Зазор в катушках - накопителях энергии, Air gap Опции

[AndreyVN]

Всем привет!

Кто знает, зачем в катушках накапливающих энергию для DC-DC преобразователей
делают зазор (air gap)?

Индуктивность уменщается, значит и накопленная энергия уменьшается, а что улучшается???

[motoprogger]

Когда-то я на основе знаний физики уровня первого-второго курса нефизического факультетв задался такой задачей: сколько энергии может быть запасено в магнитном поле кольцевого сердечника, если его сечение
одинаково по всей длине, известны индукция насыщения Bн, эквивалентная длина силовой магнитной линии l, площадь S и магнитная проницаемость u.
Циркуляция вектора магнитного потока по замкнутому контуру, равна, как известно, равна алгебраической сумме токов, пересекающих площадь, охватываемую этим контуром. Выберем контур по средней окружности сердечника (длины l), тогда алгебраическая сумма токов через него составит In, где n - число витков в обмотке. Напряжённость магнитного поля в описанных условиях считаем одинаковой по модулю во всех точках сердечника и направленной по касательной к окружности с центром в центре сердечника, тогда H=In/l и B=u0uH; принимая B=Bн, выразим из последнего выражения H: H=Bн/u0u. Объёмная плотность энергии магнитного поля составляет w=u0uH^2/2=Bн^2/(2u0u), а энергия магнитного поля - W=wSl=Bн^2*Sl/(2u0u).
Теперь предположим, в кольце есть немагнитный зазор, выполненный по радиусу, и ширина зазора lз пренебрежимо мала по сравнению с линейными размерами сечения. Как известно, на границе двух магнетиков отношение нормальных составляющих напряжённости магнитного поля обратно отношению магнитных проницаемостей, то есть, в зазоре напряжённость магнитного поля в u раз больше, и энергия магнитного поля теперь составляет W=(Bн^2*S/2)*((l-lз)/(u0u)+lз/u0) - заведомо больше, чем в случае сплошного кольца. С другой стороны, циркуляция вектора напряжённости магнитного поля в первом случае равна Bнl/(u0u), а во втором - Bн((l-lз)/(u0u)+lз/u0) - то есть, её достижение во втором случае потребует большего числа ампервитков
Вывод: зазор позволяет увеличить энергию, запасаемую в магнитной системе катушки, за счёт увеличения числа ампервитков.