集肤和邻近效应对平面磁元件绕组影响的分析

提高磁性元件的工作频率，可以减少磁性元件的体积。但是随着工作频率的提高，集肤和邻近效应使绕组的损耗增加。本文基于磁性元件绕组的一维模型，对平面磁性元件绕组中的涡流效应进行了分析。利用一维条件下，集肤和邻近效应的正交性，得出了集肤和邻近效应各自产生的损耗随绕组厚度和频率的变化趋势。指出简单地把厚绕组分割为薄绕组的并联不能减少绕组的损耗。并分析了利用原副边绕组交叉换位技术减少变压器绕组损耗的原理。通过有限元分析软件和实验证实了分析结果的正确性和有效性。     

改进的磁元件圆导线绕组高频损耗模型

绕组损耗是磁性元件设计的关键,传统计算绕组高频涡流损耗的理论方法有Dowell模型和Bessel函数。随着功率变换器工作频率的提高以及多股绞线的应用,这些方法将带来很大的误差。通过深入分析涡流的集肤和邻近效应在圆导体上所产生的电流密度分布特性,提出一种改进的绕组高频损耗模型,能够更精确地计算高频下圆导体绕组的损耗。通过有限元仿真和样品测试验证了所提出模型的精度。     

考虑集肤效应与邻近效应的变压器谐波损耗模型

现有变压器模型无法精确计算变压器谐波损耗,因此提出了考虑集肤效应与邻近效应的变压器谐波损耗模型。对变压器中绕组的电磁场进行了分析,利用坡印亭矢量法得出各层绕组的损耗计算公式,由此分析了集肤效应与邻近效应对绕组的影响,建立了变压器谐波损耗模型。仿真结果表明,和Simulink自带模型相比,利用所提模型计算谐波损耗时精度更高。     

基于有限元法的高频变压器绕组损耗研究

变压器损耗是影响变压器运行性能的重要因素。在高频效应下,邻近效应与集肤效应会增加变压器绕组损耗。文章基于高频变压器绕组的三维模型,在考虑邻近效应与集肤效应的基础上,应用有限元法对变压器绕组中的涡流效应进行仿真计算。通过计算得出了改变绕组布局可以有减少绕组损耗的结论。并得到了不同绕组布局下,绕组损耗随频率、绕组厚度以及层间距的变化趋势。     

变压器束绞圆导线线圈中涡流损耗的研究

在考虑集肤效应和邻近效应的前提下 ,计算了电缆绕组变压器线圈的涡流损耗。首次提出了集肤效应损耗系数和邻近效应损耗分裂导线系数概念 ,并通过一定的数据样本拟合了这两个系数的多项式表达式 ,用该表达式计算了某一三相电缆绕组变压器线圈的涡流损耗。结果表明大容量的电缆绕组变压器线圈中导线的分裂束绞绝缘可显著降低涡流损耗     

基于集肤效应与邻近效应的静电除尘变压器绕组谐波损耗优化设计

现有变压器设计方法没有对谐波下绕组结构进行精确设计,为此提出了一种考虑集肤效应与邻近效应的静电除尘变压器绕组谐波损耗优化设计方法。利用Helmholtz方程对交流谐波下铜箔、矩形及圆形导体绕组的损耗进行了分析及优化,并考虑了磁芯窗口参数的影响,对比了各种优化方法的优缺点及应用场合。样机实验结果表明,该方法可以准确给出谐波损耗最小时的优化结构,适用于大功率定制变压器的设计。     

环氧浇注电流互感器一次绕组导线截面的确定

介绍了在电流互感器一次绕组的热计算中，考虑到集肤效应和邻近效应引起的附加损耗。从而在确定一次导线截面积的公式中引入了附加损耗系数。     

反激式平面变压器绕组交流损耗的分析

基于平面磁性元件绕组的一维模型,分析利用初、次级交叉换位技术减少反激式平面变压器绕组交流损耗的原理,进一步分析了绕组电流的上升(或下降)斜率与绕组交流损耗的关系.比较了CCM与DCM模式下绕组的交流损耗,得出在相同输出功率下,DCM比CCM的交流损耗更大.DCM和CCM两种工作模式下应用交叉换位技术减少绕组交流损耗的效果均很明显,且减少的比例相近.通过有限元分析软件和实验证实了分析结果的正确性和有效性.     

