一、 使用条件
电源中变压器的使用条件包括:使用可*性和使用电磁兼容性 。 1. 使用可*性是指在具体的使用条件下 , 变压器能正常工作到使用寿命为止 。 使用条件中对变压器影响最大的是环境温度 。 决定铁心材料受温度影响强度的是居里点 。 铁心材料居里点高 , 受温度影响小;铁心材料居里点低 , 受温度影响大 。 MnZn软磁铁氧体居里点一般只有215℃ , 比较低 , 磁通密度、导磁率和损耗都随温度发生变化 。 除正常25℃而外 , 还要给出60℃ , 80℃ , 100℃时的各种参数数据 , MnZn铁氧体制成的铁心 , 一般工作温度限制在100℃以下 。 ------
硅钢的居里点为730℃ , 可以在300℃以下工作 。
二、 完成功能
电源中的电磁器件从功能上区分主要有变压器和电感器两种 。 变压器完成的功能主要有三个:功率传送、电压变换和绝缘隔离 。 电感器完成功能有两个:功率传送和纹波抑制 。
变压器的功率传送是这样完成的:外加在变压器初级绕组上的交变电压 , 在铁心中产生磁通变化、使次级绕组感应电压 , 输出给负载 , 从而使电功率从变压器初级传送到次级 。 传送功率的大小取决于感应电压 , 也就是决定于感应电压 , 也就是决定于单位时间内磁通密度的变化量ΔB 。 ΔB与磁导率无关 , 而与饱和磁通密度BS和剩余磁通密度Br有关 。 硅钢片饱和磁通密度为1.5-2.03T , MnZn软磁铁氧体饱和磁通密度为0.3-0.5T 。 作为变压器用铁心材料 , 硅钢占优 , 铁基非晶合金次之 , MnZn软磁铁氧体处于劣势 。
电感器的功率传送是这样完成的:输入给电感绕组的电能 , 十铁心激磁 , 变为磁能储存起来 , 然后通过去磁变成电能 , 释放给负载 。 传送功率的大小决定于铁心的储能 , 也就是决定于电感器的电感量 。 电感量不直接与饱和磁通密度有关 , 而与磁导率有关 。 磁导率高 , 电感量大 , 传送能量多 , 传送功率大 。
传送功率大小还与单位时间内传送的次数有关 , 即与变压器和电感器的工作频率有关 。 工作频率越高 , 在同样尺寸的铁心和同样匝数的线圈条件下 , 传送功率越大 。
电压变换通过变压器初级和次级绕组的匝数比来完成 。 不管变压器功率传送大小如何 , 初级和次级绕组的匝数比就等于输入和输出的电压变换比 。
绝缘隔离:通过变压器初级和次级绕组的绝缘结构来实现 。 外加电压越高 , 绝缘结构越复杂 。
电感器的纹波抑制通过自感电势来实现 。
【电源中变压器的使用条件】三、 提高效率
电源变压器损耗包括铁心损耗和线圈损耗 。 在设计和制作变压器铁心时 , 要选择损耗比较低的铁心材料 。 铁心材料损耗与变压器铁心的工作磁通密度和工作频率有关 。
铁心材料损耗包括磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗 , 涡流损耗与铁心材料电阻率有关 。 电阻率越大 , 涡流损耗越小 。 MnZn软磁铁氧体电阻率为108—109μΩCM , 在电源中的高频涡流损耗小 , 电源中高频变压器中应用占优势 , ------硅钢电阻率为20-40μΩCM , 在高频中涡流大 。
填充系数
电源中变压器线圈损耗是负载损耗的主要部分 。 线圈损耗决定于导电材料的电阻率 。 现在电源变压器中的导电材料绝大多数采用铜 , 而不用率 , 原因就是铜的电阻率小 , 造成的线圈损耗小 , 在有些体积小的高频平面变压器和薄膜变压器中 , 导电材料还采用电阻率更小的金和银 。
四、 降低成本
电源中变压器成本包括材料成本、制造成本和管理成本 。 材料成本在总体成本一般占有40%到60% , 是最重要的部分 。 材料成本中铁心材料和导电材料成本又占80%左右 。 因此铁心材料和导电材料的市场动向 , 价格变化情况对电源变压器成本具有重大影响 。 根据铁心材料、导电材料的比值(铜铁比) 。
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