环型铁芯参数计算教材

第三章
铁芯电磁性能
第一节 空载电流Io 空载电流Io 什么叫空载电流？它与哪些因素有关？ 当初级接上220V电源，在不带负载的情况下，测得电流 当初级接上220V电源，在不带负载的情况下，测得电流 I=1A，电流I=1A叫空载电流。它的大小与材料、轧制方 I=1A，电流I=1A叫空载电流。它的大小与材料、轧制方 法、含硅量。结构特点，料厚、电源、频率、B 法、含硅量。结构特点，料厚、电源、频率、B值大小、 材料电阻率、绝缘涂层好坏。晶粒大小、热处理工艺、接 头和气隙等有关。 空载电流的计算公式： HLc Io= W1 式中：Io为铁芯空流 式中：Io为铁芯空流 H为磁场强度 Lc为平均磁路长度 Lc为平均磁路长度 W1为初级匝数
磁化曲线的作用： 磁化曲线反应了铁磁材料的实际磁化情况， 通过磁化曲线我们就不难了解该材料的基 本磁性能好坏，也可以得出铁芯加工工艺 的到位情况。
第二节 磁化曲线的绘制： 设B值已知，求在不同B值下的电压。用计算电压测 值已知，求在不同B 出铁芯的空流和损耗。然后绘制出B---H 出铁芯的空流和损耗。然后绘制出B---H磁化曲线和 P---B损耗磁化曲线。 ---B
2、涡流损耗：在交变磁场中存在于导磁体， 横截面积上成涡状分布的感应电流，在磁 体中产生热量、并减弱导磁性能，这种损 耗形式叫涡流损耗。它与磁场频率，导磁 材料的厚度、层间绝缘、电阻率等有关。 铁芯损耗 Pc=P涡流+P磁带
3、影响铁芯损耗的因素有以下几点 a、铁芯料厚、频率、Bm(工作最大磁密)、 p(材 、铁芯料厚、频率、Bm(工作最大磁密) p(材 料电阻率) 料电阻率) b、机械应力使晶粒扭曲、切损、使损耗上升。 c、热处理工艺的好坏，消除机械应力，降低Pc。 、热处理工艺的好坏，消除机械应力，降低Pc。 d、片间绝缘:涂层脱落或不良会使损耗上升。 、片间绝缘: e、毛刺：毛刺的存在会造成片间短路，使涡流损 耗增大。 f、纹向：磁通∮工作与纹向夹角为0时，Pc最小， 、纹向：磁通∮工作与纹向夹角为0时，Pc最小， 夹角成55度时最大。 夹角成55度时最大。 4、铁芯损耗Pc=铁芯重量GX单位铁损 、铁芯损耗Pc=铁芯重量GX单位铁损
环型变压器的构成：
环形变压器的构成
V1
V2
R 负载
初级
铁芯Biblioteka Baidu
次级
a、初级线圈,接电源并 、初级线圈, 对铁芯励磁. 对铁芯励磁. b、感应产生磁通，把电 能转化为磁能，起转 换传递作用. 换传递作用. c、次级线圈，接用电设 备、电路、电气, 备、电路、电气,总称 为负载. 为负载.
