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高频变压器绕组损耗与设计技术

高频变压器绕组损耗与设计技术
高频变压器绕组损耗与设计技术

Notebook adapters

92-97%

80-86%

Desktop PS (multiple

2010

0.35”

杂散参数

损耗优化

里兹线TIW三层绝缘线三层绝缘Litz线

Ip=1.01A Is=20A

Magnetizing flux Im=0.01A

Leakage flux

Current density

40:2

i p i s

i m

1

旁路磁通损耗

Magnetic field in winding window

Fringing flux

Winding Air gap

1) Much more extra fringing losses

2) Non-uniform loss distribution along turns

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ip=1A, Is=0? Jmax=219A/mm2Ip=1A, Is=0? Jmax=386A/mm2

Gap Gap

Fringing flux

Half E core Plate core

Winding

Fringing flux

Half E core

Plate core

Winding

Winding losses reduced by 40% due to tapped winding

Flux

Ip=1A, Is=0

Jmax=500A/mm2 Gap

简单并联Litz绞线

Case 1 @ 100KHz Case 1 @ 1000KHz Case 2 @ 100KHz Case 2 @ 1000KHz

Min. loss

ER59/3C96

Thanks!

开关电源高频变压器AP法计算方法

AP表示磁心有效截面积与窗口面积的乘积。 计算公式为 AP=AwAe 式中,AP的单位是cm4;Aw为磁心可绕导线的窗口面积(cm2) Ae为磁心有效截面积(cm2),Ae≈Sj=CD,Sj为磁心几何尺寸的截面积,C 为舌宽,D为磁心厚度。根据计算出的AP值,即可查表找出所需磁心型号。下面介绍将AP法用于开关电源高频变压器设计时的公式推导及验证方法。 1 高频变压器电路的波形参数分析 开关电源的电压及电流波形比较复杂,既有输入正弦波、半波或全波整流波,又有矩形波(PWM波形)、锯齿波(不连续电流模式的一次侧电流波形)、梯形波(连续电流模式的一次侧电流波形)等。高频变压器电路中有3个波形参数:波形系数(Kf),波形因数(kf),波峰因数(kP)。 1)波形系数Kf 为便于分析,在不考虑铜损的情况下给高频变压器的输入端施加交变的正弦电流,在一次、二次绕组中就会产生感应电动势e。根据法拉第电磁感应定律,e=dΦ/dt=d( NABsinωt)/dt=NABoωcosωt其中N为绕组匝数,A为变压器磁心的截面积,B为交变电流产生的磁感应强度,角频率ω=2Πf。正弦波的电压有效值为

在开关电源中定义正弦波的波形系数Kf=√2*Π=4.44利用傅里叶级数不难求出方波的波形系数。 2)波形因数kf 为便于对方波、矩形波、三角波、锯齿波、梯形波等周期性非正弦波形进行分析,需要引入波形因数的概念。在电子测量领域定义的波形因数与开关电源波形系数的定义有所不同,它表示有效值电压 压(URMS)与平均值电压之比,为便于和Kf区分,这里用小写的kf表示,有公式 以正弦波为例, 这表明,Kf=4kf,二者相差4倍。 开关电源6种常见波形的参数见表1。因方波和梯形波的平均值为零,故改用电压均绝值来代替。对于矩形波,表示脉冲宽度,丁表示周期,占空比D=t/T。

变压器损耗计算公式

变压器损耗计算公式 简介: 负载曲线的平均负载系数越高,为达到损耗电能越小,要选用损耗比越小的变压器;负载曲线的平均负载系数越低,为达到损耗电能越小,要选用损耗比越大的变压器. 将负载曲线的平均负载系数乘以一个大于1的倍数,通常可取1-1.3,作为获得最佳效率的负载系数,然后按βb=(1/R)1/2计算变压器应具备的损耗比. 关键字:变压器 1、变压器损耗计算公式 (1)有功损耗:ΔP=P0+KTβ2PK -------(1) (2)无功损耗:ΔQ=Q0+KTβ2QK -------(2) (3)综合功率损耗:ΔPZ=ΔP+KQΔQ ----(3) Q0≈I0%SN,QK≈UK%SN 式中:Q0——空载无功损耗(kvar) P0——空载损耗(kW) PK——额定负载损耗(kW) SN——变压器额定容量(kVA) I0%——变压器空载电流百分比. UK%——短路电压百分比 β——平均负载系数 KT——负载波动损耗系数 QK——额定负载漏磁功率(kvar) KQ——无功经济当量(kW/kvar) 上式计算时各参数的选择条件: (1)取KT=1.05; (2)对城市电网和工业企业电网的6kV~10kV降压变压器取系统最小负荷时,其无功当量KQ=0.1kW/kvar; (3)变压器平均负载系数,对于农用变压器可取β=20%;对于工业企业,实行三班制,可取β=75%; (4)变压器运行小时数T=8760h,最大负载损耗小时数:t=5500h; (5)变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、I0%、UK%,见产品资料所示. 2、变压器损耗的特征 P0——空载损耗,主要是铁损,包括磁滞损耗和涡流损耗; 磁滞损耗与频率成正比;与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比. 涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比. PC——负载损耗,主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗,一般称铜损.其大小随负载电流而变化,与负载电流的平方成正比;(并用标准线圈温度换算值来表示). 负载损耗还受变压器温度的影响,同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗,并在绕组外的金属部分产生杂散损耗. 变压器的全损耗ΔP=P0+PC 变压器的损耗比=PC /P0 变压器的效率=PZ/(PZ+ΔP),以百分比表示;其中PZ为变压器二次侧输出功率. 3、变压器节能技术推广 1) 推广使用低损耗变压器; (1)铁芯损耗的控制

