鐵耗和銅耗及其計算

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，而導線銅損耗遞增。由于引發(fā)損耗的原因復雜，損耗的數(shù)學模型復雜且不夠精確，實踐中，很難找

2、準最優(yōu)工作點，通過估算，接近這個理想的工作點，使得損耗在最佳工作點某個范圍。鐵耗開關電源磁芯一般要求：軟磁材料，具有低頻頑力磁滯損耗??；高磁導率勵磁電流??；高起始高磁導率磁靈敏度高；高電阻率渦流損耗小；高磁感應強度線圈匝數(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，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。在目前的開關工作頻率下，可以忽略。在研究磁芯損耗的時候，通常把上述損耗歸納成Steinmetz經(jīng)驗公式：Pc0磁芯單位體積損耗；損耗系數(shù)，與材料有關；f工作頻率；Bm最大工作磁通密度；、損耗指數(shù)；注意，Steinmetz經(jīng)驗公式表示的是正弦波電壓勵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開關電源，電壓波形往往并非正弦波。對于大功率開關電源，通常采用雙極性方波電壓，為了比較準確計算方波電壓磁芯損耗，并推導了方波平均電壓的對稱方波電壓產(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線中電流的熱效應在低頻時候，包括直流情況，繞組損耗僅僅由于導線中電阻引起，容易計算。當為直流的時候為頻

5、率上升時候，我們還要考慮更復雜的效應：集膚效應和趨緊效應。集膚效應：是導體的一種自屏蔽效應，由于高頻交流電產(chǎn)生的交變電磁場在導體內(nèi)感應產(chǎn)生了漩渦電流，高頻電磁場以及電流無法深入導體的內(nèi)部。當頻率很低的時候，d/dt很小，而頻率高時，d/dt很大。漩渦電流也就大。由于漩渦電流所產(chǎn)生的自屏蔽效應可以解釋為一個磁擴散的問題，磁場擴散到導體當中的過程。 W為導線有效寬度因此，我們要導體承載大的高頻電流的話，就要并列使用絕緣導線，其有效厚度不超過，有時可以使用Litz導線，各股之間在內(nèi)層和外層傳導所花費的時間相同。趨緊效應：集膚效應是導線自身的漩渦電流所引起的。然而，如果臨近存在導體的話，由于這種原因也許會產(chǎn)生更強的漩渦電流。在多繞組磁路系統(tǒng)中就是這種情況。趨緊效應一般出現(xiàn)在多繞組變壓器中，因為其有很大的交流電流，但是對于電感器，此效應同樣存在。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。故當導體存在多層結構時候，交流損耗也許比按集膚效應計算的還要大，其他導體中的交變磁場所引起的損耗也要