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反激变压器绕组线的粗与细

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xkw1cn
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  • 2011-4-11 11:51:00
同样功率和频率的反激变压器;各式各样,总离不开用漆包线等做成线圈;套在磁芯上,实现电-磁-电的连接。
变压器线有粗有细,多股绞合的;单根漆包的;三层绝缘的。。。无论如何;在现在的技术里;它们或多或少的寄生着电阻等非理想参数。它们在变压器里担当传递能量的同时;也在发热。
如果我们抛弃变压器实体外形;仅看绕的线,会发现,即便是同样参数的变压器;线的电流密度和工作频率一样;发热却大相径庭。
有人提出是集肤效应;还有人说是临近效应。。。
可现实有时和这些理论不完全一致。我们如何选择?希望大家多多指教。
youyoujiasu
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LV8
副总工程师
  • 2011-4-11 12:41:57
 
以常使用以下算法:
原边:dwp=1.13*√(Iprms/J) J为电流密度
次边:dwp=1.13*√(Io/J) J为电流密度
为了验证以上计算,再用电流趋肤深度计算核对:
^I=76.5/√(Fs*1000)
xkw1cn
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  • 2011-4-11 13:05:34
 
经典算法!
Boundin
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LV2
本网技师
  • 2011-5-21 12:51:59
 
    次边应该用输出电流的有效值吧,而不是直接用Iout
aninstone
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LV6
高级工程师
  • 2013-7-12 15:14:26
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经典啊
xkw1cn
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  • 2011-4-11 13:06:48
 
变压器线损非常复杂。这是线在EI磁芯中的状况:

xkw1cn
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  • 2011-4-11 13:10:14
 
红色是一、二次完全耦合的主磁路磁场分布。
土黄色是半耦合磁场分布。
两种蓝色是各自临近线间磁耦合分布。
由于磁路开了气隙,相对导磁率仅100左右,导致所有磁分量都因很大而不可忽略。
xkw1cn
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  • 2011-4-11 13:17:58
 
这样;变压器的线损主要包括了:
1)自身电阻性损耗 如二楼介绍的,损耗和流过电流及频率向关。
2)半耦合损耗 因耦合磁场穿过了导线而引起涡流损耗
3)临近磁损耗 临近线束磁场穿透导体而产生涡流损耗
4)临近场损耗 线束电场耦合电流损耗
周挺巧
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  • 2011-4-11 13:58:52
 
平常试验时感觉到这些现象都存在,只不过说不出道理来,坐下来好好学习下
zkybuaa
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LV8
副总工程师
  • 2011-4-12 08:25:46
 
许工对电磁很有研究阿~
xkw1cn
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  • 2011-4-12 09:13:02
 
脑袋被撞出若干个大包后;略有感悟。就在这里奉献给大家了。
请大家多多赐教啊!
liu223
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LV4
初级工程师
  • 2011-4-12 16:05:09
 
许工给大家讲讲电磁方面的知识吧
xkw1cn
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  • 2011-4-12 17:21:51
 
实在惭愧,我也是门外汉。
我也只是从一个使用者角度看这件事情。
xkw1cn
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  • 2011-4-11 15:59:27
 
设线中流过矢量电流为I,线圈匝数为N,空间磁阻为R
流过空间的磁感应强度T=IN/R
显然;铁芯磁路磁阻越大;空气回路磁阻不变时,铁芯回路里的磁感应强度相对越小;半耦合磁感应强度越大。
对于同一套绕组讲;半耦合磁分量增加,同时意味着自耦合(漏磁)分量也增加。
xkw1cn
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  • 2011-4-11 16:01:09
 
不知大家是否有这感觉,高漏感的变压器更容易发热?
xkw1cn
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  • 2011-4-11 16:55:15
 
将3楼图劈为左右两半,我们就可以抽象成一个C型开口磁路(图2):

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  • 2011-4-11 16:58:24
 
蓝色线流过电流后;产生1~6磁力线示磁场。
1为全耦合磁场
2为全耦合畸变磁场
3、4为半耦合磁场
5为弱耦合磁场
6为自耦合磁场
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  • 2011-4-12 17:27:07
 
从图中可以看出;弱耦合及半耦合磁场会在线上产生感应损耗。
XIAOTU80
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  • 2011-4-13 09:25:09
 
学习一下
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  • 2011-4-11 17:02:04
 
显然;每根磁力线回路是不同的。
6#只是自耦合,基本不产生损耗。它构成了变压器漏感的主要部分。
晶纲禅诗
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  • 2011-4-11 22:10:06
 
