变压器磁芯的漏磁分析

高频变压器之漏感篇
近些年，这些厂家（驱动电源，LED灯，手机充电器，音响等等）对高频变压器的要求越来越高，漏电感是其中之一，高端的高频变压器是他们的首选。

今天由三芯小编为您详细讲解高频变压的漏电感高频变压漏电感定义：
变压器的漏感是指线圈所产生的磁力线不能都通过次级线圈，因此产生漏磁的电感称为漏感。

高频变压器漏电感产生的原因：
漏感的产生是由于某些初级（次级）磁通没有通过磁芯耦合到次级（初级），而是通过空气闭合返回到初级（次级）。

影响高频变压器漏电感的因素：
1变压器磁的绕法工艺；
2.变压器磁芯的质量；
3.变压器磁材的气隙，越大的话，漏感越大；
4.变压器绕组宽度和匝数，对漏感也有些影响。

5.工作频率越高，相对漏感越小。

减少高频变压器漏感的主要方法：
1每一组绕组都要绕紧，并且要分布平均
2引出线的地方要中规中矩，尽量成直角，紧贴骨架壁
3未能绕满一层的要平均疏绕满一层
4绝缘层尽量减少，满足耐压要求及可
5如空间有余，可考虑加长型的骨架，尽量减少厚度
6推荐三明治绕制方法（二次绕组与一次绕组交错绕制）,漏感下降很多很多,大概到原来的1/3还不到。

漏感的测量：
测量漏感的一般方法是将次级（初级）绕组短路，测量初级（次级）绕组的电感，所得的电感值就是初级（次级）到次级（初级）的漏感。

变压器漏磁通表达式1.引言1.1 概述概述部分应包括对变压器漏磁通表达式这一主题的简要介绍，可以涵盖以下内容：变压器是电力系统中常见的电力设备之一，它用于将输电线路输送的高压电能变换为适合分配和使用的低压电能。