基于谐波损耗的干式变压器降容研究

IEEE Std C57.110中给出了计算电流畸变情况下变压器损耗的计算方法,其利用绕组涡流谐波损耗因子和杂散谐波损耗因子计算变压器的涡流损耗和杂散损耗,但忽略了绕组高频交流情况下集肤效应和邻近效应引起的附加损耗,计算精度受到一定影响。为了精确计算变压器谐波情况下的损耗,引入了绕组电阻谐波损耗因子,考虑了谐波情况下绕组集肤效应引起的损耗,并据此计算变压器最大负荷电流。在此基础上,研究了电流畸变率对干式变压器降容率的影响,计算结果表明谐波对干式变压器最大负荷电流及带负载能力有较大影响,当谐波畸变率达到60%时,变压器带负荷能力减小一半。     

考虑集肤效应和邻近效应的变压器绕组谐波损耗计算及实验研究

基于国内外现有变压器谐波模型发展情况及其适用范围的局限性,以进一步精确量化变压器绕组谐波损耗为目的,建立了绕组谐波损耗模型。该模型综合考虑谐波情况下集肤效应、邻近效应对绕组的影响,基于电磁场原理分析绕组电阻参数畸变特性。进行了各次谐波电流下的绕组电阻测量实验,将实验测量值、传统模型计算值与该模型计算值进行对比,结果证明该模型提高了计算精度,使得变压器绕组损耗计算更加精确。最后基于实验测量值,建立了变压器绕组谐波电阻工程实用模型,对工程计算具有一定的指导价值。     

中心抽头变压器中并联绕组的均流设计

针对带中心抽头变压器在低压大电流场合应用时,并联绕组的布置方法对均流效果以及损耗的影响进行了研究。由于中心抽头变压器副边两个绕组是分时工作的,其并联绕组设计不同于单副边绕组变压器,不仅在并联绕组中存在电流不均分问题,而且邻近效应会在不工作绕组内产生涡流损耗。基于一维绕组模型和单副边绕组变压器并联绕组的均流方法,推导得到中心抽头变压器并联绕组的布置方法。该方法中参与工作的绕组的相对位置和单副边绕组一致,从而可使电流在并联绕组中均分,同时可减小不工作绕组由于邻近效应产生的涡流损耗。通过有限元分析和实验验证了该方法的正确性和有效性。     

感应牵引电机定子绕组涡流附加损耗分析

高功率密度感应牵引电机具有结构紧凑、磁通饱和度高、工作频率高、单位体积损耗密度大等特点。高工作频率导致定子绕组趋肤效应和邻近效应明显增加,在定子绕组中感应高频涡流附加损耗,引起附加铜耗大大增加。基于感应电机内部谐波磁场理论分析定子绕组涡流附加损耗的来源、计算方法及影响因素,并对一款4极650 kW感应牵引电机进行了详细有限元分析。分析了感应牵引电机定子槽内磁场分布、槽内磁场的各次谐波、谐波幅值与距槽口深度的关系,并计算了槽内导体的涡流附加损耗。计算结果表明槽口附近导体的涡流附加损耗最大,随着距离槽口深度的增加,槽内导体的涡流附加损耗呈明显减小的趋势,通过合理设计定子槽口深度可以有效减小槽口附近导体的涡流附加损耗。     

定子鼠笼式智能多相电机绕组交流损耗研究

针对定子鼠笼式智能多相电机定子绕组受到高频电流引起涡流效应、趋肤效应和邻近效应的问题,重点分析了不同因素对交流损耗的影响。采用有限元软件,建立定子鼠笼式电机模型,分析了绕组上的趋肤效应与邻近效应,探究定子槽型尺寸、导条槽内位置以及导条截面积对于绕组交流损耗的影响规律,对比研究不同极对数、不同材料下的交流损耗情况。研究结果表明：改变定子槽型尺寸、导条截面积以及绕组材料等可以明显降低定子绕组的交流损耗。     

临界模式Boost功率因数校正电路中电感损耗的分析与比较

介绍了临界模式功率因数校正电路的工作原理和特点.通过对电感损耗的分析发现,高频电流在磁芯气隙附近产生的邻近磁场会在电感绕组上产生较大涡流损耗.避免在气隙附近绕线可以减少这种涡流损耗.根据绕组分布方式不同设计了5个电感,应用于200W的PFC样机上,通过实验比较,验证了这种新的绕组布置方法的优越性.     

箔式电抗器电磁分析及降低功耗的研究

应用有限元法对空心、半铁心、半封闭铁心、全封闭铁心4种结构的箔式电抗器涡流场进行了仿真分析,分别计算出了磁场分布和铜箔片中的电流密度分布及交流损耗,找出了造成挤流效应的因素和减小损耗的途径,在计算分析的基础上,提出了一种低功耗箔式电抗器的新型结构。     

Influence of PWM on the Proximity Loss in Permanent-Magnet Brushless AC Machines

A winding copper loss can be significantly increased due to skin and proximity eddy-current effects. The skin and proximity losses due to fundamental frequency current have been investigated in literature, but the influence of pulsewidth modulation (PWM) on the skin and proximity losses has not been reported. In this paper, a 2-D finite element method is employed to analyze the skin and proximity losses in a permanent magnet brushless ac machine, in which significant proximity loss exists due to high frequency current ripples induced by the PWM, as confirmed by both theoretical calculation and experiment. The analyses should be generally applicable to other machines.