提高效率是對電源和電子變壓器的普遍要求。雖然,從單個電子變壓器來看,損耗不大。放電保護球隙是一對直徑相同的球型電極,當其與高壓試驗變壓器、控制臺、調壓器、水電阻等組成測試設備后,在工頻高壓試驗時用于高壓測量及保護被試物品之用例如,100VA電源變壓器,效率為98%時,損耗只有2W并不多。但 是成十萬個、成百萬個電源變壓器,總損耗可能達到上十萬W,甚至上百萬W。還有,許多電源變壓器一直長期運行,年總損耗相當可觀,有可能達到上千萬 kW·h。顯然,提高電子變壓器的效率,可以節約電力。節約電力后,可以少建發電站。少建發電站后,可以少消耗煤和石油,可以少排放 CO2,SO2,NOx,廢氣,污水,煙塵和灰渣,減少對環境的污染。既具有節約能源,又具有保護環境的雙重社會經濟效益。因此,提高效率是對電子變壓器的一個主要要求。
電子變壓器的損耗包括磁芯損耗(鐵損)和線圈損耗(銅損)。鐵損只要電子變壓器投入工作,一直存在,是電子變壓器損耗的主要部分。因此,根據鐵損選擇磁芯材料,是電子變壓器設計的主要內容,鐵損也成為評價軟磁材料的一個主要參數。鐵損與電子變壓器磁芯的工作磁通密度和工作頻率有關,在介紹軟磁材料的鐵損 時,必須說明是在什么工作磁通密度下和什么工作頻率下的損耗。例如,P0.5/400,表示在工作磁通密度0.5T和工作頻率400Hz下的鐵損。 P0.1/100k表示在工作磁通密度0.1T和工作頻率100kHz下的鐵損。
軟磁材料包括磁滯損耗、渦流損耗和剩余損耗。渦流損耗又與材料的電阻率ρ成反比。ρ越大,渦流損耗越小。各種軟磁材料的ρ從大到小的順序為:錳鋅鐵氧體為 108~109μΩ·cm,鐵鎳基非晶合金為150~180μΩ·cm,鐵基非晶合金為130~150μΩ·cm,鈷基非晶合金為 120~140μΩ·cm,高磁導坡莫合金為40~80μΩ·cm,鐵硅鋁合金為40~60μΩ·cm,鐵鋁合金為30~60μΩ·cm,硅鋼為 40~50μΩ·cm,鐵鈷合金為20~40μΩ·cm。
因此,錳鋅鐵氧體的ρ比金屬軟磁材料高106~107倍,在高頻中渦流小,應用占優勢。但是當工作頻率超過一定值以后,錳鋅鐵氧體磁性顆粒之內的絕緣體被擊穿和熔化,ρ變得相當小,損耗迅速上升到很高水平,這個工作頻率就是錳鋅鐵氧體的極限工作頻率。
金屬軟磁材料厚度變薄,也可以降低渦流損耗。根據現有的電子變壓器使用金屬軟磁材料帶材的經驗,工作頻率和帶材厚度的關系為:工頻50~60Hz用 0.50~0.23mm(500~230μm),中頻400Hz至1kHz用0.20~0.08mm(200~80μm),1kHz至20kHz用 0.10~0.025mm(100~25μm),中高頻20kHz至100kHz用0.05~0.015mm(50~15μm),高頻100kHz至 1MHz用0.02~0.005mm(20~5μm),1MHz以上,厚度小于5μm。金屬軟磁材料帶材只要降到一定厚度,渦流損耗可顯著減少。不論是硅鋼、坡莫合金,還是鈷基非晶合金和微晶納米晶合金都可以在中、高頻電子變壓器中使用,和錳鋅鐵氧體競爭。
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