许工讲的真的很好!很多地方深有同感!
allen-leon
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  • 2011-4-12 17:39:30
 
看不太懂,没实践,没理论。
学习。。
ourliving
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LV3
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  • 2011-4-13 10:10:02
 
许大哥恕小弟愚钝还是看不懂啊,能不能系统的讲讲啊?
xkw1cn
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  • 2011-4-13 11:11:12
 
线上感应磁场状况:
xkw1cn
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  • 2011-4-13 17:19:17
 
线越细;感应涡流面越窄;回路电阻越大,反之电阻越小。
当涡流感应阻抗和辐射源阻抗匹配(模近似相等)时;线有最大涡流损耗。
这样;我们就可以大体得到这样一个结果:
1)感应阻抗小于源阻抗时;感应阻抗越小,损耗越低。
2)感应阻抗大于源阻抗时;感应阻抗越大,损耗越低
3)感应阻抗等于源阻抗时;感应损耗最大
xkw1cn
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  • 2011-4-13 17:22:10
 
线最大损耗值随频率、磁感应强度、变压器结构和线质量而变。
不适当的选择;可能最大化变压器损耗。
greendot
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总工程师
  • 2011-4-14 14:11:48
 
这本就是Maximum Power Transfer 定理。
这些阻抗会是纯阻性还是复阻性?
如何界定它们的大小?
xkw1cn
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  • 2011-4-14 15:42:28
 
实在惭愧,是复阻抗。
根据损耗和反射情况,感觉是线细;R份量相对大;反之X份量相对大些。
但是;我确实不知道如何定义和确定线和源在空间磁场中的复阻抗。Greendot老师是否能赐教?
greendot
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总工程师
  • 2011-4-15 17:44:47
 
赐教不敢当,其实我也不懂。
请问57楼的图出自何处?
xkw1cn
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  • 2011-4-17 01:00:32
 
经验值+我的想象
greendot
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总工程师
  • 2011-4-17 23:13:59
 
实在不太清楚这里讨论的线径-损耗关系,是指气隙引起的,还是邻近效应引起的涡流损耗?
57楼的曲线,好像跟一般的理解有别,可有实验数据支持?R/I的定义是?好奇为什么X轴用1/D而不用D?
xkw1cn
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  • 2011-4-18 15:28:35
 
线越细;集肤效应越小,1/D能在0~无穷大范围内描述这个特性。
不同线的截面积是不同的,需要用一个归一化的参数表达这个物理意义。一般;我们总喜欢用单位电流密度或相关量来表达这个物理量,记做I/S。不同綫径下的单位长度等效电阻记做R/S,那么;单位电流密度相同时的不同线的单位等效电阻就成了(R/S)/(I/S)。化简后就成了R/I了。
呆头鹅
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LV8
副总工程师
  • 2011-4-17 12:42:36
 
好像还和线间距离有关,距离越大,穿透导线的H越小,涡流感应也相应变小,涡流损耗越低
单从变压器的损耗而言,分离绕法比三明治绕法要低
何时感应阻抗等于源阻抗?如何判别?
xkw1cn
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  • 2011-4-14 16:11:37
 
如果线的电流和截面积不变,在一定频率下;计入集肤效应后的损耗算子R/I与线径关系为:(多线并联后,綫径缩小;而截面积不变。)
绿线是因集肤效应引起的损耗算子和綫径关系,黄线是綫径和涡流损耗关系。
注:涡流损耗被等量则算到线寄生串联电阻发热上。等效后的串联电阻会大于实际电阻。
xkw1cn
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  • 2011-4-14 16:16:11
 
我们发现;线不是越细越好;也不是越粗越好,它有个最佳工艺值,和最差工艺值。合理选择綫径;能比较的平衡损耗和工艺间的关系。
呆头鹅
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LV8
副总工程师
  • 2011-4-17 11:18:49
 
能不能举一个实例,讲解一下线径和损耗之间的关系,以及最大损耗点有可能出现在哪里
xkw1cn
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  • 2011-4-17 22:29:13
 
现在讨论的这点内容,只是初步讨论对变压器线径-损耗关系的第一阶段。除此外还有磁平衡及端头效应等等。
greendot
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总工程师
  • 2011-4-12 19:02:54
 
N*I/R是磁通量,除以面积才是B(Tesla)
"铁芯磁路磁阻越大...........半耦合磁感应强度越大......." 是否指磁心形状不变,μ变小,半耦合磁感越大?
xkw1cn
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  • 2011-4-12 23:17:48
 
是的。半耦合磁路和全耦合磁路是并联的。
greendot
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总工程师
  • 2011-4-13 13:49:19
 
