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1、MSBU-MISHDeltaCPBGR&D(Shanghai)Center2008.07.28变压器设计与材料选择GuanJunfeng目录变压器的结构和组成双管正激变压器的设计范例反激变压器的设计范例全桥变压器的设计范例变压器的结构和组成原边绕组副边绕组导磁回路(磁心)励磁磁通漏磁磁通一次侧二次侧变压器的基本原理磁路与电路的对比:类比iRV+-FRmNI+-Magneticcircuit,磁路Electriccircuit,电路磁路电路磁动势,Magnetomotiveforce,F,MMF电动
2、势,Voltage,E磁通,Flux,电流,Current,I磁通密度,Fluxdensity,B电流密度,Currentdensity,J磁阻,Magneto-resistance,Rm电阻,Resistance,R安培环路定律欧姆定律磁阻电阻磁导率电导率变压器的基本原理磁路与电路的对比:电路的串并联关系在磁路上成立磁路电路串并联关系……………………变压器的基本原理磁路与电路的对比:磁路的基尔霍夫定律基尔霍夫定律Kirchhofflaws磁路电路磁路中任一节点,在任一瞬间流出该节点的磁通的代数
3、和恒为零KCL:任一集总参数电路(Lumpedcircuit)中的任一节点，在任一瞬间流出该节点的所有电流的代数和恒为零KVL:任一集总参数电路中的任一回路点，在任一瞬间沿此回路的各段电压的代数和恒为零磁路中任一回路,在任一瞬间此回路的各段磁动势的代数和恒为零+-+-回路1回路1节点1节点1节点1:回路1:节点1:回路1:变压器的基本原理磁路与电路的对比:磁通连续性定理描述：表征磁场基本性质的一个定理。它指出，由任一闭合面穿出的净磁通等于零，即穿出的磁通等于穿入的磁通，而其代数和为零 （这个定律应
4、用于磁路上就是KCL的磁路定理）基本理论：磁场中任何一条B线(磁感应强度，即磁通密度)都是连续且闭合的空间任何一点，进去多少B就得出来多少B因为磁通不能被截断，所以磁通在时间上也只能连续变化而不能突变BB变压器的基本原理磁路与电路的对比:导磁材料（磁性材料）的特点1.有顺磁性的基本元素少,只有铁钴镍，（而纯金属基本都可以导电）2存在居里温度，高温会使磁性材料失去导磁性；(导体在低温下会出现超导现像）3.存在磁滞现像，即H上升时对应该的B曲线与H下降时的不同，但2条曲线是合起来可以形成一个闭合回
5、路（而电阻中电压与电流的关系是线性的）4.由于磁滞现像，磁性材料的磁场中，一个储能－放能周期中，储能将大于放能，形成磁滞损耗：此损耗为周期性的而非线性的5.由于形成磁滞现像要有周期性变化的磁场，因此恒定磁场的磁性材料没有磁滞损耗．（只有Bdc时磁材料不会有损耗，而Idc在电阻中照样有损耗）6.磁性材料有饱合特性，Ｈ增大到一定值后磁性材料将失去导磁性，B将线性增加变压器的基本原理磁路与电路的对比:磁性元件设计中要注意的1.磁材料会饱合，所以设计的Ｂ和Ｈ不可能无限制的大，2.由于磁通连续，因此励磁之后
6、必需有退磁过程3.由于磁滞现像和磁滞损耗的存在，磁损没有理论上的计算公式，而只有跟据理论和实测数据拟合出的经验计算公式变压器的基本原理2.磁性材料的使用限制导体的特性不同1.温度特性:a.温度上升导磁率上升b.温度升到居里温度导磁率会突然降为不良导体2.导磁特性非线性态,有B-H回路有剩磁Br和校顽力Hc即:mmf=Hl=/=R*fib.有饱合性,即当H上升到一定程度时,fi将不再增加3.损耗特性由于有磁回路,恒定磁场P=0交变磁场,P=/=mmf*fi1.温度特性:a.温度下降导电率上升b.温度
7、降到特定温度时电阻率会突然降为零,成为超导体2.导电特性线性导电,即:V=R*I3.损耗特性P=V*I存在当H=0时fi=/=0及当fi=0是H=/=0变压器的设计输入变压器设计需求跟据功率，频率，一二次侧电流计算ＡＰ值跟据ＡＰ值选和实际需求选择铁心和材质Lp,Ls,Lk,n,f,Np,Ns,电压,容量,外形等等跟据铁心和其它参数计算各绕组圈数，并复算各参数合理性跟据电流计算各绕组的选线，并计算绕组损耗跟据设计结果复算各参数AP给了选取铁心大小的参考;具体型号要跟据实际的外形限制来选取跟据铁心,B
8、的要求等等计算Np和Ns,并计算气隙等.需要判断B值的合理性和气隙的可加工性跟据不同的需求选择绕组的线型.并计算此选择的绕组损耗.绕组损耗应该考虑交流损耗.粗算时可跟据频率将直流损耗乘个系数(>1)代替.精算时可以用designtool软件计算损耗系数.计算实际的Ku,有条件可以推导绕组的排布计算Pc和Pw,Pc和Pw的差踞如果超过5倍,应评估是否可以进一步优化计算其它参数是否付合设计需求双管正激变压器的设计设计参数1最小直流输入电压Vmin(V)350用于直接计算一次侧的电流(I
