變壓器中磁性元件的損耗問題詳解

　　由圖可見，剩余損耗和B的大小無關，但隨頻率增大而增大。而磁滯損耗隨B的增加增大，渦流損耗則和頻率成線性變化。了解了這些就可知：在正激和橋式電源中，磁芯損耗著重考慮渦流損耗。在反激變壓器和儲能電感中，既要考慮渦流損耗又要考慮磁滯損耗，尤其是DCM方式工作的電源，磁滯損耗是第一位的。所以可以確定，做電源時第一點就是根據電源的工作頻率選取相應的磁芯材料。

　　下面我們開始來討論下變壓器的銅損。

　　變壓器的銅損即變壓器繞組的損耗，包含直流損耗與交流損耗。

　　直流損耗主要是因為繞變壓器的銅漆包線，對通過它的電流有一定的阻抗(Rdc)而引起的損耗。此電流指的是各個繞組電流波形的有效值。直流損耗跟電流大小的平方成正比。

　　相對來說，交流損耗就復雜得多，包含繞組的趨膚效應，臨近效應引起的損耗，同樣還包括各次諧波引起的損耗。

　　先說直流阻抗，形成原因上面說了。下面我們來分析怎樣減少直流損耗

　　首先，給出直流損耗計算公式：Pdc=(Irms)^2*Rdc

　　由上面的公式可見，對于電流有效值一定的情況下，只要降低繞組的直流等效電阻就可以降低繞組的直流損耗。

　　我們知道繞組的電阻與材質，長度，截面積甚至溫度(關系很小)等有關，那么我們就可以采用如下方法來降低繞組的直流損耗：

　　1、采用電阻率小的導體來繞制變壓器，一般采用銅漆包線，盡量不用銅包鋁漆包線或鋁漆包線

　　2、在變壓器窗口面積允許的情況下，盡量用大一點的等效截面積的漆包線(單根線不要超出穿透深度，后面會分析)

　　3、適當減少繞組的匝數(會增加鐵損)，慎用

　　先來看看集膚效應的定義：

　　集膚效應又叫趨膚效應，是指導體通過交流電流時，在導體截面中，存在邊緣部分電流密度大，中心部分電流密度小的現象。

　　肌膚效應產生的原理比較復雜，簡單的表述為：

　　如上圖，設流過導體的電流為i，方向如圖。根據右手法則， 則要產生m.m.f的磁場，并垂直電流方向，如圖的八個小圓圈就是進入與離開道題的磁力線。根據法拉第電磁感應，磁力線通過導體會產生渦流，方向如圖中8個小圓圈周圍的大圓圈方向所示。

　　由圖可知，渦流的方向加強了導體邊緣電流，抵消了導體中心的電流，這便是集膚效應產生的原理。

　　關于集膚效應，趙修科老師在《開關電源中的磁性元件》一書中有過詳細的論述

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