电源变压器由 图示三部分组成
1 1
第四章 第一节
第二节 环型铁芯损耗测试电压的计算 Uc=U / W 55X1.1X(1.02~1.06) 式中Uc为环型铁芯损耗测试电压 式中Uc为环型铁芯损耗测试电压 U 为初级电压 W 为初级匝数 1.1为系数修正值 1.1为系数修正值 (1.02~1.06)为保险系数取值，B值在1.58T以 (1.02~1.06)为保险系数取值，B值在1.58T以 下取1.02，在1.58-1.6之间取1.05，1.65以上取 下取1.02，在1.58-1.6之间取1.05，1.65以上取 1.06，测试功率大的铁芯取系数1.00-1.02，一般 1.06，测试功率大的铁芯取系数1.00-1.02，一般 为1.04
第二章 磁化曲线 第一节 什么叫磁化曲线 磁化曲线是描述铁芯中磁密B与外磁场H 磁化曲线是描述铁芯中磁密B与外磁场H之间的关系 的曲线。 初始磁化曲线 铁芯从磁中性状态开始，受到一个从0 铁芯从磁中性状态开始，受到一个从0起单调增加的磁 场作用，此时磁密B随磁场强度H 场作用，此时磁密B随磁场强度H而变化的曲线，称 初始磁化曲线。
第二节 铁芯损耗Pc 铁芯损耗Pc 铁芯损耗包括磁滞损耗和涡流损耗 1、磁滞损耗：在交变磁场作用下，磁畴不断随外磁 场的变化而不停转动, 场的变化而不停转动,由于磁粘性，磁畴活动受到 阻碍。在转动中由于相互碰撞而生热，这种生热 现象叫磁滞损耗。它与交变磁场的频率、饱和磁 感、导磁体积、晶粒大小等因素有关。 降低磁滞损耗的方法：增大含硅量、增大晶粒、 按纹向下料和捲挠等。
第二节 铁芯的结构参数 Sc……..铁芯的有效导磁面积。 Sc……..铁芯的有效导磁面积。
D-d Sc= bKc 2
式中Kc为占空系数
为什么有效导磁面积小于几何面积？ 这是因为 a、铁芯上有绝缘涂层; 、铁芯上有绝缘涂层; b、加工的铁芯片有毛刺存在； c、铁芯片不平，瓢曲带来间隙。 基于这些原因，铁芯截面中参与导磁的面积 小于几何面积。实际参与导磁的面积称为铁芯 的有效截面积Sc。 的有效截面积Sc。 铁芯占空系数Kc= 铁芯占空系数Kc= 有效导磁面积
环型铁芯参数计算教材
编写：吴成文 编写：吴成文 审核：聂中朝 日期：2006.10.21 日期：2006.10.21
第一章
第一节
变压器原理
概述
变压器的一般原理 a、电路系统(电源、音频、脉冲) 、电路系统(电源、音频、脉冲) b、磁路系统(铁芯磁路) 、磁路系统(铁芯磁路) c、绝缘系统(铁芯外绝缘、层间绝 、绝缘系统( 缘、组间绝缘、外包绝缘等) 缘、组间绝缘、外包绝缘等)
伊戈尔公司环型铁芯电磁性能计算方法 铁芯空流计算 Io=Io XN/150 式中Io为铁芯空流 式中Io为铁芯空流 Io 为初级空流 N为初级匝数 150为测试台定值 150为测试台定值 环型铁芯空流测试电压计算公式 UI =V1/ W1X5X1.016 式中V 式中V1为初级电压 W1为初级匝数 5为测试匝数 1.016为系数修正值 1.016为系数修正值 UI为测试电压
P
B
B-H磁化曲线
P-B磁化曲线 磁化曲线
测试电压U 测试电压U的计算公式： U=4.44 f WBScX10 -4 式中：U 式中：U为测试电压 f为频率 N为匝数 B为磁密(T) 为磁密(T) Sc截面积(cm2 ) Sc截面积(cm 磁化曲线是铁芯计算的重要依据。一般B 磁化曲线是铁芯计算的重要依据。一般B的取值应在 饱和B 饱和B值以内。 磁密B 磁密B的计算： 4 UX10 B= (T) 4.44 f WSc
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例：80W 25X47X90铁芯 例：80W 25X47X90铁芯 初级电压230V，初级匝数1220匝，初级空 初级电压230V，初级匝数1220匝，初级空 流25mA UI =230/1220X5X1.016=0.958 Uc=230/1220X55X1.1X1.02=11.63