如果半耦合磁路是指3楼图里土黄色的圈圈,那就不敢苟同了。
xkw1cn
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  • 2011-4-13 15:05:50
 
黄色耦合线是存在的。只是这个耦合线和损耗相关;也和输出感应电势联系。不同电阻率、直径和频率、场强下,耦合、损耗是不同的。
xkw1cn
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  • 2011-4-13 15:07:13
 
投影到一段线上的情况37楼示。
xkw1cn
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  • 2011-4-13 15:10:11
 
兰线不仅在线上感应出涡流损耗,同时;它出于感应曲面内,在轴向也感应出了电势。每一段轴向感应电势的叠加,就是绕组的总感应电势。
greendot
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总工程师
  • 2011-4-13 15:41:19
 
许老师不明白我的问题。
黄圈磁力线上的B,你好像是说:μ变小,B就变大。这个我不同意。
xkw1cn
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  • 2011-4-13 15:55:37
 
确切的说是份额或比例增加。
greendot
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总工程师
  • 2011-4-13 16:05:16
 
我却认为是:μ变小,B亦变小才对。这个可以用安倍定律来证明。
xkw1cn
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  • 2011-4-13 16:33:03
 
对于一个变压器;当气隙加大后,总电感量减小。在同一块电源板上;输出同样功率时,需要有更高的电流峰值。
这样;IN值上升了。由于处于线圈中、上段的半耦合磁路并未因气隙大小变化而改变,IN上升后,B值也上去了。
greendot
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总工程师
  • 2011-4-13 16:58:21
 
晕,原来你讲的μ是core+airgap的,而我讲的只是core的,风马牛了。
xkw1cn
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  • 2011-4-13 17:01:47
 
CORE里可是全耦合的磁场啊,airgap里是半耦合及漏耦合磁场。
greendot
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LV10
总工程师
  • 2011-4-13 17:09:14
 
我是见黄圈有部分是在core里的。
jimmmy1125
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LV8
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  • 2011-4-12 19:03:30
 
学习了。。
linlinlin018
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LV3
助理工程师
  • 2011-4-11 13:19:36
 
先留个号
小法
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  • 2011-4-11 14:05:12
 
围观学习。。。
luxgum
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  • 2011-4-11 15:18:09
 
关注
greendot
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  • 2011-4-11 15:31:17
 
坐听许老师论道。
X365323739
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本网技师
  • 2011-4-11 16:02:41
 
呵呵,我都是按1A的电流用0.5的线取的
xkw1cn
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  • 2011-4-11 16:20:05
 
在我的记忆当中;貌似大多数中功率电源可以这样用。两头功率或低压大电流;就不太灵了。
allen-leon
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  • 2011-4-13 08:35:00
 
低压大电流,取值有什么特别之处?
xkw1cn
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  • 2011-4-14 09:08:22
 
这是个非常严重的问题,可变压器结构及工作状况息息相关。
周挺巧
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  • 2011-4-13 09:09:33
 
呵呵 这样经验公式是能用,也方便.可惜了产品的总体性价比......
seducer
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  • 2011-4-11 16:41:02
 
听许老师讲课
jacklee1
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风铃
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shb123456
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powerQJ
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vgvhb
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zhi2016
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liangry2005
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sky3339
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xkw1cn
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  • 2011-4-15 10:24:48
 
各位大佬、老师、师兄师弟、师姐师妹们
谁能定量分析一下啊?光这点经验;实在太粗燥了。
给个指导吧?
youyoujiasu
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副总工程师
  • 2011-4-15 12:33:42
 
许工讲得太深入了,我只有学习的份
能否讲讲临近效应,这不懂
xkw1cn
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  • 2011-4-15 13:10:52
 
“临近效应”其实不神秘,大家都在用。它包括两部分内容:
磁临近效应和电场临近效应。
磁临近效应:
带电粒子在做定向流动时;会受到洛伦兹力的作用而使电流在线里的分布发生改变。同时;线束也会在电磁力的作用下发生机械运动等等。。。霍尔器件就是典型应用实例。电动自行车里就有这东东。
由于纯粹的磁场不会远距离发射,主要作用在相邻的物体上。
电场临近效应:
匝间、层间有电压存在,空间寄生的电容;在这电压下产生电流泵浦而增加附加损耗。
同样;纯粹的电场也是不能长距离发射的,只能作用在相邻物体上。

独立的电场、磁场耦合都是发生在有限近距离内,在开关电路的变压器里,一般同时存在。有时也统称近场效应。
ZB3674204
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禁止发言
  • 2011-4-15 22:51:35
 