变压器损耗计算公式分析

变压器损耗 分为铁损和铜损,铁损又叫空载损耗,就是其固定损耗,实是铁芯所产生的损耗(也称铁芯损耗,而铜损也叫负荷损耗, 1、变压器损耗计算公式 (1)有功损耗:ΔP=P0+KTβ2PK -------(1)(2)无功损耗:ΔQ=Q0+KTβ2QK -------(2)(3)综合功率损耗:ΔPZ=ΔP+KQΔQ ----(3)Q0≈I0%SN,QK≈UK%SN 式中:Q0——空载无功损耗(kvar) P0——空载损耗(kW) PK——额定负载损耗(kW) SN——变压器额定容量(kVA) I0%——变压器空载电流百分比。 UK%——短路电压百分比 β——平均负载系数 KT——负载波动损耗系数 QK——额定负载漏磁功率(kvar) KQ——无功经济当量(kW/kvar) 上式计算时各参数的选择条件: (1)取KT=1.05; (2)对城市电网和工业企业电网的6kV~10kV降压变压器取

系统最小负荷时,其无功当量KQ=0.1kW/kvar;(3)变压器平均负载系数,对于农用变压器可取β=20%;对于工业企业,实行三班制,可取β=75%; (4)变压器运行小时数T=8760h,最大负载损耗小时数:t=5500h; (5)变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、I0%、UK%,见产品资料所示。 2、变压器损耗的特征 P0——空载损耗,主要是铁损,包括磁滞损耗和涡流损耗; 磁滞损耗与频率成正比;与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。PC——负载损耗,主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗,一般称铜损。其大小随负载电流而变化,与负载电流的平方成正比;(并用标准线圈温度换算值来表示)。 负载损耗还受变压器温度的影响,同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗,并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。 变压器的全损耗ΔP=P0+PC 变压器的损耗比=PC /P0 变压器的效率=PZ/(PZ+ΔP),以百分比表示;其中PZ为变压器二次侧输出功率。一、变损电量的计算:变压器的损失电量有铁损和铜损两部分组成。铁损与运行时间有关,铜损与负荷大小有关。因此,应分别计算损失电量。

变压器损耗

变压器的损耗分为铁损与铜损 1、铁损(即磁芯损耗)包括三个方面: (1)磁材料在外磁场的作用下,材料中的一部分与外磁场方向相差不大的磁畴发生了‘弹性’转动,这就是说当外磁场去掉时,磁畴仍能恢复原来的方向;而另一部分磁畴要克服磁畴壁的摩擦发生刚性转动,即当外磁场去除时,磁畴仍保持磁化方向。因此磁化时,送到磁场的能量包含两部分:前者转为势能,即去掉外磁化电流时,磁场能量可以返回电路;而后者变为克服摩擦使磁芯发热消耗掉,这就是磁滞损耗,是不可恢复能量。每磁化一个周期,就要损耗与磁滞回线包围面积成正比的能量。频率越高,损耗功率越大;磁感应摆幅越大,包围面积越大,损耗也越大。 (2)涡流损耗,当变压器工作时。磁芯中有磁力线穿过,在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流,由于此电流自成闭合回路形成环流,且成旋涡状,故称为涡流。涡流的存在使磁芯发热,消耗能量,这种损耗称为涡流损耗。 (3)剩余损耗是由于磁化弛豫效应或磁性滞后效应引起的损耗。所谓弛豫是指在磁化或反磁化的过程中,磁化状态并不是随磁化强度的变化而立即变化到它的最终状态,而是需要一个过程,这个‘时间效应’便是引起剩余损耗的原因。 从铁损包含的三个方面的定义上看,只要控制磁力线的大小便可降低磁滞损耗,减少磁芯与磁力线垂直的面积可以减少涡流损耗。《开关电源中磁性元器件》一书中指出: 由上面的话可以看出,在磁芯材质与形状,体积等都确定的情况下,变压器的铁损与变压器的工作频率以及磁感应强度摆幅deltB成正比。 磁滞在低场下可以不予考虑,涡流在低频下也可忽略,剩下的就是剩余损耗。在磁感应强度较高或工作频率较高时,各种损耗互相影响难于分开。故在涉及磁损耗大小时,应注明工作频率f以及对应的Bm 值。但在低频弱场下,可用三者的代数和表示:tanδm= tanδh+tanδf+tanδr。式中tanδh tanδf tanδr 分别为:磁滞损耗角正切,涡流损耗角正切,剩余损耗角正切。各种损耗随频率的变化关系如下图 由图可见,剩余损耗和B的大小无关,但随频率增大而增大。而磁滞损耗随B的增加增大,涡流损耗则和频率成线性变化。了解了这些就可知:在正激和桥式电源中,磁芯损耗着重考虑涡流损耗。在反激变压器和储能电感中,既要考虑涡流损耗又要考虑磁滞损耗,尤其是DCM方式工作的电源,磁滞损耗是第一位的。所以可以确定,做电源时第一点就是根据电源的工作频率选取相应的磁芯材料。

(整理)电感、变压器的高频特性与损耗、

绕组高频效应及其对损耗的影响 1.集肤效应 1.1集肤效应的原理 图1.1表示了集肤效应的产生过程。图中给出的是载流导体纵向的剖面图,当导体流过电流(如图中箭头方向)时,由右手螺旋法则可知,产生的感应磁动势为逆时针方向,产生进入和离开剖面的磁力线。如果导体中的电流增加,则由于电磁感应效应,导体中产生如图所示方向的涡流。由图可知:涡流的方向加大了导体表面的电流,抵消了中心线电流,这样作用的结果是电流向导体表面聚集,故称为集肤效应。在此引进一个集肤深度〈skin depth〉的概念,此深度的电流密度大小恰好为表面电流密度大小的1/e倍: 一般用集肤深度Δ来表示集肤效应,其表达式为: (1.1) 其中:γ为导体的电导率,μ为导体的磁导率,f为工作频率。 图1.1.集肤效应产生过程示意图 图1.2.高频导体电路密度分布图

