的比较，探讨出UUI新型电感器电感的特性。
关键词：UUI新型气隙；电感器；磁通；省铜
电感器作为电子电器中的关键部件之一，在生活中，我们常见的传统的电感器一般是EE型电感器，而UUI新型气隙电感器的出现和应用极大提高的电路工作效率。
一、电感器的特性和UUI新型气隙电感器
电感器的特性是指它阻止交流电通过而让直流电顺利通过，它具有通直流、阻交流的性质，直流信号通过线圈时的电阻就是导线本身的电阻压降很小，当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过。
传统EE型电感器由EE磁芯、骨架、线圈、胶带四部分组成。它的制作是在骨架的线圈绕轴上缠绕线圈，将两个E字形磁体的中柱插入骨架的中孔后对接起来，形成一个磁回路，再用胶带把两个E字形磁体缠住，对其进行绝缘防潮处理。这时，通常情况下，会在E字形磁体的中柱上设一个磁路气隙，以此来避免发生磁饱和的情况，但同时要增加线圈的圈数，这是因为磁路气隙会使磁回路的磁组变大，这样才有效避免磁饱和现象的发生。UUI电感器磁路在采用EE型的磁回路的同时，把磁路的气隙从线包的中部移到两侧的位置，并且远离线包，保证线圈不会受到扩散磁通的影响，所有线圈均被充分使用，与此同时，将磁路从单气隙改为双气隙，使磁场分布更加均匀。
气隙是指电机定、转子之间的间隙，也就是静止的磁极和旋转的电枢之间的间隙，它能够使磁路和磁组发生变化。磁通的大小与气隙的大小有关，若气隙过大，则漏磁多，会导致电机效率低下；若气隙过小，容易扫到定子膛。定子静止不动，但转子是不停转动的，因此，气隙的存在必不可少，而且气隙的数值需要在一个标准值内才能保证其正常工作。
在实际实验中，将UUI型和EE型电感器的电感量相比较，测得相差近1倍的大小，UUI型电感器最里层线圈在中间位置上的电感量为4.586μH，而EE型电感器的同样位置的电感量为2.462μH，相差2.124μH，由此可以分析出，EE型磁芯的扩散磁通对磁路气隙附近的线圈影响较大，在线圈中产生了较大的涡流。在实际应用中，使用两种不同类型的电感器的损耗程度也有差异（表1、图1）。
表1 EE型与UUI型电感器参数比较
图1
二、电感特性分析
1、电感中的磁通
我们熟知的电感中的磁通主要包括主磁通、扩散磁通、旁路磁通三个部分，主磁通是磁心中构成磁回路；扩散磁通是气隙附近进入磁心窗口；旁路磁通常常穿越在磁柱之间窗口。若主磁通没有深入磁心窗口内，它就不会在绕组上感应出涡流，在气隙附近的扩散磁通进入磁心窗口，将在气隙附近的绕组上感应出涡流。
2、气隙的边缘磁通
边缘磁通是磁路的一部分，在电感器内，磁没有边缘，气隙周围的空间也属于磁路。气隙越大，边缘磁通范围越大。边缘磁通与气隙磁通并联，在线圈包围的磁芯中磁通增加，总磁链增加，电感量增大。所有的磁通都通过磁芯，气隙边缘磁通穿过线圈，高频磁通在线圈中引起涡流损耗，通常为被动损耗。边缘磁通对周围电器元件引起干扰。通常希望将气隙开在中柱上，减少干扰，但损耗增加。可将线圈避开气隙，骨架套塑料环，在气隙附近不放导线；分割气隙，将一个气隙分割成几个气隙；气隙用低磁导率磁粉芯代替等，从这些方面来减少边缘磁通的损耗。
3、UUI新型气隙电感器的省铜特性
UUI新型电感器是由UUI磁芯制成的电感器，由于它独特的磁路双气隙和磁路气隙外移的结构，使得UUI新型电感器相较于和它性能相当的EE型电感器相比具有节省铜材的的独特性。
UUI型电感器的磁芯具有独特的结构特点，它的磁路气隙设置在线包外部，而且磁路的气隙在线包两侧，这样使磁路气隙附近的扩散磁通变的更少的同时也减少了扩散磁通对线包的不良影响。在电感器的线圈中的涡流也大为减少，而涡流减少也使线包中被涡流感应出的磁通有所减少，由于扩散磁通的影响，通常会有很多涡流滞留在线圈中，对电感器的工作造成阻碍。由于涡流感应出的磁通与主磁通的方向相反，这样UUI新型电感器的主磁通就会减慢下降速度和频率，最后下降的越来越少，使得UUI新型电感器在获得同样的电感的同时，线圈匝数也在减少，从而大大扩大了绕线的空间体积。因此，可大大地节省铜材料，在绕线空间足够大的时候，线包可采用多股线扩大铜的比例，或者在兼顾省铜和设计小型化的策略下降低电感器的制造成本。
4、UUI电感器线圈匝数可减少
UUI新型电感器的线圈匝数可以减少，这给电感器工作带来了很多好处。例如：绕组电阻RP带来的损耗减少；励磁电流Lm引起的损耗减少；磁芯的磁滞和涡流RC引起的损耗一样；绕组分布电容CDP引起的损耗减少，高频电流引起的邻近效应减少；磁路气隙附近的扩散磁通深入绕组线圈引起的损耗减少；也就是说，UUI电感器具有节省铜材料、降低功耗、延长寿命和提高电感量的优点的同时，还由于减少线圈匝数腾出绕线空间，采用多股线，多股线靠近气隙，减少趋肤效应造成的损耗等，
5、UUI电感器的实际应用
UUI磁心制成的电感器，由于磁路双气隙及磁路气隙外移的结构特点，使得UUI新型电感器与性能相当的EE型电感器相比，具有省铜、低损耗、电感因数高、线圈匝数可减少、低成本以及小型化等特点，在生产、生活中应用越来越多，例如：在生活照明中的节能灯上采用UUI新型电感器，能够提高节能灯的性能，减少线路的电能损耗，同时降低节能灯的制造成本。
总之，UUI新型电感器具有传统电感器所不具有的优点，在提高电感器的工作效率的同时，还能节省铜金属资源。它的推广使用不仅是电力系统的进步，对环境的保护也有重大意义。
论文作者:谭克研
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/4/12
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