Leakage Inductance Calculation

漏感的計算和量測在變壓器的設計中都不是一個容易的事情，但在模擬中卻是相當好計算的。

漏感也有人稱為洩漏電感，他是能量儲存在兩個線圈之中。漏感太大，有可能會影響交換式電源的效率和穩壓。但近期也很多架構利用漏感來做為共振電感，故意的設計大漏感。

變壓器的洩漏電感（leakage inductance）另一說法是指變壓器繞組中，由於主磁通路外的磁通所產生的電感。在理想的變壓器中，一次繞組與二次繞組的所有磁通都完全耦合，但實際上總會有部分磁通不參與能量轉換而形成溢漏磁通，這部分磁通僅與其自身繞組的電流相關聯，從而產生所謂的溢漏電感。

溢漏電感的存在對變壓器的性能有以下幾個影響：

1. 電壓調節：溢漏電感會導致負載變化時二次側電壓的波動，因此在高精度的電壓應用中需要儘量減小溢漏電感。

2. 阻尼：在變壓器與其它電源元件（如整流器、變頻器）連接時，溢漏電感可以提供自然的阻尼，減少系統的振盪。

3. 短路電流限制：在短路情況下，溢漏電感能夠限制短路電流的大小，保護電氣系統不被過大的電流損壞。

在變壓器設計中，溢漏電感可以通過調整繞組的結構、線圈的排列或間隔來控制。例如，緊密耦合的繞組有助於減小溢漏電感，而分散的繞組或增加繞組之間的距離則會增加溢漏電感。

這是變壓器設計和運行中一個重要的參數，需要在設計階段仔細考慮和計算。

Maxwell 可以計算自感、互感、耦合係數，但沒有自動計算漏感的功能，漏感必須靠後處理計算得到。

漏感可以視為串在線圈上的電感，細部的說明可以參考 Leakage Inductance。漏感的量測方法可以參考Testing Inductance。

圖1-1

以圖1-1的平面變壓器為例，這個變壓器在一次側有4圈，二次側有2圈。所以一二次側的圈數比是2:1。在做漏感模擬的時候，需要模擬二次側短路的條件，激勵源的設定如圖1-2。

圖1-2

下面用Eddy Current Solver 來介紹三種漏感的計算方法。這些的計算方法，都可以用Maxwell output variables (Maxwell -> Results -> Output Variables) 手動輸入計算，會方便後面呼叫觀看漏感值。