變壓器中磁性元件的損耗問(wèn)題詳解

　　由圖可見(jiàn)，剩余損耗和B的大小無(wú)關(guān)，但隨頻率增大而增大。而磁滯損耗隨B的增加增大，渦流損耗則和頻率成線(xiàn)性變化。了解了這些就可知：在正激和橋式電源中，磁芯損耗著(zhù)重考慮渦流損耗。在反激變壓器和儲能電感中，既要考慮渦流損耗又要考慮磁滯損耗，尤其是DCM方式工作的電源，磁滯損耗是第一位的。所以可以確定，做電源時(shí)第一點(diǎn)就是根據電源的工作頻率選取相應的磁芯材料。

　　下面我們開(kāi)始來(lái)討論下變壓器的銅損。

　　變壓器的銅損即變壓器繞組的損耗，包含直流損耗與交流損耗。

　　直流損耗主要是因為繞變壓器的銅漆包線(xiàn)，對通過(guò)它的電流有一定的阻抗(Rdc)而引起的損耗。此電流指的是各個(gè)繞組電流波形的有效值。直流損耗跟電流大小的平方成正比。

　　相對來(lái)說(shuō)，交流損耗就復雜得多，包含繞組的趨膚效應，臨近效應引起的損耗，同樣還包括各次諧波引起的損耗。

　　先說(shuō)直流阻抗，形成原因上面說(shuō)了。下面我們來(lái)分析怎樣減少直流損耗

　　首先，給出直流損耗計算公式：Pdc=(Irms)^2*Rdc

　　由上面的公式可見(jiàn)，對于電流有效值一定的情況下，只要降低繞組的直流等效電阻就可以降低繞組的直流損耗。

　　我們知道繞組的電阻與材質(zhì)，長(cháng)度，截面積甚至溫度(關(guān)系很小)等有關(guān)，那么我們就可以采用如下方法來(lái)降低繞組的直流損耗：

　　1、采用電阻率小的導體來(lái)繞制變壓器，一般采用銅漆包線(xiàn)，盡量不用銅包鋁漆包線(xiàn)或鋁漆包線(xiàn)

　　2、在變壓器窗口面積允許的情況下，盡量用大一點(diǎn)的等效截面積的漆包線(xiàn)(單根線(xiàn)不要超出穿透深度，后面會(huì )分析)

　　3、適當減少繞組的匝數(會(huì )增加鐵損)，慎用

　　先來(lái)看看集膚效應的定義：

　　集膚效應又叫趨膚效應，是指導體通過(guò)交流電流時(shí)，在導體截面中，存在邊緣部分電流密度大，中心部分電流密度小的現象。

　　肌膚效應產(chǎn)生的原理比較復雜，簡(jiǎn)單的表述為：

　　如上圖，設流過(guò)導體的電流為i，方向如圖。根據右手法則， 則要產(chǎn)生m.m.f的磁場(chǎng)，并垂直電流方向，如圖的八個(gè)小圓圈就是進(jìn)入與離開(kāi)道題的磁力線(xiàn)。根據法拉第電磁感應，磁力線(xiàn)通過(guò)導體會(huì )產(chǎn)生渦流，方向如圖中8個(gè)小圓圈周?chē)拇髨A圈方向所示。

　　由圖可知，渦流的方向加強了導體邊緣電流，抵消了導體中心的電流，這便是集膚效應產(chǎn)生的原理。

　　關(guān)于集膚效應，趙修科老師在《開(kāi)關(guān)電源中的磁性元件》一書(shū)中有過(guò)詳細的論述

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