鐵耗和銅耗及其計(jì)算

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)變壓器的鐵耗和銅耗損耗是溫升的根源，磁性原件主要由磁芯和線圈組成，損耗也是由這兩部分產(chǎn)生，即磁芯損耗Pc和銅耗Pw。P=Pc+Pw總損耗P是與工作磁通密度B、線圈匝數(shù)N有關(guān)的U=k*f*Ae*N*B波形系數(shù)，方波取4，正弦波取4.44.在選定磁芯截面積的磁性元件線圈上，加載一定頻率的電壓，工作磁通密度B與線圈匝數(shù)N成反比關(guān)系。如果線圈匝數(shù)N增加（工作磁通密度B隨之減少），磁芯損耗遞減，而導(dǎo)線銅損耗遞增。由于引發(fā)損耗的原因復(fù)雜，損耗的數(shù)學(xué)模型復(fù)雜且不夠精確，實(shí)踐中，很難找

2、準(zhǔn)最優(yōu)工作點(diǎn)，通過估算，接近這個(gè)理想的工作點(diǎn)，使得損耗在最佳工作點(diǎn)某個(gè)范圍。鐵耗開關(guān)電源磁芯一般要求：軟磁材料，具有低頻頑力磁滯損耗??；高磁導(dǎo)率勵(lì)磁電流??；高起始高磁導(dǎo)率磁靈敏度高；高電阻率渦流損耗??；高磁感應(yīng)強(qiáng)度線圈匝數(shù)少，元件體積小。鐵氧體磁芯，尤以Mn-Zn鐵氧體綜合特性最好，因此使用最為廣泛。一般認(rèn)為，磁芯損耗由磁滯損耗、渦流損耗和剩余損耗組成。單位體積磁芯的磁滯損耗正比于靜態(tài)磁滯回線包圍的面積，并且與頻率有關(guān)，頻率越高，損耗越大。單位體積磁滯損耗：Kh材料系數(shù)；指數(shù)（1.62）；在工作頻率100KHz以下，磁滯損耗Ph起到主要作用。渦流損耗與磁通變化率成正比。工作頻率通過影響磁通變化

3、率而影響渦流損耗。單位體積渦流損耗：磁芯材料電阻率；d材料密度；剩余損耗只有在1MHz以上才起到主要作用。在目前的開關(guān)工作頻率下，可以忽略。在研究磁芯損耗的時(shí)候，通常把上述損耗歸納成Steinmetz經(jīng)驗(yàn)公式：Pc0磁芯單位體積損耗；損耗系數(shù)，與材料有關(guān)；f工作頻率；Bm最大工作磁通密度；、損耗指數(shù)；注意，Steinmetz經(jīng)驗(yàn)公式表示的是正弦波電壓勵(lì)磁的鐵氧體磁芯單位體積損耗。Core Material CoefficientCoefficient CoefficientMaximum FsK2001210e-92.531.43700kHzK200410e-62.084.31100kHzK2

4、00646e-62.001.26400kHzK200820e-62.161.231MHz開關(guān)電源，電壓波形往往并非正弦波。對(duì)于大功率開關(guān)電源，通常采用雙極性方波電壓，為了比較準(zhǔn)確計(jì)算方波電壓磁芯損耗，并推導(dǎo)了方波平均電壓的對(duì)稱方波電壓產(chǎn)生磁芯損耗比正弦波產(chǎn)生的磁芯損耗小。等效頻率法計(jì)算方波電壓磁芯損耗，方波頻率等效正弦波頻率：具有相同磁通密度變化的方波電壓與正弦波電壓產(chǎn)生的損耗比近似8/2=0.81，方波電壓損耗小。具有相同幅值的雙極性方波電壓比正弦波電壓產(chǎn)生的損耗大。銅耗銅損耗的來源是線圈導(dǎo)線中電流的熱效應(yīng)在低頻時(shí)候，包括直流情況，繞組損耗僅僅由于導(dǎo)線中電阻引起，容易計(jì)算。當(dāng)為直流的時(shí)候?yàn)轭l

5、率上升時(shí)候，我們還要考慮更復(fù)雜的效應(yīng)：集膚效應(yīng)和趨緊效應(yīng)。集膚效應(yīng)：是導(dǎo)體的一種自屏蔽效應(yīng)，由于高頻交流電產(chǎn)生的交變電磁場在導(dǎo)體內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生了漩渦電流，高頻電磁場以及電流無法深入導(dǎo)體的內(nèi)部。當(dāng)頻率很低的時(shí)候，d/dt很小，而頻率高時(shí)，d/dt很大。漩渦電流也就大。由于漩渦電流所產(chǎn)生的自屏蔽效應(yīng)可以解釋為一個(gè)磁擴(kuò)散的問題，磁場擴(kuò)散到導(dǎo)體當(dāng)中的過程。 W為導(dǎo)線有效寬度因此，我們要導(dǎo)體承載大的高頻電流的話，就要并列使用絕緣導(dǎo)線，其有效厚度不超過，有時(shí)可以使用Litz導(dǎo)線，各股之間在內(nèi)層和外層傳導(dǎo)所花費(fèi)的時(shí)間相同。趨緊效應(yīng)：集膚效應(yīng)是導(dǎo)線自身的漩渦電流所引起的。然而，如果臨近存在導(dǎo)體的話，由于這種原因也許會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的漩渦電流。在多繞組磁路系統(tǒng)中就是這種情況。趨緊效應(yīng)一般出現(xiàn)在多繞組變壓器中，因?yàn)槠溆泻艽蟮慕涣麟娏?，但是?duì)于電感器，此效應(yīng)同樣存在。所以，線圈層次之間，|H|增大，d/dt也增大，漩渦電流和損耗因而上升。故當(dāng)導(dǎo)體存在多層結(jié)構(gòu)時(shí)候，交流損耗也許比按集膚效應(yīng)計(jì)算的還要大，其他導(dǎo)體中的交變磁場所引起的損耗也要