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《高频变压器绕组交流电阻和漏感的一维模型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第24卷第2期电工电能新技术Vol.24,No.22005年4月AdvancedTechnologyofElectricalEngineeringandEnergyApr.2005高频变压器绕组交流电阻和漏感的一维模型李智华,罗恒廉,许尉滇(上海大学,上海200072)摘要:本文从变压器线圈电磁场分布出发,分析了高频薄型变压器绕组交流电阻和漏感的一维模型。一维模型不能区分不同的绕组导线类型,难以揭示不同导线排列所产生的效果。但是检验结果表明,它仍具有一定的适用性。关键词:绕组;交流电阻;漏感;模型中图分类号:TM937文献标识码:A文章编号:10032
2、3076(2005)02200552051概述高频变压器的绕组参数与频率密切相关。随着频率升高,变压器绕组内部的电磁场分布不均匀性加剧,因此绕组的交流电阻和漏感随工作频率而变化,不能再用直流下的参数来代替。从二十世纪后期,国际上就开始研究高频下绕组内的电磁场分布,分析集肤与邻近效应,从而决定功率损耗和储能。在假定磁场强度在每一个导电层表面上为常数,以及端部效应可以忽略的情况下,可以得到绕组交流图1平面卧式变压器物理模型[1,2]电阻与漏感的一维模型。一维模型具有简单、方Fig.1Physicalmodelofplanarhorizontaltransf
3、ormer便的优点,但由于建立一维模型所利用的功率损耗和储能仅是直流场强的函数,因此它不能区分不同平面卧式变压器一般是薄型变压器,用于对高导线类型:如实心圆截面导线、铜箔、里兹线及印刷度有严格要求的场合,其安装面积大,有利于散热。线路等。另外它也不能揭示不同导线排列所产生的它的物理模型如图1所示,其绕组导体可等效为铜不同效果。目前有学者对模型中的参数做了进一步箔,且纵贯整个线圈窗口(即不存在端部效应)。导[4,5][3]的研究,也有学者建立二维模型用于解决一维体可以看成无限长导电平板,其上下表面上的磁场模型的不足。但是在计算绕组交流电阻和漏感的方强度值
4、分别相等,方向与导体表面平行。根据安培法中,一维模型的应用还是很广泛的。因此,本文对环路定律可知:不论导电层内的磁场分布如何随频薄型高频变压器绕组的交流电阻和漏感参数的一维率变化,在导体表面上的磁场强度必然保持恒定并模型及应用再做一些探讨。与直流下的值相等。图1所示模型中,磁场强度只有X分量,其第n匝导体沿X向分布的磁场强度2平面卧式变压器的模型及参数nHx可以表示为:本文变压器的绕组参数模型是对应正弦波激磁n∑Ip的情况。而对于实际应用中常见的非正弦波激励源np=1Hx=(1)的情况,可以将它们用傅立叶级数展开成正弦波,再w利用正弦信号激励下的模型进
5、行计算。式中:Ip表示第p层的总电流;收稿日期:2004210215作者简介:李智华(19702),女,河北籍,讲师,博士,主要从事智能电器及高频磁技术的研究;罗恒廉(19712),男,贵州籍,土家族,副研究员,博士,主要从事电磁场数值分析及高频磁技术的研究。56电工电能新技术第24卷22w为线圈窗口在X轴上的宽度。[(1+α+β)f2(Δ)-4α·g2(Δ)](8)(1)式可以转换成微分形式。在直角坐标系中,其中:HÛ(x,y,z)的每一个分量都满足其微分关系式,所sinh2Δ-sin2Δf2(Δ)=以有:Δ(cosh2Δ-cos2Δ)Δ2HÛsin
6、hΔcosΔ-coshΔsinΔx=jωσμHÛx(2)g2(Δ)=Δ(cosh2Δ-cos2Δ)为了方便,特定义一个复系数:匝间气隙间的磁能Wman为:Hx(y=0)α+nβj=(3)Hx(y=h)wh2aμha
7、∑Ip
8、212p=1再令ωjσμ=k,为了防止除数为零,特引入一Wman=Hx(y)dxdy=(9)∫∫22w00个新的变量m,其定义为:其中ha为匝间距离。m=y(
9、Hx(y=h)
10、≥
11、Hx(y=0)
12、)总的磁场能量为:m=h-y(
13、Hx(y=h)
14、≤
15、Hx(y=0)
16、)N则(2)式的定解为:Wm=∑(Wmcn+Wman)(10)n=1n
17、线圈的漏电感为:∑Ipp=112WmHx(y)=·Lk=l·2(11)Wsinh(kh)Ip[sinh(mk)+(α+βj)sinh(k(h-m))]上面讨论的是平面薄型变压器的情况。而通常(4)见到的EE、EI、UU、UI磁芯构成的变压器,由于其高而电流密度J只有Z方向,因此:度大于宽度,可称为立式。与上面的卧式变压器绕n组模型相比只是将坐标系旋转了90°,因此完全可以∑IpJp=1-k按照上面的方法来求得交流电阻和漏感。z(y)=wsinh(kh)对于使用罐形磁芯的轴对称变压器,绕组线圈[cosh(km)-(α+βj)cosh(k(h-m))]的电
18、阻沿半径r方向增大,使远离对称轴处的电流(5)密度在直流下都将降低,线圈导电层两表面上的磁变压
