电源变压器磁芯材料现在有好多采用磁芯的,它是整体结构它会产生涡流吗,这个问题是怎么解决的。

铁损主要是铁芯(或磁芯)中的磁滞损耗和涡流损耗那什么是磁滞损耗和涡流损耗呢?

当去掉外磁场时此材料的一部分磁畴可以恢复到初始位置;但是,还有一部分磁畴不能恢复到初始位置也就是说,在外加磁场的作用下这部分磁畴发生刚性转动,当去掉外磁场时扔保持磁化方向,这部分磁畴茬磁化过程中会克服摩擦是磁芯发热消耗能量这部分热量就是磁滞损耗。

在磁化磁芯一个周期时每个单位体积磁芯的磁滞损耗等于磁滯回线所包围的面积,软磁材料的磁滞回线狭窄其磁滞损耗相对较小。频率越高磁通密度越大,磁滞回线所包围的面积就越大磁滞損耗就越大。

磁芯材料的电阻率并不是无穷大绕着磁芯周围有一个数量值,用R表示感应电压产生的感应电流流过这个电阻时,会产生i2R嘚功率损耗,转化为热量这就是涡流损耗。涡流损耗正比于磁芯的磁通变化率磁芯的外周长越长,交变磁场的频率越高涡流就越大;減小涡流损耗最主要的方法就是增加磁性元件的电阻率。

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涡流检测是以电磁基本原理为理論基础的无损检测技术即利用材料在电磁场作用下呈现出的电学和磁学性质,判断材料内部组织、有关性能和几何形状变化的试验方法在涡流检测中,检测线圈是用来连接测试仪器和被测试件的敏感元件它是涡流检测中的传感器,被检试件的信息是通过线圈阻抗(或感應电压)的变化反映出来的现有涡流传感器设计公式中的局限性是为从事设计的人们所熟知的事实。因此研究通电检测线圈周围的电磁場,分析检测线圈的阻抗与哪些因素有关有何种关系,从而为检测线圈的绕制提供理论指导和参考这无论在理论上,还是实际应用上嘟有重要意义本论文从电磁场理论出发,应用解析方法分析了涡流无损检测用带磁芯的放置式线圈的阻抗并利用数值方法和实验验证叻分析结果。论文的主要工作和结论概括如下: 一、涡流传感器电磁场解析解 根据涡流无损检测中实际使用的放置式线圈传感器建立了含有共轴有限长磁芯的通电圆柱线圈电磁场分析模型。以往含有有限长导电导磁圆柱体散射场的求解大都根据导电媒质中电场强度法向汾量为零,即E_n=0这一边界条件来确定边值问题中分离常数的取值。由于本文中的涡流传感器模型其电磁场不仅是轴对称场,而且还是平媔对称场不含有电场强度的法向分量,所以无法利用边界条件E_n=0来求解考虑到磁芯通常是由导磁性能非常好的软磁材料构成,本文提出利用靠近良导磁材料内侧磁场强度法向分量近似为零即B_n≈0,这一边界条件来确定边值问题中的本征值。在求解过程中假定放置式圆柱线圈是由无穷多个对称圆环线圈密饶而成,首先求解含有有限长磁芯的通电对称圆环线圈的电磁场:以有限长圆柱磁芯的侧面和圆环线圈所在圆柱面为分界面将场域划分为三个小区域由于场源放置在内边界面上,使得关于矢量磁位的非齐次约束方程转化成齐次亥姆霍兹方程利用分离变量法求解,根据分界面 郑州大学硕十研究生毕业论文 摘 要 条件以及无限远条件确定待定常数从而得到各场区矢量磁位嘚表达式。 然后应用叠加原理,并对圆环线圈进行积分求得各场区通电圆柱线圈 的矢量磁位表达式。最后由矢量磁位得到带有限长磁芯的放置式通电圆柱 线圈的阻抗解析表达式 二、涡流传感器电磁场数值分析 本文采用有限元数值分析方法计算了含有有限长磁芯的放置式线圈 的屯磁场。主要包括以下内容:①以矢量磁位为求解对象利用变分原理 将椭圆型边值问题转化为等价的变分问题,并给出了证明:②采用线性三 角形单元均匀剖分场域以里兹变分方法为基础,将变分问题高散化为所 求变量的代数方程:③利用列主元GSIJSS消去法求解多え代数方程组得 到含有有限长磁芯的通电圆柱线圈磁场和电感的数值解。整个有限元分析 过程通过MATLAB语言编写程序实现 三、实验 为了验證论文所得线圈阻抗解析表达式,采用圆截面铜导线绕制了 实验用带磁芯的圆柱线圈并利用RC:L测试仪和特斯拉计测量了线圈阻 抗和磁场。将实验中的参数代入线圈阻抗和磁场的解析表达式利用复化 五点高斯数值积分方法计算。通过比较可知测量值、理论计算值以及有 限元结果吻合较好,相对误差较小从而说明本文所得解析表达式的可用 性,以及利用靠近良导磁材料内侧磁场强度祛向分量近似为零这┅边界条 件求解含有有限长导磁圆柱体散射场的解析方法的合理性。文中分别绘 一”制了线圈阻抗增量和磁芯电磁参数、尺寸线圈的呎寸以及工作频率等的 关系曲线,得出以下结论: ①随着磁芯磁导率的增大线圈阻抗增量急剧增大,当磁芯磁导率 超过某一值时线圈阻抗增量趋于稳定;随着磁芯电导率的增加,涡流引 起的去磁效应加强线圈感抗增量减小、电阻增量先增大后减小。 ②随着磁芯高度和半径的增大线圈阻抗增量增大,当磁芯高度超 过某一值时线圈阻抗趋于稳定。 ③当磁芯高度和线圈高度的比值很大时磁芯可视为无限长,此时可 求得线圈阻抗的准确解析解 ④线圈尺寸抉定了线圈的电流匝数密度,而匝数密度对阻抗有很大 ”2 涡流传感器的设计主要是按给定尺寸或要求计算检测线圈阻抗或 给出制造一个实用传感器所需的阻抗、尺寸。目前检测线圈大多是以多 年实践经验作指导,并結合简单的设计公式利用单根漆包线或银线围绕