高频时的导体电流密度分布情形,大致如图1.2所示,由表面向中心处的电流密度逐渐减小。 由上图及式1.1可知,当频率愈高时,临界深度将会愈小,结果造成等效阻值上升。因此在高频时,电阻大小随着频率而变的情形,就必须加以考虑进去。 1.2影响及应用 在高频电路中可以采用空心导线代替实心导线。此外,为了削弱趋肤效应,在高频电路中也往往使用多股相互绝缘细导线编织成束来代替同样截面积的粗导线,这种多股线束称为辫线。在工业应用方面,利用趋肤效应可以对金属进行表面淬火。 考虑到交流电的集肤效应,为了有效地利用导体材料和便于散热,发电厂的大电流母线常做成槽形或菱形母线;另外,在高压输配电线路中,利用钢芯铝绞线代替铝绞线,这样既节省了铝导线,又增加了导线的机械强度,这些都是利用了集肤效应这个原理。 集肤效应是在讯号线里最基本的失真作用过程之一,也有可能是最容意被忽略误解的。与一般讯号线的夸大宣传所言,集肤效应并不会改变所有的高频讯号,并且不会造成任何相关动能的损失。正好相反,集肤效应会因传导体的不同成分,在传递高频讯号时有不连贯的现象。同样地,在陈旧的线束传导体上,集肤效应助长讯号电流在多条线束上的交互跳动,对于声音造成刺耳的记号。 2邻近效应 图2.1表示了邻近效应的产生过程。A、B两导体流过相同方向的电流IA和IB,当电流按图中箭头方向突增时,导体A产生的突变磁通ΦA-B在导体B中产生涡流,使其下表面的电流增大,上表面的电流减少。同样导体B产生的突变磁通ΦB-A在导体A中产生涡流,使其上表面的电流增大,下表面的电流减少。这个现象就是导体之间的邻近效应。 当流过导体的电流相同,导体之间的距离一定时,如果导体之间的相对面积不同,邻近效应使得导体有效截面面积不同。研究表明:导体的相对面积越大则导体有效截面越大,损耗相对较小。

变压器损耗估算1

变压器损耗估算315kVA 项目新上S13-315/10/0.4变压器1台。由变压器型号查得下列参数: 表*-*-* 变压器参数表 有功功率损耗: △P= P0+β2P K=0.48+0.772×3.65=2.64kW 变压器空载时的无功功率损耗: Q0= I0S N×10-2 =0.3×315×10-2=0.95kVar 变压器额定负载时的无功功率: Q k = U K S N×10-2=4.0×315×10-2=12.6 kVar 变压器总的无功功率: △Q= Q0+β2 Q k =0.95+0.772×12.6=8.42 kVar 变压器综合有功功率损耗: △PZ=△P+K Q△Q =2.64+0.1×8.42=3.48kW 注:K Q为无功经济当量,取0.1;β为负载系数,取0.77。 变压器年工作日为365天,每天24小时,则变压器全年投入运行小时数T=8760h。1台S13-315/10变压器的年电能损耗为:3.48×8760×1=3.05万kWh 变压器损耗估算100kVA 项目新上S13-100/10/0.4变压器1台。由变压器型号查得下列参数:

有功功率损耗: △P= P0+β2P K=0.2+0.772×1.5=1.09kW 变压器空载时的无功功率损耗: Q0= I0S N×10-2 =0.3×100×10-2=0.3kVar 变压器额定负载时的无功功率: Q k = U K S N×10-2=4.0×100×10-2=4.00 kVar 变压器总的无功功率: △Q= Q0+β2 Q k =0.3+0.772×4.00=2.67 kVar 变压器综合有功功率损耗: △PZ=△P+K Q△Q =1.09+0.1×2.67=1.36kW 注:K Q为无功经济当量,取0.1;β为负载系数,取0.77。 变压器年工作日为365天,每天24小时,则变压器全年投入运行小时数T=8760h。1台S13-100/10变压器的年电能损耗为:1.36×8760×1=1.19万kWh

教你抑制高频变压器的温升

教你抑制高频变压器的温升 如何抑制高频变压器的温升?这个问题基本上是每个使用高频变压器的人都会感到烦躁,也让人很担心,高频变压器的温度太高会不会出什么状况,那么我们应该怎样来抑制高频变压器的温升?接下来金籁科技小编就为大家解答下这个问题: EI50高频变压器立式 (1)抑制磁芯损耗 磁芯损耗往往通过查表得出。注意,损耗随着磁通密度增加而迅速上升。虽然理论上可以通过降低磁通密度的方法来降低损耗,但这是与使变压器保持高效率相矛盾的。在磁通给定的条件下,降低损耗的唯一方法只能是增大磁芯有效截面积,但这将增大磁芯的体积。由于体积增大,磁芯的厚度也相应增加,磁芯的热阻将增大,最终会造成磁芯温度的上升。 金籁科技高频变压器 与低频变压器一样,高频变压器中饱和磁通密度也是影响磁芯体积的决定性因素。变压器的最优设计应当具有最大的工作磁通密度、最小的磁芯体积和最大的磁芯有效截面积,并且工作效率最高,漏感最小、损耗和温升最低。 (2)抑制绕组损耗 在高频变压器中必须要考虑交流阻抗的影响,与直流或低频情况下不同,在高频条件下,绕组中将存在趋肤效应和临近效应,因此线径越粗,其交流阻抗也越大。这时最好采用扁平绕组,但是绕组必须要与磁通方向平行,而且层数也不能太多,否则将引起涡流损耗。注意,扁平绕组一定要远离气隙,否则将受到边缘磁通的影响。临近效应对多层扁平绕组的影响非常显著,造成的损耗将是正常水平下损耗的近百倍。在这种情况下,采用Litz 线的作用也不大。因为Litz线绕制起来比较困难,而且绕组因数很低。如果使用不当,将会导致损耗的显著上升。 变压器外部的绕组不但会增加寄生阻抗和损耗,而且还产生EMI。因此尽量将绕组安排在磁芯内部。

