一般常說(shuō)的變壓器包含銅損和鐵損,其中銅損又包含直流損耗,交流損耗,鐵損包含渦流損耗和遲滯損耗,希望有經(jīng)驗(yàn)的高手能夠針對(duì)這些損耗的計(jì)算和分析方法系統(tǒng)的介紹一下.

好話題,斑竹請(qǐng)先發(fā)表高見(jiàn)啊.

話題應(yīng)該算好,可是我現(xiàn)在被這些東西搞暈了, 你也別閑著,發(fā)表發(fā)表呀.
1. 一般而言,鐵損可以根據(jù)datasheet提供的損耗曲線來(lái)進(jìn)行估算,而供應(yīng)商給的損耗曲線針對(duì)的是雙極性的應(yīng)用,因此在單極性應(yīng)用中,同樣的損耗可以deltaB加倍來(lái)使用.因?yàn)橛星€可尋,其損耗不難獲得(曲線作假的不算,呵呵).
2. 銅損的計(jì)算相對(duì)比較復(fù)雜,一般的做法是計(jì)算繞組的直流電流和交流電流,直流電阻和交流電阻分別求損耗再加總,其中直流電阻和直流電流都不難計(jì)算,個(gè)人認(rèn)為難點(diǎn)在于交流電阻的計(jì)算上.
另外,對(duì)于開(kāi)關(guān)電源的方波電流,這樣的計(jì)算方法是不是合理?好像沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)有關(guān)的論證?

直流電阻的計(jì)算Rdc=電阻率*繞線長(zhǎng)度/導(dǎo)線的截面積, 需要注意的是銅的電阻率會(huì)隨著溫度的改變而改變,由于一般的變壓器設(shè)計(jì)其工作溫度都接近100度(最惡劣環(huán)境),因此以100度的電阻率來(lái)進(jìn)行損耗計(jì)算更接近實(shí)際應(yīng)用.

看的人不少,怎么沒(méi)有發(fā)言?難道大家對(duì)這個(gè)都沒(méi)有興趣?

那你繼續(xù)呀.

我也是來(lái)請(qǐng)教的,懂一點(diǎn)的來(lái)說(shuō)說(shuō)噻,知道多少就說(shuō)多少啊

開(kāi)這個(gè)討論話題本來(lái)是想跟大家學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)的,既然大家都沒(méi)有興趣就罷了,讓它沉吧!

不要沉呀,本來(lái)這東東的理論書(shū)本上都講得不少,實(shí)際應(yīng)用上會(huì)有出入,你上面已概括了一下,不知你那里搞昏了呢? (不好意思的問(wèn))

舉個(gè)例子,如果一個(gè)4圈的繞組,工作于70KHz的頻率,0.25的duty, 正激,輸出電流30A,用0.65的銅線8根可以繞一層繞完,如果換5mil*24mm(或者7mil的)的銅皮就需要4層,這樣比較起來(lái)哪一種的損耗更大?如何計(jì)算其損耗?

這要用Dowell 及Ferreira 等人的鄰近效應(yīng)曲線來(lái)估算了,銅皮的Fr接近1,而銅線在2左右,更精確的要用FEM來(lái)求解了.

實(shí)際上用銅線和銅皮看不出效率的差異,但是銅線的實(shí)驗(yàn)溫升比較低,這好像有點(diǎn)不通啊.
還有依照DC損耗和AC損耗的總和計(jì)算方法,如果二次的繞組不變,減少一次的圈數(shù),duty減小應(yīng)該是要減低變壓器的銅損耗,可實(shí)驗(yàn)上duty減小溫生反而更高,又該如何理解?
當(dāng)然,試驗(yàn)中用的是同樣的風(fēng)冷條件.

Dowell的分析是有很多假設(shè)的,兩種繞法的Fr是不是相差一倍很難說(shuō)準(zhǔn),還有一層銅線跟4層銅皮的散熱效果好像不一樣,在風(fēng)冷情況下,前者會(huì)不會(huì)好些? 量度溫度的誤差是否有別?
初級(jí)圈數(shù)和D減小,有效值電流應(yīng)該會(huì)增加,溫升自然更高.

就因?yàn)橛兄@許多的變數(shù),才有討論變壓器的必要啊.
D減少對(duì)于正激來(lái)說(shuō)有效電流Irms=Io*D^0.5應(yīng)該減小,為何是增加呢?
今天特意翻了翻趙老師的磁性元件分冊(cè),發(fā)現(xiàn)P86對(duì)于線徑的選取用的是交流電流的有效值而不是總電流有效值,不知道是筆誤還是另有玄機(jī)?

其實(shí)我對(duì)用平均直流和有效交流來(lái)計(jì)算損耗一直有存疑,比如以一個(gè)Ipk=4A,D=0.25的電流,在1歐姆電阻上產(chǎn)生的功耗來(lái)看:
Iav是1A,如果用平均電流則P=1*1*1=1W; 如果用有效電流則P=4*0.25^0.5=2W; 如果用脈沖電流來(lái)算則P=4*4*1*0.25=4W, 這個(gè)結(jié)果差異顯然太大了,不知道QAZ兄對(duì)這個(gè)有什么看法?

