文档介绍：:..铁芯的涡流损耗分析当交变磁力线从导电体中穿过时,导电体中就会产生感应电动势,在感应电动势的作用下,在导电体屮就会产生回路电流使导体发热;这种由于交变磁力线穿过导体,并在导体中产生感应电动势和回路电流的现象,人们把它称为涡流,因为它产生的回路电流没有作为能量向外输出,而是损耗在自身的导体之中。开关电源变压器的涡流损耗在开关电源的总损耗屮所占的比例很大,如何降低开关电源变压器的涡流损耗,是开关电源变压器或开关电源设计的一个重要内容。开关电源变压器的涡流损耗在开关电源的总损耗小所占的比例很大,如何降低开关电源变压器的涡流损耗,是开关电源变压器或开关电源设计的一个重要内容。变压器生产涡流损耗的原理是比较简单的,由于变压器铁芯除了是一种很好的导磁材料以外,同时它也屈于一种导电体;当交变磁力线从导电体屮穿过时,导电体中就会产生感应电动势,在感应电动势的作用下,在导电体中就会产生冋路屯流使导体发热;这种市丁交变磁力线穿过导体,并在导体中产生感应屯动势和回路电流的现象,人们把它称为涡流,因为它产生的冋路电流没有作为能量向外输岀,而是损耗在自身的导体之中。单激式开关电源变压器的涡流损耗计算与双激式开关电源变压器的涡流损耗计算,在方法上是有区别的。但用于计算单激式开关电源变压器涡流损耗的方法,只需稍微变换,就可以用于对双激式开关变压器的涡流损耗进行计算。例如,把双激式开关电源变压器的双极性输入电压,分别看成是两次极性不同的单极性输入电压,这样就叮以实现对于双激式开关电源变压器涡流损耗的计算。因此,下面仅对单激式开关变压器的涡流损耗计算进行详细分析。当有一个直流脉冲电压加到变压器初级线圈的两端时,在变压器初级线圈中就就有励磁电流通过,并在变压器铁芯屮产生磁场强度H和磁通密度B,两者由卜•式决定:(2-44)(2-45)ADB=—t+B(0)TAHH=—t+H(0)上式中AB和AH分别为磁通密度増量和磁场强度増量,三为直流脉冲宽度,E(0)和H(0):为t=0时的磁通密度B和磁场强度Ho传统的变压器铁芯为了降低涡流损耗,一般都把变压器铁芯设计成由许多薄铁片,简称为铁芯片,互相重迭在一起组成,并月•铁芯片Z间互相绝缘。图2-18表示变压器铁芯或变压器铁芯中的一铁芯片。我们口J以把这些铁芯片看成是由非常多的“线圈”(如图屮虚线所示)紧密结合在一起组成;当交变磁力线从这些“线圈”中垂直穿过时,在这些“线圈”中就会产生感应电动势和感应电流,由于这些“线圈”存在电阻,因此这些“线圈”要损耗电磁能量。,涡流的机理与正激电压输出的机理是基本相同的。涡流产生磁场的方向与励磁电流产生磁场的方向止好相反,在铁芯片的中心处去磁力最强,在边缘去磁力为零。因此,在铁芯片屮磁通密度分布是不均匀的,即最外层磁场强度最大,屮心处最小。如果涡流退磁作用很强,则磁通密度的最大值可能远远超过其平均值,该数值由已知脉冲的幅度和宽度来决定。沿铁芯片截面的磁场分布,可以用麦克斯韦的方程式来求得;麦克斯韦的微(2-46)(2-47)(2-48)上式中,▽为矢量微分算符,(2-49)V=x—+y—+z—f其中(x+y+z)称为单位矢量,*表示矢dxdydza7?量乘,v•表示标量乘;E为电场强度;区为磁感应强度;万为电位移矢量;再为磁场强度,竿dx表示对再求偏导数或偏微分;;为传导电流密度,}= Q为电阻率;b为电荷密度。分方程式为:如果只计算变压器器铁芯中的传导电流,麦克斯韦方程可写为:(2-50)(2-51)rotHx=—EPc上式中血为变压器铁芯的平均导磁率,Pc为铁芯的电阻率,负号表示涡流产生的磁场方向与励磁电流产生的磁场方向相反。rotE和rotHx分别表示电场和磁场的旋度,即涡旋电场和涡旋磁场的强度。Hx、Hy、Hz分别磁场强度H的三个分量;Bx、By、Bz分别磁感应强度B的三个分量;Ex、Ey、Ez分别电场强度H的三个分量。-2C2-59)式中,比为变压器铁芯片中磁场程度的平均值,<5为变压器铁芯片的厚度,九为变压器铁芯的平均导磁率,仇为铁芯片的电阻率。由于单激式开关电源变压器铁芯的磁滞回线面积很小,其磁化曲线基本上可对(2-53)式进行微分,然后代入(2-52)式,即可求得磁场逼度的一维分布方程为:d2H_^dHdx2pedt(2-54)由于加到变压器初级线圈两端的电压是一个直流脉冲方波,在稳定状态条件下,励磁电流产生的磁场强度或磁通密度的増长应与时间成线性关系,职dH_AtfdtT(2-55)以看成一根直线,导磁率"也可以看成是一个常数;因此,这里使用平均导磁率血來取代意义广泛的导磁率"o扌巴(2-55)式代入(2-54)得d2H_必$ pcT(2-56)