【学位授予单位】:郑州大学
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP212


孙朝明,徐彦霖,刘宝;[J];传感器技术;2005年10期
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导磁率与磁损之间并没有直接关系
磁环的导磁率与电感量有关,与电流有关即:增加电流会降低导磁率。
如果两种相同材质不同初始导磁率的磁环,在相同波形不哃波幅的高频电流下运行引起相同百分比的导磁率下降,则它们的磁损是一样的。

我可以理解为相同波形的高频电流下运行,相同材质初始磁导率低的磁环,拥有相对低一点的磁损吗

是的,相同波形(即频率形状和幅度都相同)施加在不同初始导磁率的磁环上,初始磁导率低的磁环磁损会较低但这种事情多半不会发生。比较这个也没有意义
你的问题是不明白为什么磁环发热后,人家叫你用低一点的导磁率
改用低导磁率的磁环会发生什么事情?
如果匝数不变电感量会下降,在同样的拓扑里频率会提高,峰值电流会增加这两项都会增加磁损,但导磁比可能会降低又会减少磁损。但总体应该会更烫
如果不想改变电感量和频率,你就得增加匝数这样銅损就会增加,但磁损会减少
有消息说,当磁损=铜损时这个电感最合理。意思是:导磁率减小到什么程度、匝数增加到什么程度以磁环和绕组发热量(外部温度)相等为止。如果还超温那就换大一号的磁环再试。

非常感谢您耐心的解答;
根据您的解答是否可以理解为,在原有的磁环(导磁率不变)上增加匝数虽然这会增加铜损,但是磁损会有所下降

其实,以我的经验按我提供给你的计算表格,铁硅铝磁环只要使导磁比不低于0.5,不管什么初始导磁率的环都没有不能接受的发热的问题。
问题的关键在于你要控制导磁比

是嘚,我说的是铁硅铝控制在50%以上,铁氧体的话控制在90%以上

与导磁比一个意思,就是在偏置电流下电感量与无电流时的电感量的比例

看您的计算好像只与初始磁导率、电感系数、磁场强度有关系,计算的时候没有涉及到偏置电流

晕!首先要输入的就是偏置电流,这个朂重要一开始就提醒你。

里面是曲线的拟态方程式

上图是曲线下图是这个曲线的拟态方程式:


找到了,非常感谢下面那个A和T分别表礻什么?A是电流吗T是什么?

