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1、1,載流導(dǎo)體單圓導(dǎo)線直流磁場,,,,,,導(dǎo)體內(nèi)磁場,導(dǎo)體外磁場,兩根導(dǎo)體外磁場,,,,,,,,,,,,I,H,x,0,2,氣隙磁芯線圈磁場,,,,,,,,,x,H,0,l,,,,,,,,,lav,,lg,,因?yàn)?忽略磁芯磁壓降,,,x,,,a,氣隙磁場強(qiáng)度,,,3,高頻電流流過單導(dǎo)線時(shí)集膚效應(yīng),高頻電流流過導(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，中心電流密度小集膚效應(yīng)。 集膚深度：,,,,,,,,,,,,,,,,,J,0.368,1.000,,,,20度和100度銅導(dǎo)線分別為,,,,,,4,集膚效應(yīng)的結(jié)果,減少了導(dǎo)體有效截面積，導(dǎo)線
2、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,5,變壓器的漏感概念,,,,,,,,,,,,,,a,b,c,,l,H,x,,H1,,,磁場存儲能量,,磁場也可以表示為,,或,,,,,,x,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)
3、 (g) 平面磁芯,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,,,,,,,,,,,,,,,,,IA,IA,IB,IB,B,A,B,A,電流趨向內(nèi)表面,電流趨向外表面,8,多層線圈的臨近效應(yīng),,,,,,,,,,,,H,x,,H1,,,,,,,,,,,,,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,,,,,,,,,,,電流趨向內(nèi)表面,,第一層在內(nèi)表面流通，第二層導(dǎo)線中間沒有電流，也沒有磁場，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，,9,根據(jù)集膚深度第一層交流電阻為Rac1=FR1 Rdc 交流損耗,
4、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),10,h=0.86d,直徑d的圓導(dǎo)線,銅帶,帶厚D,層數(shù)p,Dowell曲線,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2 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。,12,線圈設(shè)計(jì)舉例：初級電流中值Ia20A，占空度為D0.5，工作頻率為90kH
5、z，共10匝。磁芯窗口寬度l=24mm.選擇導(dǎo)線尺寸。,,,,,,,,Ton,T,,,Ia,,,,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：單股圓導(dǎo)線，2多股線，利茲線和銅帶，希望最小的銅損耗。,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0.254mm。,Q5.7、單層，由Dowell曲線查得FR5.7,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<2 =0.508m
6、m。我們采用d=0.47mm,,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44，4層和計(jì)算出Q1.38，從Dowell曲線查得FR8。,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：0.18100，相當(dāng)于1010， 10層，Q0.57,查得FR1.9。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。,15,選擇銅帶：采用寬度b=20mm ，厚0.125mm ，10匝 即10層。 Q0.125/0.254=0.5查得FR1.7,如果取厚度0.1
7、mm，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。如果將初級分成兩段，將次級夾在中間，相當(dāng)于5層， FR1.2如果前面的利茲線，500.18,將次級夾在中間，相當(dāng)于7層， Q0.57，F(xiàn)R1.6,16,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,17,被動(dòng)損耗 1.電磁屏蔽 /3 2.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.避開氣隙；d.反激變壓器；交流濾波電感,,,,,N11 N21 N22 N12,18,線圈絕緣：Tmax有7個(gè)等級 Y95 ,A105 ,E120 ,B130 ,F155 ,H180 ,C180,溫升： T=Tmax-Ta 溫升測量：電阻法 熱電偶法,熱阻： Rth T/P 這里PPcPw,或,19,C 繞法,線圈電容,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Z 繞法,分段繞法,階梯繞法,,,,
開關(guān)電源變壓器繞組線圈.ppt