变压器空载损耗与负载损耗的计算方法及公式

变压器空载损耗与负载损耗的计算方法及公式 电力变压器损耗分为铁损和铜损,铁损又叫空载损耗,就是其固定损耗,实际是铁芯所产生的损耗(也称铁芯损耗),而铜损也叫负荷损耗。 1、电力变压器损耗计算公式 (1)有功损耗:ΔP=P0+KTβ2PK-------(1) (2)无功损耗:ΔQ=Q0+KTβ2QK-------(2) (3)综合功率损耗:ΔPZ=ΔP+KQΔQ------(3) Q0≈I0%SN,QK≈UK%SN 式中:Q0——空载无功损耗(kvar) P0——空载损耗(kW) PK——额定负载损耗(kW) SN——变压器额定容量(kVA) I0%——变压器空载电流百分比。 UK%——短路电压百分比 β——平均负载系数 KT——负载波动损耗系数 QK——额定负载漏磁功率(kvar) KQ——无功经济当量(kW/kvar) 上式计算时各参数的选择条件: (1)取KT=1.05; (2)对城市电网和工业企业电网的6kV~10kV降压变压器取系统最小负荷时,其无功当量KQ=0.1kW/kvar;

(3)变压器平均负载系数,对于农用变压器可取β=20%;对于工业企业,实行三班制,可取β=75%; (4)变压器运行小时数T=8760h,最大负载损耗小时数:t=5500h; (5)变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、I0%、UK%,见产品出厂资料所示。 2、电力变压器损耗的特征 P0——空载损耗,主要是铁损,包括磁滞损耗和涡流损耗; 磁滞损耗与频率成正比;与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。 涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。 PC——负载损耗,主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗,一般称铜损。其大小随负载电流而变化,与负载电流的平方成正比;(并用标准线圈温度换算值来表示)。 负载损耗还受变压器温度的影响,同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗,并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。 变压器的全损https://www.wendangku.net/doc/a41078943.html,/耗ΔP=P0+PC 变压器的损耗比=PC /P0 变压器的效率=PZ/(PZ+ΔP),以百分比表示;其中PZ为变压器二次侧输出功率。 变损电量的计算:变压器的损失电量有铁损和铜损两部分组成。铁损与运行时间有关,铜损与负荷大小有关。因此,应分别计算损失电量。 1、铁损电量的计算:不同型号和容量的铁损电量,计算公式是: 铁损电量(千瓦时)=空载损耗(千瓦)×供电时间(小时)

高频变压器磁芯如何选型

高频变压器磁芯如何选型 电子变压器在电源技术中的作用,电源技术对电子变压器的要求,电子变压器采用新软磁材料和新磁芯结构对电源技术发展的影响. 电子变压器的使用条件,包括两方面内容:可靠性和电磁兼容性.以前只注意可靠性,现在由于环境保护意识增强,必须注意电磁兼容性. 可靠性是指在具体的使用条件下,电子变压器能正常工作到使用寿命为止.一般使用条件中对电子变压器影响最大的是环境温度.决定电子变压器受温度影响强度的参数是软磁材料的居里点.软磁材料居里点高,受温度影响小;软磁材料居里点低,对温度变化比较敏感,受温度影响大.例如锰锌铁氧体的居里点只有215℃,比较低,磁通密度、磁导率和损耗都随温度发生变化,除正常温度25℃而外,还要给出60℃,80℃,100℃时的各种参数数据.因此,锰锌铁氧体磁芯的工作温度一般限制在100℃以下,也就是环境温度为40℃时,温升必须低于60℃.钴基非晶合金的居里点为205℃,也低,使用温度也限制在100℃以下.铁基非晶合金的居里点为370℃,可以在150℃~ 180℃以下使用.高磁导坡莫合金的居里点为460℃至480℃,可以在200℃~250℃以下使用.微晶纳米晶合金的居里点为600℃,取向硅钢居里点为730℃,可以在300℃~400℃下使用. 电磁兼容性是指电子变压器既不产生对外界的电磁干扰,又能承受外界的电磁干扰.电磁干扰包括可听见的音频噪声和听不见的高频噪声.电子变压器产生电磁干扰的主要原因是磁芯的磁致伸缩.磁致伸缩系数大的软磁材料,产生的电磁干扰大.铁基非晶合金的磁致伸缩系数通常为最大(27~30)×10-6,必须采取减少噪声抑制干扰的措施.高磁导Ni50坡莫合金的磁致伸缩系数为25×10-6,锰锌铁氧体的磁致伸缩系数为21×10-6.以上这3种软磁材料属于容易产生电磁干扰的材料,在应用中要注意.3%取向硅钢的磁致伸缩系数为(1~3)×10-6,微晶纳米晶合金的磁致伸缩系数为(0.5~2)×10-6.这2种软磁材料属于比较容易产生电磁干扰的材料.6.5%硅钢的磁致伸缩系数为0.1×10-6,高磁导Ni80坡莫合金的磁致伸缩系数为(0.1~0.5)×10-6,钴基非晶合金的磁致伸缩系数为0.1×10-6以下.这3种软磁材料属于不太容易产生电磁干扰的材料.由磁致伸缩产生的电磁干扰的频率一般与电子变压器的工作频率相同.如果有低于或高于工作频率的电磁干扰,那是由其他原因产生的. 完成功能 电子变压器从功能上区分主要有变压器和电感器2种.特殊元件完成的功能另外讨论.变压器完成的功能有3个:功率传送、电压变换和绝缘隔离.电感器完成功能有2个:功率传送和纹波抑制 功率传送有2种方式.第一种是变压器传送方式,即外加在变压器原绕组上的交变电压,在磁芯中产生磁通变化,使副绕组感应电压,加在负载上,从而使电功率从原边传送到副边.传送功率的大小决定于感应电压,也就是决定于单位时间内的磁通密度变量ΔB.ΔB与磁导率无