你是想解决你的问题呢还是想搞个透彻要搞透彻的话,估计要几本书论坛的楼层是不够的。

多多指教為什么解压缩后会这样呢?

一本书足够你就看论坛里面的哪个奖品书,赵修科老师的你开始理解的是完全正确的,U,AL,NL这几个参数是有密切关系的,这个又跟铁损息息相关!!!!!

讲讲这个T是什么指标温度还是匝数,还是电流[url=]

每个不同的拓扑,每个不同的工作模式在每个不同的工况下,对应每个不同的电感量都有个不同的最大峰值电流 Ipk 计算公式,这就是表格里面的偏置电流

有电流,电感量要變小电流不能太大即电感量不能下降太多电感量下降就相当于导磁率下降超过一个极限,磁性就要发热对于铁硅铝我的经验下降到50%是極限对于铁氧体,我的经验下降到90%是极限对于其他材质我没有经验

可以利用这个公式计算有电流情况下的电感吗?

不知道你这个公式哪找的我的了解,铁硅铝是用曲线来表达的给你的表格里的计算公式就是厂家的曲线拟化成公式查表得到的。非常复杂不是某个简单嘚公式可以概括的。

你要解决问题不是找电感怎么计算,电感怎么计算就是那个表格
你要解决问题只需要计算出偏置电流 Ipk,怎么计算是开关电源拓扑里面的学问,在表格里也没有如果你不懂开关电源,可参阅相关书籍如果你明白开关电源,应该没有啥需要提问的叻

你这个公式应该是属于书上利用磁通推导的理论上可行,但其实实际应用会有许多问题例如对于有气隙的E型铁氧体磁芯,它的μ你用多少?这是要综合考虑空气的磁导率还有磁芯本生的磁导率的,还有A呢,要知道E型铁氧体中磁通走过的磁路并不是一条路还有磁感应強度B你又该取多少呢又是一个问题,所以这个公式是理论上的可以用来进行估算,然后绕出后再实际核对修改

你的公式是对的但是关鍵是,B也好H也好都非常难知道通电时的准确值吧要是有本事知道的话,L早就知道了

确实不太好得到准确值只是作为理论的一种理解;
聽说有个叫做 偏置电流直流源 的仪器可以对电感的这些参数记性测量,不知道这个仪器具体是怎么使用的;是不是通一个直流电然后用LCR電表测量其载有电流的电感量呢?

是的那玩意就是你说的这样的,很好用能省去计算了。便宜的几千贵的几十万。

这种实验可以自巳做吗自己做一个电流源,然后用LCR电桥直接夹在电感两端测电感量可以吗

仪器貌似不贵,应该是做变压器磁芯材料、电感的标准设备配置与电挢配合使用。

不行因为一旦你接入了电流源,电流源的阻抗就并在电桥上电感这个臂上去了一切就乱套了。

有电流时候的電感值需要根据H值根据磁芯给的曲线来查找,而不是计算出来的

对于大电流的电感,这个好像没法查吧是不是要联系磁芯厂商确定參数?

厂家的磁芯资料里应该有一个剩余磁导率的表才对啊,根据这个表是可以查的

106、107页你看一下,那个增量磁导率应该就是这个意思

这个公式,不是计算有电流情况下的电感而是计算如果在这个电流I下,保持电感L磁环是否饱和用的吧?

您的关点对的在很多资料里都解释的很清楚了,这公式是用来验算磁芯是否饱和的

对于楼主在5楼的答复,小弟有一疑惑对于同一种拓扑电路,我只对它电感進行修改在原有电感的基础上增加匝数来增加电感量,以减小纹波电流按理说这样电感的直流偏置不变,交流偏置变小电感的磁损昰减小的,铜损增加这样说来楼主的说法是对的,以上是按书上的理论得出的结论不知实际情况如何?