Oa段 B与H成线性关系，ab段 B随H的增加缓慢称为磁 Oa段 成线性关系，ab段 饱和。
退磁曲线： 当H从O 到Hm时，B从O到Bm Hm时，B 当H从Hm到O时，铁芯中的磁通将不按起始 Hm到 磁化曲线bao退回，而是沿bcd曲线退磁。 磁化曲线bao退回，而是沿bcd曲线退磁。 当H=0，B不为0，而B=Br,称Br为剩磁。 H=0， 不为0，而B=Br,称Br为剩磁。
磁通密度B 磁通密度B：单位面积上的磁通量叫磁通 密度，简称磁密，又称磁感应强度。 ∮ B= 单位：特斯拉(T) 、高斯(Gs) 单位：特斯拉(T) 、高斯(Gs) 1T=10000Gs
Sc
磁动势Fm：要想使铁芯产生磁通，必须在铁芯上绕上匝 磁动势Fm：要想使铁芯产生磁通，必须在铁芯上绕上匝 数(W)，并通以交变电流(I)，可见WI是铁芯产生磁通 (W)，并通以交变电流(I)，可见WI是铁芯产生磁通 的局外磁化力，我们称WI为磁动势。简称磁势Fm， 的局外磁化力，我们称WI为磁动势。简称磁势Fm， 它相当于电路中的电动势。 Fm=WI 磁场强度H 磁场强度H：单位磁路长度上的磁动势叫磁场强度。 H=Fm/Lc =WI/Lc 式中：H：磁场强度(A/m、 式中：H：磁场强度(A/m、A/Cm) Fm:磁动势 Fm:磁动势 Lc：磁路长度(米、厘米) Lc：磁路长度(米、厘米) W：匝数 I：激磁电流(A) ：激磁电流(A)
几何面积
占空系数通常与铁芯材料的厚度有关
材料厚度
0.23 94.5
0.27 95
0.30 95.5
0.35 96
0.5 96
Kc(%)
注：1.表中为A 注：1.表中为A片数据。 2. B片占空系数应低于A片,环型铁芯设计程序 B片占空系数应低于A 我司定为0.935。 我司定为0.935。
例1：25X47X90 铁芯计算。 Lc表示铁芯平均磁路长度。 Lc表示铁芯平均磁路长度。 磁力线在铁芯中环绕一周，在各部分行走的 路径长度不一，内圈路径短，外圈路径长。我 们在计算时取其内外圈磁力线长度的平均值。 称之为平均磁路长度Lc，它等于几何中心线的 称之为平均磁路长度Lc，它等于几何中心线的 长度。 ∏ (D+d) Lc=
2
例2 ：25X47X90 Gc表示铁芯重量 Gc表示铁芯重量 -3 Gc=材料比重XScXLcX10 Gc=材料比重XScXLcX10 (KG) 3 硅钢材料比重(又称理论密度)=7.65(g/cm 硅钢材料比重(又称理论密度)=7.65(g/cm ) 磁通∮：垂直穿过某一平面磁力线的总条
数叫磁通。单位是韦伯 wb/m2
什么叫变压器？铁芯在变压器中起何作用 由铁芯和线包组成，用来改变电压、电流、 电阻的器件叫变压器。 铁芯在变压器中起导磁作用, 铁芯在变压器中起导磁作用,用环型铁芯 制成的变压器叫环型变压器。
变压器是用什么方法来改变电压高低的？变压器 的基本关系式是什么？
变压器是用改变初级和次级线圈圈数( 变压器是用改变初级和次级线圈圈数(又称 匝数) 匝数)的方法来改变电压高低的。 变压器的基本关系式： W1 U1 W2 U2 式中：W 式中：W1:初级匝数 W2:次级匝数 U1:初级电压 U2: 次级电压
第三节
根据铁芯设计空流标准值，计算设 计所留保险余量值 IoX150/W 式中：Io为铁芯空流标准值 式中：Io为铁芯空流标准值 W 为初级匝数 150为测试台定值 150为测试台定值
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例：80W铁芯空流为154mA， 例：80W铁芯空流为154mA， 代入公式：154X150/1220=18.9mA 代入公式：154X150/1220=18.9mA 25-18.9=6.1mA 25由此可见80W这款铁芯设计留出的保险余量 由此可见80W这款铁芯设计留出的保险余量 为6.1mA.