變壓器功耗估算

主變壓器的功耗估算方法變壓器的功耗由銅損和鐵損組成，銅損比較容易估算出來(lái)，鐵損包括磁滯損耗、渦流損耗和殘留損耗。磁滯損耗可表示為JHBdB,渦流損耗可表示為(Pi*D*B*f)A2/6R(D為磁芯密度，R為電阻率)。殘留損耗由磁化延遲和磁矩共振等組成。前兩項(xiàng)占主要。(一)、銅損的估算(變壓器下面圖表)1、變壓器的銅損由初級(jí)繞組產(chǎn)生的銅損和次級(jí)繞組產(chǎn)生的銅損組成。根據(jù)電源的電性能已選定變壓器的磁芯是EER4242S，計(jì)算出Np/NsA/NsB=21Ts/3Ts/3Ts.初級(jí)采用1根利磁線(直徑0.1的線100根絞在一起)，次級(jí)采用0.16厚16mm寬的銅箔繞制各3Ts.； 13.143 利磁線1根3 利磁線1根21TsN11 : 17.180.16X16mm銅箔3TsN2B 11.12原理圖繞制圖2、 計(jì)算初級(jí)繞組的阻值。當(dāng)線徑小于2倍穿透深度時(shí)，可不考慮趨膚效應(yīng)，忽略交流阻值，直接用直流電阻計(jì)算。穿透深度^=66.1/"100K=0.21，用0.1的線制作，初次級(jí)層數(shù)都較少，鄰近效應(yīng)也暫忽略。查必恒公司骨架手冊(cè)page249，EER42的繞線空間內(nèi)圓直徑是18.4mm，外圓直徑是30mm，取平均值24.2mm,半徑是12.1mm.。也可用長(zhǎng)、寬等尺寸估算周長(zhǎng)。繞線平均周長(zhǎng)MLT=2*PI*R=2*3.14*12.1=76mm.1根利磁線相當(dāng)1根1.0的漆包線。(0.1*V100=1.0)，查1.0的線20度下阻值是209.5uR/cm.原邊繞組的阻值Rp=Np*(MLT*uR/cm)=21Ts*(76mm*209.5*10A-6)=0.0335R.原邊繞組的有效值電流為：Irms=(Pi/2)*Io/n=3.14/2*20A/(21/3)=4.5A3、 原邊繞組的銅損：Ppcu=IrmsA2*Rp=4.5AA2*0.0335R=0.678W.4、 計(jì)算次級(jí)繞組的阻值。Rs=n*p*L/S=6Ts*8.9R/m*76mm/(16mm*0.16mm)=0.0154R.(p為銅的電阻率)5、 副邊繞組的銅損：Pscu=IrmsA2*Rs=((20A/2)*V2*Pi)/4)a2*0.0154R=1.23W.6、 所以總的銅損為：Pcu=0?678+1?23=1?9W.

(二)、鐵損的估算1、 滿(mǎn)載正常工作時(shí)主路T1的ZB.Fr=1/(2*PiV(L*C))=1/2*3.14*SQRT((35uH~45uH)*104nF)=90KHz~100KHz。取100k計(jì)算?！鰾=(Vo*n)*D/Fr*Np*Ae=28.5V*(21Ts/3Ts)*(0.5/100KHz)/21*235mm”2=0.225T<0.5T<H三象限雙向勵(lì)磁，LLC諧振Br很小設(shè)為0.01，磁芯溫度100度單象限時(shí)Bs=^B=0.10T。2、 首先采用圖表法。公司磁芯主要是PL-7和PC40的材料，查T(mén)DKPC40溫度與磁芯損耗關(guān)系圖表見(jiàn)下面。在100KHz/200mT的圖中100度時(shí)PC40的coreloss約為420KW/mA3,對(duì)于工作于第一象限的正激式電路可以直接這樣算：查EER4242磁芯的體積Ve=17600mmA3,Wtfe=80g=0.08Kg鐵損Pfe=Ve*(KW/mA3)=17600mmA3*420KW/mA3=7.392W<8W,但對(duì)于LLC諧振電路，實(shí)際Bs只有0.T，資料中在100KHz只有200mT和300mT的曲線圖，無(wú)法查到100mT的圖表。假設(shè)單極性時(shí)KW/mA3=100(肯定遠(yuǎn)小于420KW/mA3的一半)，貝Pfe=2倍*17600mmA3*100KW/mA3=3.5W(雙極性勵(lì)磁要剩2)。PcvTEMPERATUREDEPENDENCECHARACTERISTICS(Typical)20 40 60 80 100 120WTemperature(^C)oooooooooo20 40 60 80 100 120WTemperature(^C)oooooooooooooooooooo0987654321SO-EOOCorefactor Clmiimr10,533Effectivemagneticpathlengthmm97.0Effectivecross-sectionalareaAemm2182EffectivecorevolumeVemm317600Cross-sectionalcenterlegareaAcp179Minimumcross-sectionalareaAcpmin.172Cross-sectionalwincingareaofcoreAcw275Weight(approx.)g80ParameterPartNo.AL-value(nH/'N2)Coreloss[W)atICXTC100kHz,200mT Calculatedoutputpower(forwardconvertermode)PC40EE42f42f15-Z4700125%(1kHz;0.5mA?7050min.