趋肤效应与线径选择
来源: 上海杜纳斯机电设备有限公司-技术部   发布时间: 2013-03-27 13:32   5999 次浏览   大小:  16px  14px  12px
趋肤效应与线径选择

1. 趋肤效应

当导线通过交流电时,因导线的内部和边缘部分所交链的磁通量不同,致使导线表面上的电流产生不均匀分布,相当于导线有效截面减少,这种现象称为趋肤效应。

开关变压器工作频率一般在20kHz以上,随着元器件的改善,工作频率的提高,趋肤效应影响越大。因此,在设计绕组选择电流密度和线径时必须考虑趋肤效应引起的有效截面的减小。

导线通有高频交变电流时,有效截面的减少可以用穿透深度来表示。穿透深度的意义是:由于趋肤效应,交变电流沿导线表面开始能达到的径向深度,计算公式为

Δ=-3

Δ——穿透深度(mm)

ω——角频率,ω=2πf(rad/s)

μ——导线磁导率(H/m)

γ——导线的导电率(S/m)

式中μ=4π×10-7  H/m;γ=58×10-6  S/m。

2. 导线选择原则

在选用开关电源变压器初、次级绕组线径时,应遵循导线直径小于两倍穿透深度的原则。当导线要求的线径大于由穿透深度决定的最大有效直径时,应采用小直径的导线并绕或采用多股导线。大电流绕组最好能采用宽而薄的扁铜带,铜带厚度应小于穿透深度的两倍。

3. 电源常用频率的穿透深度

频率

20kHz

50kHz

100kHz

150kHz

200kHz

300kHz

400kHz

穿透深度

(mm)

0.4673

0.2955

0.2090

0.1707

0.1478

0.1207

0.1045

最大线径

(mm)

0.9346

0.591

0.418

0.3414

0.2956

0.2414

0.209

4. 确定导线规格

S=I/J

d=1.13√S

S——绕组所需截面积(mm2)

d——导线直径(mm)

I——绕组电流有效值(A)

J——电流密度(A/ mm2)一般取3~4A/ mm2

按计算所需导线直径时,应考虑趋肤效应的影响,当直径大于两倍穿透深度时,应尽可能采用多股导线并绕。采用n股导线时,每股导线的直径按下式计算:

dn=d /√M

n——导线股数

dn——n股导线并绕时每股直径mm



 

 
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