淺談變壓器的損耗

知道了磁場(chǎng)中的各個(gè)公式，接下來(lái)我們就去了解損耗：

在磁性元件中，無(wú)非主要就是兩種損耗：1. 鐵芯損耗。 2. 繞組損耗。

首先我們來(lái)了解一下鐵芯損耗：

磁芯損耗又包含兩種：

磁滯損耗(hysteresis loss)

渦流損耗(eddy current in core)

(一)磁滯損耗

磁滯損耗是鐵磁體等在反復(fù)磁化過(guò)程中因磁滯現(xiàn)象而消耗的能量。磁滯指鐵磁材料的磁性狀態(tài)變化時(shí)，磁化強(qiáng)度滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度，它的磁通密度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度 H之間呈現(xiàn)磁滯回線(xiàn)關(guān)系。經(jīng)一次循環(huán)，每單位體積鐵芯中的磁滯損耗正比于磁滯回線(xiàn)的面積。這部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，使設(shè)備升溫，效率降低，它是電氣設(shè)備中鐵損的組成部分，這在交流電機(jī)一類(lèi)設(shè)備中是不希望的。

來(lái)自百度。

我覺(jué)得百度這段定義還是比較容易理解。至于里面的物理原因就不去深究了。

圖一

我們知道energy

根據(jù)安培環(huán)路定律： H*Lm=N*i(t).

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：

V(t)= 其中λ為磁鏈(flux linkage)。其單位為weber-turn。

其中Φ 為磁通(flux)。單位為weber。

Φ =B*Ac。 其中Ac 是上圖的截面積，B是磁通密度(flux density)。

把i(t) 和 v(t)

帶入到 能量公式中：

約掉其中的參數(shù)，我們得到：

突然發(fā)現(xiàn)積分里面的參數(shù)都和B—H圖有關(guān)。積分外面的參數(shù)都是磁芯的物理參數(shù)。

(Lm：磁路的長(zhǎng)度)

圖二

積分里，實(shí)則為B-H圖的面積，這也是就是在前面說(shuō)的磁芯損耗和B-H的面積有關(guān)。

積分外，我們把Ac*Lm稱(chēng)為core volume。

(二)渦流

渦流：當(dāng)線(xiàn)圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，由于電磁感應(yīng)，附近的另一個(gè)線(xiàn)圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。實(shí)際上這個(gè)線(xiàn)圈附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。

上面是百度里的解釋?zhuān)抑幌胝f(shuō)，這個(gè)解釋和我們今天說(shuō)的磁芯里的渦流沒(méi)有任何關(guān)系。它只是解釋了在winding時(shí)，或者說(shuō)在導(dǎo)線(xiàn)里的渦流，不想多評(píng)價(jià)百度的解釋。我們這里所說(shuō)的是在磁芯里的渦流。

圖一：根據(jù)右手定則，從電流流過(guò)繞線(xiàn)的方向，可以確定磁場(chǎng)的方向?yàn)轫槙r(shí)針。 在右側(cè)的cross section area，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律(閉合線(xiàn)圈面積不變，改變磁場(chǎng)強(qiáng)度，磁通量也會(huì)改變)，再根據(jù)楞次定律，我們知道有一個(gè)逆時(shí)針的圈電流在右側(cè)截面處，產(chǎn)生反向的磁場(chǎng)來(lái)抑制這種變化。

由Maxwell方程可以直接導(dǎo)出渦流的大小，但是這里其實(shí)已經(jīng)很好理解了，大多數(shù)的磁芯都是導(dǎo)體，有電流在導(dǎo)體里，就會(huì)有 I^2*R. Maxwell方程說(shuō)明了產(chǎn)生電流的電場(chǎng)是由變化的磁場(chǎng)決定的，變化的磁場(chǎng)又是由變換的電流產(chǎn)生的。所以，渦流和f頻率有正比的關(guān)系。

(三)渦流損耗解決辦法

----層壓。

圖三

最容易理解的方法還是Maxwell方程

經(jīng)過(guò)層壓分片后，感生電流的路徑變小(l減小)，相應(yīng)的電流就會(huì)減少。

這樣也就減少了渦流。

看完這篇沒(méi)有解決不了的磁場(chǎng)問(wèn)題。。