110KV系统损耗计算

110KV电压供电系统与35KV电压供电系统损耗比较 一、110KV电压供电系统损耗计算 (一)110KV电压供电线路损耗 相关参数:线路长3公里,LGJ120导线,电阻0.2422欧姆/公里,功率因数cosф取0.90,平均电压115KV 1、△P=3I2R=( P )2*R u cosф =( 5810 )2*0.2422*3 115*0.9 =2.29KW 2、平均负荷利用小时数t t= 3226*104 =5552.5 5810 3、年运行线路损耗电能 △W =△P*t=2.29*5552.5 =12715.125=1.27万KWh (二)110KV供电变电器损耗 -8000/110变压器,变压器空载损耗△Po=14KW,变压器负载损耗△查表S 7 Psc=50KW 变压器运行损耗功率: △P △P=△Po+△Psc( St )2 =14+50*( 5810 )2 Sn 8000*0.9 =46.56KW 变压器年运行损耗电能 △W=△P*t =46.56*5552.5=258524.4KWh =25.85万KWh (三)线路损耗和变压器损耗总和 25.85+1.27=27.12万KWh (四)110KV供电年损耗电费: 271200*0.523=141837.6元 二、35KV系统损耗计算 (一)35KV电压供电线路损耗 相关参数:线路长5公里,LGJ150导线,电阻0.198欧姆/公里,功率因数cosф取0.90,平均电压37KV。 1、P=3I2R=( P )2*R u cosф =( 5810 )2*0.2422*3 37*0.9

=30.14KW 2、平均负荷利用小时数t t= 3226*104 =5552.5 5810 3、年运行线路损耗电能 △W =△P*t=30.14*5552.5 =167352.35=16.7万KWh (二)35KV供电变压器损耗 查表S -8000/110变压器,变压器空载损耗△Po=11.5KW,变压器负载损耗 7 △Psc=45KW 变压器运行损耗功率: △P △P=△Po+△Psc( St )2 =11.5+45*( 5810 )2 Sn 8000*0.9 =40.8KW 变压器年运行损耗电能 △W=△P*t =40.8*5552.5=226542KWh =22.7万KWh (三)线路损耗和变压器损耗总和 22.7+16.7=39.4万KWh (四)35KV供电年损耗电费: 394000*0.537=211578元 三、35KV供电比110KV供电年损耗增加量: 211578-141837.6=69740.4元 四、35KV供电比110KV供电年电费增加量: 32260000*(0.537-0.523)+69740.4=521380.4元 注:缺SZ10-8000/110变压器相关技术参数。 现依S7-8000/35和S7-8000/110变压器技术参数计算。 按2004年电费单价标准。 35KV:0.537元/KWh 110KV:0.523元/KWh

高频变压器参数计算

铁芯截面积A=1.25*√P(功率)。 铁芯取8500高斯。 每伏匝数取:T=450000/8500*S(截面积) 漆包线载流量取2.5A-3.5A/mm2 小型变压器的绕制: 小型变压器铁心匝数绕制 随着电子元件大量应用在电厂控制、监测和自动回路中,小型变压器的应用日益广泛。因小型变压器损坏,市场上一时又难以买到,引起设备不能正常运行的事故较多。因此,除加强小型变压器的运行维护外,还应掌握小型变压器的绕制。 1 小型变压器的设计 设计小型变压器,主要有以下几个步骤:(1)计算变压器的功率;(2)计算变压器的铁心;(3 )计算变压器线圈匝数;(4)计算变压器绕组导线的截面积;(5)计算变压器铁心窗口容纳绕组的导线及绝缘物。 1.1 功率的计算 变压器的功率可根据下式计算,即 P=IV (1) 式中P——电功率; I——电流; V——电压。 先算出次级功率,然后再算初级功率。线圈总功率(即变压器功率)的计算方法与硅钢片的种类有关,将次级功率加上消耗功率即得初级功率,一般来说,铁心消耗功率约为15%,即初级功率算式如下 P1=1.18 P2 (2)

式中P1——初级功率; P2——次级功率。 1.2 铁心的计算 变压器的功率求出后,可用下式求出铁心有效截面积,即 (3) 式中A为铁心有效截面积(cm2),数字1.2是根据铁片的不同种类通过经验公式取得的,一般变压器硅钢片采用磁通密度1~1.2 T,用公式(3);如电动机硅钢片采用磁通密度0.8~1 T,可将公式(3)中的1.2改成1.6;如普通黑铁片采用磁通密度0.6~ 0.7 T,可将公式(3)中的1.2改成2。 以上是已知电功率后选铁心时使用的方法,如有现成的铁心,则可以用下式来求可绕制的功率。 (4) 式中铁心有效截面积A=铁心宽(cm)×铁心迭厚(cm)。 1.3 匝数的计算 求出了铁心有效截面积就可求出每伏应绕制的匝数,计算公式如下 (5) 式中T为每伏匝数,B为铁心磁通密度(T),A为铁心有效截面积(c m2)。铁心磁通密度可根据前面铁心的计算选用,求出每伏匝数就可根据变压器初级电压算出各绕组的总匝数。初级总匝数的计算公式如下 T1=TV1 (6) 式中T1——初级总匝数; V1——初级电压。 因次级电压由初级感应而得,故在铁心内有一定损耗,而且次级绕组的导线有一定的阻抗,

变压器损耗的计算公式及方法

变压器损耗分为铁损和铜损,铁损又叫空载损耗,就是其固定损耗, 实是铁芯所产生的损耗(也称铁芯损耗,而铜损也叫负荷损耗,1 、变压器损耗计算公式 ⑴有功损耗:△ P=PO+KT B 2PK --------- ⑴ ⑵无功损耗:△ Q=QO+K"T 2QK——(2) ⑶综合功率损耗:△ PZ=A P+KQX Q ----(3) QO IO%SN Q? UK%SN 式中:Q0 ----- 空载无功损耗(kvar) P0――空载损耗(kW) PK额定负载损耗(kW) SN变压器额定容量(kVA) 10%――变压器空载电流百分比。 UK%短路电压百分比 3 ――平均负载系数 KT――负载波动损耗系数 QK额定负载漏磁功率(kvar) KQ无功经济当量(kW/kvar) 上式计算时各参数的选择条件: (1)取KT=1.05; ⑵对城市电网和工业企业电网的6kV?10kV降压变压器取系统最小负荷时,其无功当量 KQ=0.1kW/kvar; (3)变压器平均负载系数,对于农用变压器可取3 =20%;对于工业企业,实行三班制,可取 3 =75%; ⑷变压器运行小时数T=8760h,最大负载损耗小时数:t=5500h; (5)变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK 10%、UK%见产品资料所示。 2、变压器损耗的特征 P0――空载损耗,主要是铁损,包括磁滞损耗和涡流损耗;

