開(kāi)關(guān)電源變壓器繞組線圈

開(kāi)關(guān)電源變壓器繞組線圈第1頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2氣隙磁芯線圈磁場(chǎng)xH0llavlg因?yàn)楹雎源判敬艍航祒a氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度第2頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3高頻電流流過(guò)單導(dǎo)線時(shí)集膚效應(yīng)高頻電流流過(guò)導(dǎo)體，電流產(chǎn)生的高頻交變磁通在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生高頻渦流，使得導(dǎo)體內(nèi)從中心到外表電流分布不均，表面電流密度大，中心電流密度?。w效應(yīng)。集膚深度：J0.3681.000Δ20度和100度銅導(dǎo)線Δ分別為第3頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4集膚效應(yīng)的結(jié)果減少了導(dǎo)體有效截面積，導(dǎo)線電阻增大，增加了交流損耗。以圓導(dǎo)線為例，交流電阻增加的倍數(shù)：低頻時(shí)，F(xiàn)R近似等于1,導(dǎo)線損耗為I－電流有效值；高頻時(shí)導(dǎo)線損耗：

Idc－電流平均值，即直流分量；

－交流分量電流有效值；Rac=RdcFR第4頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5變壓器的漏感概念abclHxH1磁場(chǎng)存儲(chǔ)能量磁場(chǎng)也可以表示為或x第5頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6減少漏感的措施較少的匝數(shù)N，寬窗口l，較小窗口高度。分段線圈，‘三明治’安排。但有限制。(a)(b)(c)(d)普通磁芯(e)(f)(g)平面磁芯第6頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7相鄰高頻線圈中的渦流－臨近效應(yīng)相反方向電流相同方向電流IAIAIBIBφBφAφBφA電流趨向內(nèi)表面電流趨向外表面第7頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8多層線圈的臨近效應(yīng)HxH1++++++++++++++++電流趨向內(nèi)表面第一層在內(nèi)表面流通，第二層導(dǎo)線中間沒(méi)有電流，也沒(méi)有磁場(chǎng)，因此在第二層外表面必須與第一層內(nèi)表面相同電流的渦流，因此第二層內(nèi)表面兩倍外表面電流。如果有第三層，……第8頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9根據(jù)集膚深度第一層交流電阻為Rac1=FR1Rdc交流損耗第二層交流電阻：FR2=5第二層交流損耗多層中損耗與電流平方成正比，相當(dāng)于電阻增加。第n層為n層線圈總交流電阻增加的倍數(shù)第9頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月10h=0.86d直徑d的圓導(dǎo)線銅帶帶厚D層數(shù)pDowell曲線第10頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月11減少交流電阻方法減少層數(shù)：采用分段交錯(cuò)繞。與減少漏感是一致的。采用多股絞線－利茲線。但是多股絞線的單股直徑僅小于2Δ是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。當(dāng)采用利茲線或銅帶時(shí)，一般應(yīng)當(dāng)做到FR接近1.6就可以了。Dowell曲線是正弦波電流結(jié)果，開(kāi)關(guān)電源中非正弦高頻電流引起的損耗更大。工程上只是近似計(jì)算，最終由溫升決定。第11頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月12線圈設(shè)計(jì)舉例：

初級(jí)電流中值Ia＝20A，占空度為D＝0.5，工作頻率為90kHz，共10匝。磁芯窗口寬度l=24mm.選擇導(dǎo)線尺寸。

TonTIa

直流分量Idc=DIa=10A總有效值I＝

交流分量選擇電流密度j=4A/mm2，需要的導(dǎo)線截面積

根據(jù)導(dǎo)線截面積，導(dǎo)線有多種選擇：?jiǎn)喂蓤A導(dǎo)線，2Δ多股線，利茲線和銅帶，希望最小的銅損耗。第12頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13采用單股圓導(dǎo)線，裸線直徑d=1.8mm,帶漆直徑d=1.92mm,90kHz集膚深度Δ＝0.254mm。Q＝5.7、單層，由Dowell曲線查得FR＝5.7,即交流電阻比直流電阻大5.7倍。前面計(jì)算直流分量與交流分量相等，交流電阻比直流大5.7倍，交流損耗太大，不能接受，試試采用d<2Δ=0.508mm。我們采用d=0.47mm第13頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月14直徑d=0.47mm的圓導(dǎo)線，截面積A=0.159mm2，2.5mm2需要約16股，絞線。16股絞線相當(dāng)于4×4，4層和計(jì)算出Q＝1.38，從Dowell曲線查得FR＝8。比單股交流電阻還大。層數(shù)增加交流電阻增加，比面積增加使得電阻減少影響更大。選擇利茲線：0.18×100，相當(dāng)于10×10，10層，Q＝0.57,查得FR＝1.9。這比16股好多了，但還比較大，有兩個(gè)辦法：選擇單股更細(xì)的導(dǎo)線，或股數(shù)更多的更細(xì)導(dǎo)線。第14頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月15選擇銅帶：

采用寬度b=20mm，厚0.125mm，10匝

即10層。Q＝0.125/0.254=0.5查得FR＝1.7,如果取厚度0.1mm，直流電阻增加20%，Q由0.5減少到0.4,FR由1.7減少到1.3，交流電阻減少24%。本例中交流分量有效值與直流相等，總損耗下降，體積也減少。

如果將初級(jí)分成兩段，將次級(jí)夾在中間，相當(dāng)于5層，F(xiàn)R＝1.2

如果前面的利茲線，50×0.18,將次級(jí)夾在中間，相當(dāng)于7層，Q＝0.57，F(xiàn)R＝1.6

第15頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月16線圈損耗線圈的交流損耗與直流損耗

直流電阻交流電阻直流損耗交流損耗線圈損耗第16頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月17被動(dòng)損耗1.電磁屏蔽Δ/32.不工作線圈合理安排線圈3.外屏蔽中柱氣隙4.氣隙邊緣磁通a.分段氣隙；b.磁粉芯氣隙；c.避開(kāi)氣隙；d.反激變壓器；交流濾波電感N11N21N22N12第17頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月18線圈絕緣：Tmax有7個(gè)等級(jí)Y－95℃,A－105℃,E－120℃,B－130℃,F－155℃,H－180℃,C－>180℃

溫升：ΔT=Tmax-Ta溫升測(cè)量：