鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:8480次 | 2020年03月30日
電感的額定工作電壓知識(shí)詳解
電容器、電阻器和集成電路在內(nèi)的許多電子元件都有規(guī)定的額定電壓,電感器卻很少有規(guī)定。為什么電感數(shù)據(jù)表上沒(méi)有規(guī)定額定電壓?
介紹
無(wú)論是通過(guò)測(cè)試還是計(jì)算來(lái)確定電感的額定電壓都存在一些挑戰(zhàn)。電感不支持直流或低頻工作電壓,除非是高電感值(通常1mH)。通過(guò)測(cè)試來(lái)驗(yàn)證工作電壓是很困難的,并且應(yīng)視實(shí)際應(yīng)用而定。電感的不同制造方法以及制程應(yīng)力如彎線,都使計(jì)算電壓的理論額定值變得不可行。下面對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了闡述,以便更容易地為特定應(yīng)用選擇最合適的電感。
額定電壓的定義
電感的額定電壓是指施加在端子上,并且不會(huì)產(chǎn)生電弧或絕緣擊穿的最大電壓。高于最大額定電壓時(shí),就會(huì)造成匝間絕緣擊穿而短路,或繞組對(duì)鐵芯或?qū)蚣艿慕^緣擊穿。
計(jì)算
由于存在圈數(shù)、銅線絕緣類(lèi)型和厚度、線圈分層、橫跨引線的彎折或成型等眾多構(gòu)造的變數(shù),要計(jì)算電感的理論電壓限值,即使并非不可能,也是非常困難的。
例如,有一些標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法可以確定絕緣銅線的額定電壓,其額定電壓即使沒(méi)有上千伏的話,通常也有幾百伏。但該額定值容易受線圈成型過(guò)程的影響,此過(guò)程是繞制電感的必要過(guò)程。即使在一個(gè)嚴(yán)格控制的制造環(huán)境中,銅線也會(huì)受到應(yīng)力,產(chǎn)生裂紋或缺損。即使在遠(yuǎn)低于銅線目錄額定值的電壓下,銅線上的小刮傷依然可能引起電弧或擊穿。要計(jì)算包含了這些變數(shù)的額定值是不實(shí)際的。
測(cè)試方法
高壓(高電勢(shì))測(cè)試不足以確定電感的工作電壓。高壓測(cè)試用于確定變壓器內(nèi)初級(jí)到次級(jí)的隔離,并且可用于確定繞組到外殼或繞組到地的隔離。然而,傳統(tǒng)的高壓測(cè)試不能用于確定電感端子到端子的額定電壓。
對(duì)于電感的工作,V=Ldi/dt明確暗示大的直流電壓(或交流線路電壓)不能夠外加于電感的端子。
舉例說(shuō)明,10H的功率電感MSS1038-103的直流電阻額定值為0.035。如果對(duì)該電感的端子進(jìn)行傳統(tǒng)的500VDC高壓測(cè)試,就好比將500V加到一段電阻為0.035的銅線上。根據(jù)歐姆定律,向0.035外加500V需要一個(gè)大于14,000A的電流源。這顯然是不切實(shí)際的,問(wèn)題也正是出在這里。電壓擊穿測(cè)試實(shí)際是在確定何時(shí)高壓會(huì)造成短路。對(duì)于傳統(tǒng)的高壓測(cè)試儀來(lái)說(shuō),電感已然是一個(gè)短路電路了!
為了測(cè)試絕緣擊穿或電弧,就有必要引發(fā)電感產(chǎn)生電壓脈沖、突增或振蕩。這種感生電壓或振蕩測(cè)試是可以進(jìn)行的。這種技術(shù)已被廣泛接受,并且有商用測(cè)試儀。但是,感生電壓取決于電感儲(chǔ)存和維持共振能量的能力,一般在電感值大于1mH時(shí)才有效,這就排除了大多數(shù)電感,除了那些為供電頻率應(yīng)用而設(shè)計(jì)的以外。
電感能夠承受的感生電壓取決于銅線絕緣的類(lèi)型、線圈圈數(shù)和分層以及其他因素,例如線圈與導(dǎo)磁芯之間的距離、端子之間的距離和絕緣材質(zhì)如CTI(中文解釋為相對(duì)漏電指數(shù))。因此,即使是在同一系列的電感里面,每個(gè)電感值的額定電壓也會(huì)不同。
此外,根據(jù)感生電壓測(cè)試來(lái)推斷和預(yù)測(cè)特定應(yīng)用中的實(shí)際絕緣擊穿是非常困難的。電壓電弧或擊穿會(huì)隨環(huán)境因素(如灰塵或濕度)以及工作條件(如脈沖波形)的變化而變化。較之恒電壓或緩慢增加的電壓,上升時(shí)間急劇的信號(hào)一般會(huì)在較低的電壓下產(chǎn)生電弧。
結(jié)語(yǔ)
這樣看來(lái),選擇電感好像幾乎就是件碰運(yùn)氣的事情。好消息是,雖然所有這些因素使電感的額定電壓測(cè)試或計(jì)算很困難,但電感的額定電壓卻并沒(méi)有測(cè)試的必要。大多數(shù)應(yīng)用都只需電感在非常小的工作電壓下工作,通常只是幾伏而已。
記住,多數(shù)電感是通過(guò)抑制電流而不是通過(guò)高壓感應(yīng)來(lái)工作的。幾乎所有商業(yè)電感在幾伏甚至幾十伏下工作都沒(méi)有問(wèn)題。因此,對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用,電感的額定電壓并不構(gòu)成問(wèn)題。
對(duì)于高壓線路或繞組的高壓感應(yīng)工作應(yīng)用,就有必要考慮電感繞組擊穿的可能性。對(duì)于這些情況,建議與電感設(shè)計(jì)人員或制造商探討特定的應(yīng)用,做出一個(gè)測(cè)試計(jì)劃以確保電感的適用性。