磁滞损耗与频率成正比; 与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。 涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。 P 负载损耗,主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗,一般称铜损。其大小随负载电流而 变化,与负载电流的平方成正比;(并用标准线圈温度换算值来表示)。 负载损耗还受变压器温度的影响,同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗,并在绕组 外的金属部分产生杂散损耗。 变压器的全损耗△ P=PO+PC 变压器的损耗比=PC /P0 变压器的效率=PZ/(PZ+ △ P),以百分比表示;其中PZ为变压器二次侧输出功率。一、变损电量的计 算:变压器的损失电量有铁损和铜损两部分组成。铁损与运行时间有关,铜损与负荷大小有关。因此,应分别计算损失电量。 1、铁损电量的计算:不同型号和容量的铁损电量,计算公式是: 铁损电量(千瓦时)=空载损耗(千瓦)x供电时间(小时) 配变的空载损耗(铁损),由附表查得,供电时间为变压器的实际运行时间,按以下原则确定: (1)对连续供电的用户,全月按720 小时计算。 (2)由于电网原因间断供电或限电拉路,按变电站向用户实际供电小时数计算,不得以难计算为由,仍按全月运行计算,变压器停电后,自坠熔丝管交供电站的时间,在计算铁损时应予扣除。 (3)变压器低压侧装有积时钟的用户,按积时钟累计的供电时间计算。 2、铜损电量的计算:当负载率为40%及以下时,按全月用电量(以电能表读数)的2%计收,计算公式:铜损电量(千瓦时)=月用电量(千瓦时)X 2% 因为铜损与负荷电流(电量)大小有关,当配变的月平均负载率超过40%时,铜损电量应按月用电量的3%计收。负载率为40%时的月用电量,由附表查的。负载率的计算公式为:负载率=抄见电量/ 式中:S――配变的额定容量(千伏安);T ――全月日历时间、取720小时; COSZ――功率因数,取0.80。 电力变压器的变损可分为铜损和铁损。铜损一般在0.5%。铁损一般在5~7%。干式变压器的变损比油侵式要小。合计变损:0.5+6=6.5 计算方法:1000KVA X 6.5%=65KVA 65KV/X 24 小时X 365 天=568400KWT度) 变压器上的标牌都有具体的数据。 变压器空载损耗空载损耗指变压器二次侧开路,一次侧加额率与额定电压的正弦波电压时变压器所吸取的功率。一般

详解高频逆变器中高频变压器的绕制方法

详解高频逆变器中高频变压器的绕制方法 高频链逆变技术用高频变压器代替传统逆变器中笨重的工频变压器,大大减小了逆变器的体积和重量。在高频链的硬件电路设计中,高频变压器是重要的一环。 设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料,它有较高磁导率,低的矫顽力,高的电阻率。磁导率高,在一定线圈匝数时,通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压,因此,在输出一定功率要求下,可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低,磁滞面积小,则铁耗也少。高的电阻率,则涡流小,铁耗小。铁氧体材料是复合氧化物烧结体,电阻率很高,适合高频下使用,但Bs值比较小,常使用在开关电源中。 高频变压器的设计通常采用两种方法[3]:第一种是先求出磁芯窗口面积AW 与磁芯有效截面积Ae的乘积AP(AP=AW×Ae,称磁芯面积乘积),根据AP值,查表找出所需磁性材料之编号;第二种是先求出几何参数,查表找出磁芯编号,再进行设计。 注意: 1)设计中,在最大输出功率时,磁芯中的磁感应强度不应达到饱和,以免在大信号时产生失真。 2)在瞬变过程中,高频链漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部振荡,使损耗增加,严重时会造成开关管损坏。同时,输出绕组匝数多,层数多时,应考虑分布电容的影响,降低分布电容有利于抑制高频信号对负载的干扰。对同一变压器同时减少分布电容和漏感是困难的,应根据不同的工作要求,保证合适的电容和电感。 单片开关电源高频变压器的设计要点 高频变压器是单片开关电源的核心部件,鉴于这种高频变压器在设计上有其特殊性,为此专门阐述降低其损耗及抑制音频噪声的方法,可供高频变压器设计人员参考。 单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等优点,能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。在1994~2001年,国际上陆续推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-

变压器损耗定义(精)

变压器的损耗包含两部分,空载损耗与负载损耗。 1.变压器的空载损耗 变压器的空载损耗又称铁耗,它属于励磁损耗与负载无关。 1.1空载损耗的组成 通常变压器的空载损耗包括铁芯材料的磁滞损耗、涡流损耗以及附加损耗几部分。 1.1.1磁滞损耗 磁滞损耗是铁磁材料在反复磁化过程中由于磁滞现象所产生的损耗。磁滞损耗的大小与磁滞回线的面积成正比。微观地来看,磁滞损耗与硅钢片内部的结晶方位、结晶纯度、内部晶粒的畸变等因素都有关系。由于磁滞回线的面积又与最大磁密B m 的平方成正比,因此磁滞损耗约和最大磁密B m 的平方成正比。此外,磁滞损耗是由交变磁化所产生,所以它的大小还和交变频率f 有关。具体来说磁滞损耗P c 的大小可用下式计算 21c m P C B f V =?? (1-1) 式中,C 1——由硅钢片材料特性所决定的系数(与铁芯磁导率、密度等有关); B m ——交变磁通的最大磁密; f ——频率; V ——铁磁材料总体积。 注:在日本东京制铁株式出版社的《新日本制铁电磁钢板》中提到有的硅钢片厂家认为,磁滞损耗的大小与B m 的1.6次方成正比。 1.1.2涡流损耗 由于铁芯本身为金属导体,所以由于电磁感应现象所感生的电动势将在铁芯内产生环流,即为涡流。由于铁芯中有涡流流过,而铁芯本身又存在电阻,故引起了涡流损耗。具体来说,经典的涡流损耗P w 的大小可用下式计算 2222m w B f t P C ρ??= (1-2) 式中,C 2——决定于硅钢片材料性质的系数; t ——硅钢片的厚度; ρ——硅钢片的电阻率。 1.1.3异常涡流损耗 在上文的标注所提到的文献中,提出了“异常涡流损耗”的概念,也有的把它作为附加铁损的一部分来看待,一般认为它的大小与硅钢片内部磁区的大小(结晶粒的大小)以及硅钢片表面涂层的弹性张力等有关,并可以用下式来进行估算 223s f B v t P C ρ??= (1-3)

