一般常說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,希望有經驗的高手能夠針對這些損耗的計算和分析方法系統的介紹一下.

好話題,斑竹請先發表高見啊.

話題應該算好,可是我現在被這些東西搞暈了, 你也別閑著,發表發表呀.
1. 一般而言,鐵損可以根據datasheet提供的損耗曲線來進行估算,而供應商給的損耗曲線針對的是雙極性的應用,因此在單極性應用中,同樣的損耗可以deltaB加倍來使用.因為有曲線可尋,其損耗不難獲得(曲線作假的不算,呵呵).
2. 銅損的計算相對比較復雜,一般的做法是計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算,個人認為難點在于交流電阻的計算上.
另外,對于開關電源的方波電流,這樣的計算方法是不是合理?好像沒有見到過有關的論證?

直流電阻的計算Rdc=電阻率*繞線長度/導線的截面積, 需要注意的是銅的電阻率會隨著溫度的改變而改變,由于一般的變壓器設計其工作溫度都接近100度(最惡劣環境),因此以100度的電阻率來進行損耗計算更接近實際應用.

看的人不少,怎么沒有發言?難道大家對這個都沒有興趣?

那你繼續呀.

我也是來請教的,懂一點的來說說噻,知道多少就說多少啊

開這個討論話題本來是想跟大家學習學習的,既然大家都沒有興趣就罷了,讓它沉吧!

不要沉呀,本來這東東的理論書本上都講得不少,實際應用上會有出入,你上面已概括了一下,不知你那里搞昏了呢? (不好意思的問)

舉個例子,如果一個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,這樣比較起來哪一種的損耗更大?如何計算其損耗?

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

實際上用銅線和銅皮看不出效率的差異,但是銅線的實驗溫升比較低,這好像有點不通啊.
還有依照DC損耗和AC損耗的總和計算方法,如果二次的繞組不變,減少一次的圈數,duty減小應該是要減低變壓器的銅損耗,可實驗上duty減小溫生反而更高,又該如何理解?
當然,試驗中用的是同樣的風冷條件.

Dowell的分析是有很多假設的,兩種繞法的Fr是不是相差一倍很難說準,還有一層銅線跟4層銅皮的散熱效果好像不一樣,在風冷情況下,前者會不會好些? 量度溫度的誤差是否有別?
初級圈數和D減小,有效值電流應該會增加,溫升自然更高.

就因為有著這許多的變數,才有討論變壓器的必要啊.
D減少對于正激來說有效電流Irms=Io*D^0.5應該減小,為何是增加呢?
今天特意翻了翻趙老師的磁性元件分冊,發現P86對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?

其實我對用平均直流和有效交流來計算損耗一直有存疑,比如以一個Ipk=4A,D=0.25的電流,在1歐姆電阻上產生的功耗來看:
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; 如果用脈沖電流來算則P=4*4*1*0.25=4W, 這個結果差異顯然太大了,不知道QAZ兄對這個有什么看法?

是啊,變壓器是個頗堪玩味的東西,弄不清摸不透的地方多著呢.
假設電流是矩形的,那么Io=Ipk*D,Irms=Ipk*√D ,即Irms=Io/√D,因為Io 不變,D小了,Irms便大了.另外磁心的渦流損跟(dB/dt)^2有關,現在dt小了,鐵損可能也增大了.(注:這里Io是輸入電流)
你的例子推的有點不對,一方面不能用平均電流來計(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.

趙老師的書里,線徑的選取用的是總電流有效值,是你看錯啦.

因為是正激應用,D通常選擇是小于0.5(這個跟趨勢無關),如果D從0.25變0.2,則D^0.5應該從0.5變0.447,RMS將減小到原來的89.5%,為什么Irms會變大?
鐵損當然有增大的可能,但是還是覺得銅線的溫度應該隨銅損的減小而降低,與試驗結果不符合.
我的例子Irms造成的損耗確實算錯了,太大意了,呵呵.
趙老師的書例3算導線截面積用的是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”你的計算為什么變除了?正激里面Io和Ipk不是應該用同一個電流嗎(一般deltaI很小?)?否則前面的計算也不成立了啊,我認為你前面那個Io應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,Irms是Io除以√D呀,所以你的例子應該大了12%才對,銅銅損就大了25%..(注:這里Io是輸入電流)

明顯地趙書p79與p86有矛盾,p79是錯的吧,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Io 不變嗎,是恒定功率的情況.不好意思,我以為你會意了.(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)

昏了,我手上有兩個版本的,上面的附件一本在P79另一本在P86,對應上面附件的那本P86沒有設計舉例呀.
我也覺得用Iac來計算線徑是不適當的.

所以Irms=Io*√D?我得算算,有點糊涂了.

好像沒什么問題呀,呵呵.

你那4圈銅皮的故事,有沒有用 MagDesigner或Pexprt來玩玩過?

沒有呢,Pexprt不能玩多組的吧?我做實驗用的是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,不會玩,呵呵.
MD我一直玩不了.

都是網絡惹的禍,我在講輸出,而你講的是輸入,難怪會覺得怪怪的了,哈哈.
如果Io用平均值來看的話,你的Ipk就是斜坡的中點了,好像你的推理也沒什么問題,不過Ipk也應該是不變的,到底問題出在哪里?

Io可以是輸入,也可以是輸出平均電流,對我們的分析沒有分別,無論考慮的是原邊副邊,結果都一樣.
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, 在二次側是不會變的,它就是輸出電流Io啊.
對于二次繞組,Iav跟D是正比例的關系,D減小則Iav減小,但是一次的Iav是不會變的而Ipk是會變的,所以應該分開討論才比較合理.

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是儲能電感后的電流,不是副邊的電流.
因為兩邊波形一樣,就不用分開分析了

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

你是對的,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?