电源世界充满套路——反激变压器绕组线的粗与细

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电源世界充满套路——反激变压器绕组线的粗与细 [复制链接]

作者：xkw1cn

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，三层绝缘的等等。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？

关于集肤效应

变压器线损非常复杂。这是线在EI磁芯中的状况：

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。
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
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。将图1劈为左右两半，我们就可以抽象成一个C型开口磁路（图2）：

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

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。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。

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线上感应磁场状况：

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
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。

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。