是啊,變壓器是個(gè)頗堪玩味的東西,弄不清摸不透的地方多著呢.
假設(shè)電流是矩形的,那么Io=Ipk*D,Irms=Ipk*√D ,即Irms=Io/√D,因?yàn)镮o 不變,D小了,Irms便大了.另外磁心的渦流損跟(dB/dt)^2有關(guān),現(xiàn)在dt小了,鐵損可能也增大了.(注:這里Io是輸入電流)
你的例子推的有點(diǎn)不對(duì),一方面不能用平均電流來(lái)計(jì)(這道理很明顯),二方面Irms才是=4*√0.25, 所以P=Irms^2=4W ,跟你的脈沖方法一致.

趙老師的書(shū)里,線徑的選取用的是總電流有效值,是你看錯(cuò)啦.

因?yàn)槭钦?yīng)用,D通常選擇是小于0.5(這個(gè)跟趨勢(shì)無(wú)關(guān)),如果D從0.25變0.2,則D^0.5應(yīng)該從0.5變0.447,RMS將減小到原來(lái)的89.5%,為什么Irms會(huì)變大?
鐵損當(dāng)然有增大的可能,但是還是覺(jué)得銅線的溫度應(yīng)該隨銅損的減小而降低,與試驗(yàn)結(jié)果不符合.
我的例子Irms造成的損耗確實(shí)算錯(cuò)了,太大意了,呵呵.
趙老師的書(shū)例3算導(dǎo)線截面積用的是10A, 而總有效電流是14A吧?看以下摘錄.
1139196375.pdf

又看了一下,“那么Io=Ipk*D,Irms=Ipk*√D ,即Irms=Io/√D”你的計(jì)算為什么變除了?正激里面Io和Ipk不是應(yīng)該用同一個(gè)電流嗎(一般deltaI很小?)?否則前面的計(jì)算也不成立了啊,我認(rèn)為你前面那個(gè)Io應(yīng)該是變壓器副邊的電流Is,而Ipk就是Io才合理.

你看我的推導(dǎo),Irms是Io除以√D呀,所以你的例子應(yīng)該大了12%才對(duì),銅銅損就大了25%..(注:這里Io是輸入電流)

明顯地趙書(shū)p79與p86有矛盾,p79是錯(cuò)的吧,難道直流分量不造成損耗.

呵,Io是平均輸出或輸入電流,我不是說(shuō)Io 不變嗎,是恒定功率的情況.不好意思,我以為你會(huì)意了.(再弄清:如果輸入功率是100W,輸入電壓是100V,那Io 便是1A,并不是電流脈沖的斜坡中點(diǎn))

昏了,我手上有兩個(gè)版本的,上面的附件一本在P79另一本在P86,對(duì)應(yīng)上面附件的那本P86沒(méi)有設(shè)計(jì)舉例呀.
我也覺(jué)得用Iac來(lái)計(jì)算線徑是不適當(dāng)?shù)?

所以Irms=Io*√D?我得算算,有點(diǎn)糊涂了.

好像沒(méi)什么問(wèn)題呀,呵呵.

你那4圈銅皮的故事,有沒(méi)有用 MagDesigner或Pexprt來(lái)玩玩過(guò)?

沒(méi)有呢,Pexprt不能玩多組的吧?我做實(shí)驗(yàn)用的是ATX的電源,ERL35的變壓器,Pexprt找不到ERL35或者EER35等同的變壓器模型,不會(huì)玩,呵呵.
MD我一直玩不了.

都是網(wǎng)絡(luò)惹的禍,我在講輸出,而你講的是輸入,難怪會(huì)覺(jué)得怪怪的了,哈哈.
如果Io用平均值來(lái)看的話,你的Ipk就是斜坡的中點(diǎn)了,好像你的推理也沒(méi)什么問(wèn)題,不過(guò)Ipk也應(yīng)該是不變的,到底問(wèn)題出在哪里?

Io可以是輸入,也可以是輸出平均電流,對(duì)我們的分析沒(méi)有分別,無(wú)論考慮的是原邊副邊,結(jié)果都一樣.
Ipk變呀,Ipk=Io/D,D變,Ipk為什么不變? (注:這里Io是輸入電流)

Ipk如果定義為斜坡的中點(diǎn), 在二次側(cè)是不會(huì)變的,它就是輸出電流Io啊.
對(duì)于二次繞組,Iav跟D是正比例的關(guān)系,D減小則Iav減小,但是一次的Iav是不會(huì)變的而Ipk是會(huì)變的,所以應(yīng)該分開(kāi)討論才比較合理.

副邊的電流脈沖波形跟原邊的一樣呀 (除了幅度外),所以副邊的Ipk也是變的,而且不等於輸出電流Io,Io是儲(chǔ)能電感后的電流,不是副邊的電流.
因?yàn)閮蛇叢ㄐ我粯?就不用分開(kāi)分析了

不一樣啊,原邊的是副邊除以匝比得到的,所以原邊會(huì)變而副邊不會(huì)變啊.
副邊的Ipk跟輸出電流Io的大小是一樣的,你畫個(gè)波形看看如何?

你是對(duì)的,我也糊涂了,忘了是不變的功率,所以原邊Iprms=Iin/√D ,副邊Isrms=Iout*√D,同意不?