有一个实际情况是增加电感量,其纹波不一定会有所下降
这是一个论文阐述的(具体论文名称记不清了),出现这种情况请采用二次或三次滤波;

如果匝数不變,电感量会下降 楼主,客人已经说同一个电感量了那么就是说明,磁导率低了圈数肯定是要增加的,你不增加圈数又推到出一系列的问题至于你说的慈损等于铜损失最好的设计,这个是一个世纪不合理的说辞

支持楼上的观点,所谓“磁损等于铜损是最好的设計”纯属无稽之谈有造谣惑众之嫌疑。

其实不需要刻意去满足2个损耗相等的

在《环球电源讲义》中在讲述铁氧体的时候有提到铜损和貼损相等时为最优设计;

确实没有这样讲过,那我们设计的时候是否要以铜损接近磁损为目标呢?

这个是可以的算是附加条件,但是鈈是充要条件


非常赞同你的观点。铜损有直流电阻损耗和交流电阻损耗磁损以磁滞损耗为主,损耗曲线是线性的如下图所示,要计算或测量铜损或磁损都是非常困难的因此要让铜损=磁损实际上是做不到的。即使做到了是否意味着总损耗为最小也未必。比如原铜损為200mW铁损为800mW,总损耗1W设法加大铜损使之达到500mW,可能此时铁损为600mW总损耗1.1W。

另外总损耗=铜损+磁损如果列个方程计算损耗这方程有没有最尛值?或者铜损和磁损之间是什么关系

涡流损耗的大小与磁场的变化方式 、导体的运动 、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。铜损只是导线中的电阻所产生的损耗;

这两者看上去只有电流这层关系(变化的电流产生磁场)其他并无关系;如若使二者尽量相等,那只有在选择磁芯上还有绕制线圈上改进了;欢迎讨论

磁导率与磁损没有什么比例关系,如下图是几个不同磁导率的磁芯很奣显磁导率高磁损不一定高,反之也一样

铜损也不只是铜电阻的损耗,铜电阻仅是直流损耗铜损还有交流电阻,主要有趋肤效应及邻菦效应产生

铜损=磁损根本做不到。即使做到铜损=磁损损耗就是最小吗?有依据吗


铜损=磁损,损耗最小(感觉这个理论有点像电源输絀最大功率时负载电阻等于电源内阻的感觉,这是高中物理学的


呵呵所谓的铜损=磁损时损耗最小,既无理论依据也无实验数据非常反对把这种无厘头的说法讲得像真的一样。这与电源的负载和内阻关系完全没有可比性

另外,涡流损耗也不是你所讲的那样损耗的大小與磁场的变化方式 、导体的运动 、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关没那么复杂。

你上述关于涡流是摘自于“讲的昰导体,而我们这里在讨论是磁芯因此你在张冠李戴,可能没搞清楚什么是磁性材料什么是导体

涡流损耗书上都有。我想说的是谈磁芯损耗为何一会扯到导体的涡流一会就扯到铁芯,不是有点混乱吗

按照您的说法,磁芯不能归为导体那么在大多数的理解中,将“磁损"=“铁损”的说法就是个错误了?还是有特例望您不吝赐教,谢谢

这篇文章,刚刚想起赵修科老师的书《开关电源的磁性材料》结合书中的讲解P39-P40页,个人感觉是对的

另外书中为了便于理解,将磁芯比作一导体讲解了涡流损耗,不知大师您有何高见;

我既不是夶师也没有什么高见

把磁损称为铁损也没有什么不可,但在谈磁性材料的损耗时须知此时称铁损实际是指磁损更不能认为磁芯就是导體,也不能认为磁芯就是铁但如果你坚持认为它们是相等的,我也没有办法

关于百度的这篇讲磁损的文章中对涡流损耗没有任何简单嘚推导或说明直接给你结论你能理解这个结论吗?另外看看赵老师关于涡流损耗的描述你觉得有没有什么不妥

后者涡流比前者大一倍必須是两者的占空比一样,但文中并没有提及因此这段话是错的。

若磁芯电阻率一致则根据欧姆定律电压为原先的两倍,电阻率不变“电流”(涡流)是不是应该就两倍呢?我是这样理解的


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