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高温变压器升温?看是不是这些原因
2017-12-14 11:48:44  739
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1.高频变压器升温的原因

(1)磁芯损耗和绕组损耗
高频变压器中的温升问题是变压器设计中最难驾驭的问题之一。从温度控制原理可知,温升与功率成正比。而在变压器中,影响温升的主要因素则是磁芯损耗和绕组损耗。
磁芯损耗和绕组损耗是相对独立的,磁芯损耗与磁芯的体积、磁通密度以及频率有关,而绕组损耗则与绕组电流和阻抗有关。
变压器的设计必须对其工作点进行优化,盲目的套用各种公式进行设计是得不偿失的,往往造成变换效率的下降,尤其是在高频领域。

(2)导热性能
对温升产生影响的另一个因素是导热性能。如果散热器足够大,温升将保持在一定的水平。
散热面积越大,变压器的厚度越小,变压器的导热性能也越好。如果能够将热负载均匀分布在一较大的空间内,同时增加并联通道,热性能将得到很大的提升。
热负载分散后,所需散热器的体积也会相应下降。材料的热特性对温升的影响也非常显著,例如铁氧体和塑料绝缘材料的导热性分别仅为铜的百分之一和千分之一。


2.抑制温升的措施
抑制变压器温升首先要考虑如何降低损耗,但这是一个比较棘手的问题。
(1)抑制绕组损耗
在高频变压器中必须要考虑交流阻抗的影响,与直流或低频情况下不同,在高频条件下,绕组中将存在趋肤效应和临近效应,因此线径越粗,其交流阻抗也越大。
这时最好采用扁平绕组,但是绕组必须要与磁通方向平行,而且层数也不能太多,否则将引起涡流损耗。注意,扁平绕组一定要远离气隙,否则将受到边缘磁通的影响。
临近效应对多层扁平绕组的影响非常显著,造成的损耗将是正常水平下损耗的近百倍。在这种情况下,采用Litz线的作用也不大。因为Litz线绕制起来比较困难,而且绕组因数很低。如果使用不当,将会导致损耗的显著上升。
变压器外部的绕组不但会增加寄生阻抗和损耗,而且还产生EMI。因此尽量将绕组安排在磁芯内部。
(2)抑制磁芯损耗
磁芯损耗往往通过查表得出。注意,损耗随着磁通密度增加而迅速上升。虽然理论上可以通过降低磁通密度的方法来降低损耗,但这是与使变压器保持高效率相矛盾的。
在磁通给定的条件下,降低损耗的唯一方法只能是增大磁芯有效截面积,但这将增大磁芯的体积。由于体积增大,磁芯的厚度也相应增加,磁芯的热阻将增大,最终会造成磁芯温度的上升。
与低频变压器一样,高频变压器中饱和磁通密度也是影响磁芯体积的决定性因素。变压器的最优设计应当具有最大的工作磁通密度、最小的磁芯体积和最大的磁芯有效截面积,并且工作效率最高,漏感最小、损耗和温升最低。



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