高频变压器绕制

高频链逆变技术用高频变压器代替传统逆变器中笨重的工频变压器,大大减小了逆变器的体积和重量。在高频链的硬件电路设计中,高频变压器是重要的一环。 设计高频变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料,它有较高磁导率,低的矫顽力,高的电阻率。磁导率高,在一定线圈匝数时,通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压,因此,在输出一定功率要求下,可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低,磁滞面积小,则铁耗也少。高的电阻率,则涡流小,铁耗小。铁氧体材料是复合氧化物烧结体,电阻率很高,适合高频下使用,但Bs值比较小,常使用在开关电源中。 高频变压器的设计通常采用两种方法[3]:第一种是先求出磁芯窗口面积AW与磁芯有效截面积Ae的乘积AP(AP=AW×Ae,称磁芯面积乘积),根据AP值,查表找出所需磁性材料之编号;第二种是先求出几何参数,查表找出磁芯编号,再进行设计。 注意: 1)设计中,在最大输出功率时,磁芯中的磁感应强度不应达到饱和,以免在大信号时产生失真。 2)在瞬变过程中,高频链漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部振荡,使损耗增加,严重时会造成开关管损坏。同时,输出绕组匝数多,层数多时,应考虑分布电容的影响,降低分布电容有利于抑制高频信号对负载的干扰。对同一变压器同时减少分布电容和漏感是困难的,应根据不同的工作要求,保证合适的电容和电感。 单片开关电源高频变压器的设计要点 高频变压器是单片开关电源的核心部件,鉴于这种高频变压器在设计上有其特殊性,为此专门阐述降低其损耗及抑制音频噪声的方法,可供高频变压器设计人员参考。 单片开关电源集成电路具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等优点,能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。在1994~2001年,国际上陆续推出了TOtch、TOtch-Ⅱ、TOtch-FX、TOtch-GX、Tintch、Tintch-Ⅱ等多种系列的单片开关电源产品,现已成为开发中、小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。 高频变压器是开关电源中进行能量储存与传输的重要部件,单片开关电源中高频变压器性能的优劣,不仅对电源效率有较大的影响,而且直接关系到电源的其它技术指标和电磁兼容性(EMC)。为此,一个高效率高频变压器应具备直流损耗和交流损耗低、漏感小、绕组本身的分布电容及各绕组之间的耦合电容要小等条件。 高频变压器的直流损耗是由线圈的铜损耗造成的。为提高效率,应尽量选择较粗的导线,并取电流密度J=4~10A/mm2。 高频变压器的交流损耗是由高频电流的趋肤效应以及磁芯的损耗引起的。高频电流通过导线时总是趋向于从表面流过,这会使导线的有效流通面积减小,并使导线的交流等效

电力变压器空载损耗与负载损耗的计算方法及计算公式

电力变压器空载损耗与负载损耗的计算方法及计算公式 电力变压器损耗分为铁损和铜损,铁损又叫空载损耗,就是其固定损耗,实际是铁芯所产生的损耗(也称铁芯损耗),而铜损也叫负荷损耗。 1、电力变压器损耗计算公式 (1)有功损耗:ΔP=P0+KTβ2PK -------(1) (2)无功损耗:ΔQ=Q0+KTβ2QK -------(2) (3)综合功率损耗:ΔPZ=ΔP+KQΔQ ------(3) Q0≈I0%SN,QK≈UK%SN 式中:Q0——空载无功损耗(kvar) P0——空载损耗(kW) PK——额定负载损耗(kW) SN——变压器额定容量(kVA) I0%——变压器空载电流百分比。 UK%——短路电压百分比 β ——平均负载系数 KT——负载波动损耗系数 QK——额定负载漏磁功率(kvar) KQ——无功经济当量(kW/kvar) 上式计算时各参数的选择条件: (1)取KT=1.05; (2)对城市电网和工业企业电网的6kV~10kV降压变压器取系统最小负荷时,其无功当量KQ=0.1kW/kvar; (3)变压器平均负载系数,对于农用变压器可取β=20%;对于工业企业, 实行三班制,可取β=75%; (4)变压器运行小时数T=8760h,最大负载损耗小时数:t=5500h; (5)变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、I0%、UK%,见产品出厂资料所示。 2、电力变压器损耗的特征 P0——空载损耗,主要是铁损,包括磁滞损耗和涡流损耗; 磁滞损耗与频率成正比;与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。 涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。 PC——负载损耗,主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗,一般称铜损。其大小随负载电流而变化,与负载电流的平方成正比;(并用标准线圈温度换 算值来表示)。 负载损耗还受变压器温度的影响,同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生 涡流损耗,并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。 变压器的全损耗ΔP=P0+PC 变压器的损耗比=PC /P0 变压器的效率=PZ/(PZ+ΔP),以百分比表示;其中PZ为变压器二次侧输出功率。

变压器损耗计算(经典)

