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磁芯材料磁通密度的确定
发布时间：
2023-08-08
最大磁通密度的确定
通常微晶合金变压器工作频率为20 kHz时，B m= 0.5 T；
确定铁芯尺寸
根据主变压器磁芯尺寸设计公式： P =0.53·f·S w·S c·ΔB ·J ×10-2。 上式中P 为功率(W)；0.53为经验公式；f 为工 作频率(Hz)；S w为铁芯窗口面积(cm2 )(乘窗口利用 系数的)；S c为铁芯有效截面积(cm2 )；ΔB为磁感变 化量(T)；N为匝数(匝)；B m为最高磁密(T)；S为铁 芯截面 ( c m 2 )；J 为电流密度 ( A / m m 2 ) (通常取 3.5 A/mm2 )；单相正激电路ΔB =B m-B r；全桥电路 ΔB=2B m。
铁芯保护盒尺寸136(O D)×76(I D)×55(H T)，铁芯 有效截面积S c=7.0 cm2 (环形铁芯给出的参数)，铁 芯窗口面积为1/4πd2 =(1/4π)7.62 = 45.34 cm2 。另 外考虑通风和绕组留出相应空间，取窗口利用系数 1/3
初级和次级绕组匝数确定
根据原边匝数N 和磁芯有效截面积乘积： N ·S c=V 1·t on/2B m×102 。 则N 1 =V 1·t o n /2B m·S c×102 = 19.28 匝，N 1取 整数，N 1 =19 匝(式中B m— Gs高斯)，变压器变比 K =V 1/V 2=540/70=7.7，K 取整数7，则二次级匝数为 N 2=N 1/K =19/7=2.7，取3匝，实际二次级电压为：V 2= V 1/K =540/7=77 V。
导线线径计算
二次回路额定电流500 A，负载持续率60 %。由 此可求出持续率为100 %时的连续电流： 折算到变压器一次电流为I 1 =I 2 /K = 3 8 7 / 7=55.28 A，电流密度取J =3.5 A/mm2 ,则原边绕组 导线截面积为S 1=I 1/J =55.28/3.5=15.79 mm2 ，即 工作频率20 kHz时，温度100 ℃时，高频电流产生 的集肤效应电流穿透深度Δ=0.53 mm，根据选取 导线最大直径应小于2Δ，原则2Δ=1.06，因此 可选择Φ1.0以下漆包线，取Φ0.62漆包线多股 并行绕制，单股截面积为：1/4πD2 =1/4×3.14× 0.622 = 0.30 mm2 ，导线股数为15.79/0.3=52.6，取 52股。
此时电流密度 J =55.28/0.3×52=3.54 A/mm2 ， 大于所取电流，密度 J =3.5 A/mm2 符合要求。 在该变压器设计中，因考虑二次绕组电流大以 及集肤效应和一次耦合效果，采用副边共有6个绕 组，其分别为L3～L9；L5～L9；L7～L9；L8～L9；L6～ L9；L4～L9则每个绕组流过的电流为：I = 387/6 = 64.5 A，取流过该导线电流密度J=3.5 A/mm2 ，则二 次绕组导线截面积S 2=I 2/J =64.5/3.5=18.42 mm2 ，由 一次侧确定所选导线同理可得，二次侧(6个绕组) 可选Φ0.62漆包线多股并行绕制，每组导线股数 为：18.42/0.30=61.4，取60股。
此时电流密度为：J =64.5/60×0.3=3.58 A/mm2 符合要求。次级因采用多个绕组并联，在实际绕制 时绕制分布应均匀，避免绕组之间出现不均流和工 作偏磁现象。初次级采用多股漆包线合成外部采用黄蜡绸或绝缘布包扎进行绝缘。
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