对于Flyback变换器是否有邻近效应,一直有争议。但我认为反激式(三明治绕法)没有邻近效应,原因是其初次级电流不可能同时存在。
xkw1cn
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  • 2011-4-16 00:17:10
 
是否有临近效应和是否同时有电流是两件事情。
至少在同一绕组的临近两匝间就明显有磁临近作用。
jpx6395468
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高级工程师
  • 2011-4-16 16:01:31
 
同样的线径,同样的圈数,同样的绕法,什么都一样。绕出来的变压器效率相差天上地下!我很多次遇到这种情况。铜损真的是个大难题啊
ZB3674204
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禁止发言
  • 2011-4-16 17:30:54
 
1.我认为反激式变换器没有初次级之间的邻近效应(而正激式有初次级之间的邻近效应)?
2.对于同一绕组任何变换器(包括电感),你讲得没错,匝间是有邻近效近的
3.我想确认的是第1个问题。
ZB3674204
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禁止发言
  • 2011-4-16 22:09:52
 
我发现的问题:
1.邻近效应与趋肤效都是以正弦波作的研究
2.趋肤效应的基础是涡流,但计算涡流时同样用的是正弦波,会不太准确
我的问题:
mmf对初次级之间的邻近效应有效影响???
xkw1cn
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  • 2011-4-17 00:58:10
 
反激的开关沿上;一/二次间有临近效应。
greendot
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总工程师
  • 2011-4-17 23:22:18
 
反激变压器初次级之间是邻近效应的,任何时间都有,不独开关沿上。
comandos
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初级工程师
  • 2011-4-27 23:20:19
 
不明白。
反激原副边不同时流电流,邻近效应产生机理是什么?请大师释疑。
greendot
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  • 2011-4-28 13:38:05
 
一根携带高频电流的导线A,会导致邻近的另一根导线B上产生涡流损耗(不管B有无自带电流),这个现象就是邻近效应。

在反激里,尤其是副边有电流时(副边在最外层),如果线径选择不当,原边的涡流损耗是颇可观的。
grtang
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本网技师
  • 2011-6-4 16:14:57
 
在B的上面还有一条导线C,在导体B上产生的磁场与A相反,这样B导线还有涡流损耗吗?
xkw1cn
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  • 2011-6-4 22:15:42
 
只要线的中心不重合;就有磁场出现。
庞展
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  • 2011-6-6 08:44:47
 
这句话不了解,怎解?
xkw1cn
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  • 2011-6-6 15:06:42
 
手画个单根导线通电时的磁场分布就明白了。只有当两线完全重合;电流产生磁场才为零。
风铃
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高级工程师
  • 2011-4-18 15:14:54
 
期待许大师继续
demon
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  • 2011-4-19 21:46:11
 
好帖
决战
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  • 2011-4-26 19:08:27
 
学习了 嘿嘿 很给力。
决战
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  • 2011-4-29 13:08:22
 
读完大师的帖,说说我看完的想法,如果我要设计个变压器,相邻的绕组间用不同的线径,邻近效应损耗变小,可以这样理解吗?
xkw1cn
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  • 2011-4-29 22:33:41
 
决战
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副总工程师
  • 2011-5-11 15:44:35
 
呵呵。许工,可能我没说明白,我的意思是:在一个变压器里面我一般都选同一个线径的漆包线,按您说的岂不是邻近效应大?  是不是一般不考虑邻近效应,
xkw1cn
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  • 2011-5-11 16:08:50
 
临近效应都是相互的。同样规格漆包线;不会增加临近效应。
宁波-梦幻伊人
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  • 2011-5-21 15:25:12
 
分析的很好啊 学习了
mhzzz01
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  • 2011-12-16 13:04:36
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太好了 学习了
liu223
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  • 2011-5-24 14:27:46
 
好帖
庞展
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看的我都糊涂了。
xkw1cn
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  • 2011-6-6 15:11:01
 
清醒从糊涂开始至少你因发现问题而糊涂;最后终会因搞懂而清醒。
这比没问题强千万倍。
estyhj
  • estyhj
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  • 2011-10-12 01:23:04
 
关注。。。
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搬个凳子好好学习一下
zhaobao277
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啊,学习了~~
wuzhenwang
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云里雾里,一团迷糊
fairchild
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threetigher
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感谢许工的经典好贴!如果能够再讲讲铜皮、利兹线,那就全面了。
mhc
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初来的小白,先记下大师们讲的知识,等了解到这一步在慢慢消化。希望大师们继续啊
0796hezhilong
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