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电源技术对电子变压器的要求三

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来源:仪天成电力  时间:2012/03/15  阅读:

    提高效率是对电源和电子变压器的普遍要求。虽然,从单个电子变压器来看,损耗不大。放电保护球隙是一对直径相同的球型电极,当其与高压试验变压器、控制台、调压器、水电阻等组成测试设备后,在工频高压试验时用于高压测量及保护被试物品之用例如,100VA电源变压器,效率为98%时,损耗只有2W并不多。但 是成十万个、成百万个电源变压器,总损耗可能达到上十万W,甚至上百万W。还有,许多电源变压器一直长期运行,年总损耗相当可观,有可能达到上千万 kW·h。显然,提高电子变压器的效率,可以节约电力。节约电力后,可以少建发电站。少建发电站后,可以少消耗煤和石油,可以少排放 CO2SO2NOx,废气,污水,烟尘和灰渣,减少对环境的污染。既具有节约能源,又具有保护环境的双重社会经济效益。因此,提高效率是对电子变压器的一个主要要求。
    电子变压器的损耗包括磁芯损耗(铁损)和线圈损耗(铜损)。铁损只要电子变压器投入工作,一直存在,是电子变压器损耗的主要部分。因此,根据铁损选择磁芯材料,是电子变压器设计的主要内容,铁损也成为评价软磁材料的一个主要参数。铁损与电子变压器磁芯的工作磁通密度和工作频率有关,在介绍软磁材料的铁损 时,必须说明是在什么工作磁通密度下和什么工作频率下的损耗。例如,P0.5/400,表示在工作磁通密度0.5T和工作频率400Hz下的铁损。 P0.1/100k表示在工作磁通密度0.1T和工作频率100kHz下的铁损。
    软磁材料包括磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗。涡流损耗又与材料的电阻率ρ成反比。ρ越大,涡流损耗越小。各种软磁材料的ρ从大到小的顺序为:锰锌铁氧体为 108109μΩ·cm,铁镍基非晶合金为150180μΩ·cm,铁基非晶合金为130150μΩ·cm,钴基非晶合金为 120140μΩ·cm,高磁导坡莫合金为4080μΩ·cm,铁硅铝合金为4060μΩ·cm,铁铝合金为3060μΩ·cm,硅钢为 4050μΩ·cm,铁钴合金为2040μΩ·cm
    因此,锰锌铁氧体的ρ比金属软磁材料高106107倍,在高频中涡流小,应用占优势。但是当工作频率超过一定值以后,锰锌铁氧体磁性颗粒之内的绝缘体被击穿和熔化,ρ变得相当小,损耗迅速上升到很高水平,这个工作频率就是锰锌铁氧体的极限工作频率。
    金属软磁材料厚度变薄,也可以降低涡流损耗。根据现有的电子变压器使用金属软磁材料带材的经验,工作频率和带材厚度的关系为:工频5060Hz 0.500.23mm500230μm),中频400Hz1kHz0.200.08mm20080μm),1kHz20kHz 0.100.025mm10025μm),中高频20kHz100kHz0.050.015mm5015μm),高频100kHz 1MHz0.020.005mm205μm),1MHz以上,厚度小于5μm。金属软磁材料带材只要降到一定厚度,涡流损耗可显著减少。不论是硅钢、坡莫合金,还是钴基非晶合金和微晶纳米晶合金都可以在中、高频电子变压器中使用,和锰锌铁氧体竞争。

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