看版主讲解电源效率的磁性元件损耗
密度变化范围更宽,引起铁损的增加。所以,需要谨慎考虑使用。
网友jepsun:
冰老师:用铜包铝的线怎么样?
答:用铜包铝线的话,同样线径的漆包线,直流阻抗会增加,发热更大。交流损耗包含很多方面,如漏感与层间电容的振荡引起的损耗,布线杂散电感与杂散电容引起的损耗等等,但最主要的就是集肤效应与临近效应引起的损耗。
先来看看集肤效应的定义:
集肤效应又叫趋肤效应,是指导体通过交流电流时,在导体截面中,存在边缘部分电流密度大,中心部分电流密度小的现象。
肌肤效应产生的原理比较复杂,简单的表述为:
如上图,设流过导体的电流为i,方向如图。根据右手法则, 则要产生m.m.f的磁场,并垂直电流方向,如图的八个小圆圈就是进入与离开道题的磁力线。根据法拉第电磁感应,磁力线通过导体会产生涡流,方向如图中8个小圆圈周围的大圆圈方向所示。
由图可知,涡流的方向加强了导体边缘电流,抵消了导体中心的电流,这便是集肤效应产生的原理。
关于集肤效应,赵修科老师在《开关电源中的磁性元件》一书中有过详细的论述
在这里再引入一个名词:穿透深度
定义:当导通流过高频电流时,由于趋肤效应导致电流从导通表层流过,此表层的厚度称为穿透深度或趋肤深度,用“Δ”表示。需要说明的是穿透深度指的是导体的半径。穿透深度跟工作温度,导体的电阻率,导体的相对磁导率以及频率等因素有关。
其计算公式为:
Δ=65.5/√f(mm) 20℃
Δ=76.5/√f(mm) 100℃
公式我就不推导了,有兴趣可以参阅相关资料。
由上面的公式不难看出,工作频率越高,导线的穿透深度就越低,所以广大工程师在设计变压器的时候,一定要考虑频率对导线的穿透深度影响。
网友wsh5106:
请教:关于集肤效应的解释~
赵老师书里的如楼主帖出的,方向是以电流增大为例的吧,如果按赵老师上面的解释,电流变小的时候,会得出相反的结论!而且上面的解释,好像没有与频率高低联系起来吧~对于这个的理解,我一直有这疑问,望指教~
答:兄弟,你的理解有误。
电流减少,但电流的方向还是不变的,所以产生的磁场方向还是不变的;这里只是解释了集肤效应产生的原理,所以没有提频率的影响,我是这样理解的:频率越高,那么电流变化率越大,就意味着产生磁场强度越强,也就是说产生的涡流对中心的电流阻碍作用就越大,所以就有了一个穿透深度的问题。临近效应
定义:
当两个相邻导体流过方向相反的电流时,相互之间会产生磁动势,而磁动势在对方的导体中会产生涡流,此涡流导致导体相互靠近的地方电流加强,而相互远离的地方电流减弱。
由上图可知,临近效应导致导体有部分流过的电流小甚至不流过电流,而有一部分流过的电流则很大,这个会引起很大的热损耗,在导线较粗的情况下尤为明显。实践证明,临近效应跟绕线的层数密切相关,临近效应随绕线层数的增加呈指数规律增加。
关于临近效应的产生原理,赵修科老师有非常详细与精彩的分析
网友roc19850:我是新手,我提几个菜鸟问题!请教了。
1.变压器绕法有几种啊?哪种相对好?譬如漏感和耦合方面。
2.变压器一般温度小于85度最好吗?高几度会怎么样?
3.功率多大选择多大的磁芯,是根据什么?还是靠经验来选择的?
答:1、变压器的绕法有无数种,那种相对较好也无法回答,因为变压器结构,电路拓扑不同,所采用的绕法也会不相同。
2、磁芯的最佳工作温度为80-110度,你可以根据结构与散热条件来等因素来设定磁芯的温度,不过实际的工作稳定往往不是某几个因素能决定的。
3。关于选择磁芯,可以根据AP法来计算。当然还有许多因素共同决定的,比如结构尺寸,散热条件,电路拓扑,成本,温升要求,效率,输出电压的路数,输入输出电压电流的大小……。
总之这些不是一句话能说清楚的,选择合适的磁芯,需要丰富的理论与实际工程经验。
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