(100kHz,200mT)8.0max.419W[100kHzlNllimitvs.Al-valueforPC40EE42/42/15gappedcore(Typical)AL-valuevs.AirgaplengthforPC40EE42/42/15core(Typical)Temperaturerisevs.TotallossforEE42^42/15core(Typical)(Ambienttemperature:25C)102 103AL-value(nH/N2)Note:Nllimitsfiowsthepointtheexcitingcurrentis20%Nllimitvs.Al-valueforPC40EE42/42/15gappedcore(Typical)AL-valuevs.AirgaplengthforPC40EE42/42/15core(Typical)Temperaturerisevs.TotallossforEE42^42/15core(Typical)(Ambienttemperature:25C)102 103AL-value(nH/N2)Note:Nllimitsfiowsthepointtheexcitingcurrentis20%and40%awayfromitsextended^nesrparf.Airgaplength(mm)Measuringconditions*Coil:&0.352UEW100Ts■Frequency:1kHz,Leve/:0.5mANote:ThetemperatureriseismeasuredintheroomwhosetemperatureandhumicfityareMdto25*Cand45(%)RH..respectiveiy.(approx.40Q＞：300x30Qcm)3、采用AP法計(jì)算。采用AP法可以直接用公式Pfe=K*FsAm*^BAn計(jì)算。其中K、m、n都是系數(shù)，主要與線徑、繞組數(shù)、材質(zhì)、工作頻率、B值等有關(guān)。由于變壓器廠家考慮到商業(yè)利益，一般地保密K、m、n值，很少直接同時(shí)給出曲線圖和表達(dá)式。通過(guò)查閱大量資料，可以取經(jīng)驗(yàn)值，一般地m約1.2-2.8,常取1.5,n約2.2-3.0,常取2.7。K值與材質(zhì)和工作頻率有關(guān)，一般在0.07-0.3,100KHz時(shí)，資料上常取0.15左右。現(xiàn)找到一份Ferroxcube公司的資料，有表達(dá)式，主講是平面變壓器，見(jiàn)附件的第4頁(yè)。plandesi.pdfPw=5,尸.Ty2玲 [3]=CgC丁尸,BpLferritef(kHz)Cmx y^2ctlct03C3020400了.13.*1.423.023.65.IO"46.65.IO24100-200了.13.ICT，1.423.024.薩6.8.1時(shí)3.83C9020-2003.2.1(T31.462.751.65.10^3.1.IO22.453C9420-200237.IO31.462.751.65.10^3.1.IO22.45200-4002.1O-32.62.751.65.10"43.1.IO'22.453F3100-3000.25.IO31.632.450.79.10^1.05.1021.26300-5002.1O-51.82.50.77.10^1.05.10-21.28500-10003.6.*2.42.250.67.IO"40.81.IO'21.143F4500-100012.1CH1.752.90.95.10^1.1.io-21.151000-30001.1.io-112.82.40.34.10^0.01.10-20.67Dible1：Fitparamete}astocalcuLitethepotuerlossdensityAP法因?yàn)榭紤]的因素很多，我們只能估算。單位重量鐵損：W/g=K*FsAm*/BAn=0.15*(100*1000)A1.5*(0.10)A2.7=0.15*31622776*0.00758=36W/KgPfe=W/g的Pfe*W