变压器损耗计算(经典) 变压器损耗计算 简介: 变压器经济运行与否,是由所带负荷大小、本身能耗的功率以及变压器在磁化过程中引起的空载无功损耗、绕组电抗中的短路无功损耗等因素决定的。 关键字:电力变压器,损耗,经济运行 ( 前言电力变压器作为电力系统电压变换的主要设备,被广泛应用于输电和配电领域,变压器容量的选择直接影响到电网的运行和投资。对供电部门的公用变压器而言,会使低压网络变大造成过多地消耗有色金属; 选择容量过大的变压器会很快满载,甚至过载,将会限制负荷的发展。变压器经济运行与否,是由所带负荷大小、本身能耗的功率以及变压器在磁化过程中引起的空载无功损耗、绕组电抗中的短路无功损耗等因素决定的。 变压器在变换电压及传递功率的过程中,自身将会产生有功功率损耗和无功功率损耗。变压器的有功功率和无功功率损耗又与变压器的技术特性有关,同时又随着负载的变化而产生非线性的变化。因此,必须根据变压器的有关技术参数,通过合理地选择运行方式,加强变压器的运行管理,充分利用现有的设备条件,以达到节约电能的目的。2( 变压器的负载与损耗的关系 电力变压器的有功功率损耗包含变压器空载损耗和变压器负载损耗两部分,在一定的负载下,变压器的有功功率损耗可用下式表示: P=Pn+Pl (2,1) P-- 总的有功功率损耗;Pn-- 空载有功功率损耗;Pl-- 在一定负载下的负载有功功率损耗 Pn=Pt+KQt=Pt+K(I0%Se/100) (2,2) Pl=Pf+KQf=Pf+K(Ud%Se/100) (2,3)

Pt 为变压器额定空载有功损耗即变压器铁耗。 Qt 为变压器变压器额定励磁功率 10%为变压器空载电流 Pf 为变压器额定负载有功损耗即变压器铜损 Ud%为变压器阻抗电压 K为无功经济当量,按变压器在电网中的位置取值,一般可取k=0.1kW/kvar Se变压器额定容量 空载损耗Pt 是只与变压器铁芯相关的常数,它不随变压器负载的变化而变 化。而负载损耗Pf则为变压器绕组中的铜线圈电流损耗,根据P=I2R故Pf与负载电流的平方成正比。I0%、Ud%为变压器一个固定参数,它们由变压器铭牌或变压器技术参数说明书提供,故变压器损耗主要受负荷变化影响的铜耗决定。 由此根据公式2,2、2,3可以计算出一台30KVA和一台100KVA变压器的有功功率损耗如下:

高频变压器超实用经验分享——民熔专家的血泪经验

高频变压器设计经验分享 高频变压器的设计包括:线圈参数设计、磁性材料选择、铁芯结构选择、铁芯参数设计、变压器结构选型等。以下简要介绍高频变压器线圈参数设计、磁性材料选择、磁芯结构选择、磁芯参数设计和变压器结构选择。 1、线圈参数设计高频变压器的线圈参数包括线圈数、线径、线型、绕组布置和安全绝缘设计。一次绕组匝数由施加的励磁电压或一次绕组的励磁电感决定。转弯次数不宜过多或过少。匝数过多,漏感增大,绕组工时增加;匝数过小,在外激励电压较高时,匝间电压降和层间电压降可能增大,必须加强安全绝缘。二次绕组的数量由输出电压决定。线径取决于绕组的电流密度。此外,盘条直径也与强漏感有关。 2、绕组布置如果是降压变压器,二次绕组可以靠近磁芯,然后再绕上反馈绕组。一次绕组在最外层的布置有利于一次绕组对磁芯的安全绝缘设计。如果要增加一次绕组和二次绕组之间的耦合,一次绕组的一半靠近磁芯,然后将反馈绕组和二次绕组绕在一起,最外层绕上一次绕组的一半,这有利于降低漏感。降压变压器的一次绕组数量不宜过小,否则匝间或层间电压差过大,容易造成局部短路。对于安全绝缘的布置,首先,线材、骨架和绝缘材料的等级应与磁芯和绕组的允许工作温度相匹配。如果温度太低,就不能满足耐热要求。如果温度过高,会增加不必要的材料成本。

其次,圆柱形磁路上的线圈绕组应采用骨架结构,以保证安全绝缘,简化缠绕工艺。此外,应加强线圈外层和最内层以及高低压绕组之间的安全绝缘。如果一般绝缘可以用一层绝缘胶带覆盖,加强绝缘应覆盖2-3层绝缘胶带。 3、磁性材料的选择高频变压器的磁芯一般采用软磁材料。软磁材料具有磁导率高、矫顽力低、电阻率高的特点。当磁导率较高且线圈数一定时,通过较小的励磁电流,可以提高磁感应强度,并能承受较高的外加电压。因此,在输出功率不变的情况下,可以减小磁芯的体积。若矫顽力较低,磁芯磁滞回线面积较小,则铁损较小。电阻率越高,涡流越小,铁损也越小。铁氧体材料是一种软磁材料。与其他软磁材料一样,软磁铁氧体具有电阻率高、交流涡流损耗小、价格相对便宜、易于加工成各种形状的磁芯等优点。缺点是磁通密度低、磁导率低、磁致伸缩大、对温度变化敏感。它更适合高频使用。因此,高频变压器的磁性材料一般选用铁氧体材料。 4、在高频变压器的设计中,磁芯类型的选择应考虑的因素有:减小漏磁和漏感,增大线圈散热面积,有利于屏蔽,线圈易于绕制,装配和接线方便等。在高频变压器铁心结构设计中,窗口面积的大小应综合考虑各种因素后确定。为了防止高频电力变压器从内到外、由外到内的电磁干扰,一些磁芯结构在窗外有封闭半封闭的外壳。接线孔要留有良好的散热孔和散热孔,这样就不方便布线和散热。半封闭外壳,封闭处用于屏蔽电磁干扰,未封闭

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