变压器在电力系统中发挥着至关重要的作用，其中包括将电能从发电厂输送到用户的过程中所产生的各种损耗，其中最重要的是铁损耗和铜损耗。

其中铁损耗是指变压器中磁场对铁芯材料产生的损耗，而铜损耗则是指通过变压器的电流在导线内产生的热量。

然而，在实际的变压器工作过程中，还会产生一种称为漏磁通的情况。

漏磁通是指磁场未完全集中在铁芯中，而经过了周围的空气或其他非磁性材料。

由于周围空气或其他非磁性材料的磁导率远远小于铁芯材料的磁导率，这些漏磁通会导致变压器的能量损耗和温升，从而影响变压器的效率和性能。

为了有效地分析和计算变压器中的漏磁通，我们需要建立相应的数学表达式。

这些表达式可以描述漏磁通的大小和分布，以及其对变压器性能的影响。

一般来说，变压器漏磁通表达式可以通过电磁场理论、磁路分析和磁通平衡等方法来推导和求解。

本文将重点介绍变压器漏磁通表达式的研究和应用。

首先，我们将对变压器漏磁通的定义和作用进行详细阐述，为后续内容的理解和分析打下基础。

接下来，我们将介绍变压器漏磁通表达式的推导和求解方法，包括磁通平衡方程和漏抗等的应用。

最后，我们将总结变压器漏磁通表达式的研究成果，并展望其在变压器设计和运行中的应用前景。

通过对变压器漏磁通表达式的深入研究和应用，我们可以更好地理解变压器的工作原理和性能特点，从而为变压器的设计和优化提供可靠的理论依据。

此外，对变压器漏磁通的研究还可以为电力系统的稳定运行和能源效率提升提供技术支持。

文章结构部分的内容可以如下所示：1.2 文章结构本篇文章主要分为三个部分：引言、正文和结论。

在引言部分中，我们将概述本文的主题，并介绍变压器漏磁通的定义和作用。

接下来会给出本文的结构安排，并说明本文的目的，以使读者能够清晰地理解文章的内容和意图。

简介：负载曲线的平均负载系数越高，为达到损耗电能越小，要选用损耗比越小的变压器；负载曲线的平均负载系数越低，为达到损耗电能越小，要选用损耗比越大的变压器。

将负载曲线的平均负载系数乘以一个大于1的倍数，通常可取1-1.3，作为获得最佳效率的负载系数，然后按βb＝（1/R）1/2计算变压器应具备的损耗比。

关键字：变压器1、变压器损耗计算公式（1）有功损耗：ΔP＝P0＋KTβ2PK-------（1）（2）无功损耗：ΔQ＝Q0＋KTβ2QK-------（2）（3）综合功率损耗：ΔPZ＝ΔP＋K QΔQ----（3）Q0≈I0％SN，QK≈UK％SN式中：Q0——空载无功损耗（kvar）P0——空载损耗（kW）PK——额定负载损耗（kW）SN——变压器额定容量（kVA）I0％——变压器空载电流百分比。

UK％——短路电压百分比β——平均负载系数KT——负载波动损耗系数QK——额定负载漏磁功率（kvar）KQ——无功经济当量（kW／kvar）上式计算时各参数的选择条件：（1）取KT＝1.05；（2）对城市电网和工业企业电网的6kV～10kV降压变压器取系统最小负荷时，其无功当量KQ＝0．1kW ／kvar；（3）变压器平均负载系数，对于农用变压器可取β＝20％；对于工业企业，实行三班制，可取β＝75％；（4）变压器运行小时数T＝8760h，最大负载损耗小时数：t＝5500h；（5）变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、I0％、UK％，见产品资料所示。

2、变压器损耗的特征P0——空载损耗，主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗；磁滞损耗与频率成正比；与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。

涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。

PC——负载损耗，主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗，一般称铜损。

其大小随负载电流而变化，与负载电流的平方成正比；（并用标准线圈温度换算值来表示）。

负载损耗还受变压器温度的影响，同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗，并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。

基于高频变压器纳米晶磁芯损耗分析与计算一、纳米晶磁芯的特性纳米晶磁芯是指由纳米级晶粒组成的非晶态磁性材料，其在高频领域具有一系列优异的特性，包括低损耗、高饱和磁感应强度、高电导率等。

与传统的硅钢片相比，纳米晶磁芯具有更低的磁滞损耗和涡流损耗，因此在高频应用中能够更好地满足要求。

纳米晶磁芯的高饱和磁感应强度和低磁滞损耗使其能够在小体积和轻量化的电子设备中得到广泛应用。

二、高频变压器的损耗分析高频变压器的损耗主要包括铜损耗、铁心损耗和漏磁损耗。

铁心损耗是指由于磁芯材料在交变磁场中产生的磁滞损耗和涡流损耗。

纳米晶磁芯的低磁滞损耗和低涡流损耗使得其在高频变压器中能够显著降低铁心损耗，从而提高整个变压器的工作效率和稳定性。

三、纳米晶磁芯损耗的计算纳米晶磁芯的损耗可以通过磁滞损耗和涡流损耗两部分进行计算。

磁滞损耗主要与磁芯材料的磁滞特性有关，其计算公式为：\[P_{h} = \frac{\pi f B_{m}V}{6} \times 10^{-3} \]\(P_{h}\)为磁滞损耗（W），\(f\)为工作频率（Hz），\(B_{m}\)为有效磁感应强度（T），\(V\)为磁芯体积（m³）。

涡流损耗主要与磁芯材料的电导率和工作频率有关，其计算公式为：\[P_{e} = \frac{K_{e} B_{m}^2 f^2 t^2 V}{\rho} \]\(P_{e}\)为涡流损耗（W），\(K_{e}\)为涡流损耗常数，\(f\)为工作频率（Hz），\(B_{m}\)为有效磁感应强度（T），\(t\)为磁芯厚度（m），\(V\)为磁芯体积（m³），\(\rho\)为材料电导率（Ω·m）。

四、纳米晶磁芯的损耗特性纳米晶磁芯的损耗特性主要受到材料本身的特性和工作条件的影响。

纳米晶磁芯的损耗与工作频率呈正相关关系，即在高频条件下，其损耗会增加。

纳米晶磁芯的磁滞损耗主要与材料的饱和磁感应强度有关，而涡流损耗主要与材料的电导率有关。

变压器漏磁的电流关系概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在探讨变压器漏磁电流与其性能之间的关系，并提供对漏磁电流的解释和说明。

变压器是电力系统中常见的重要设备，用于改变交流电压的大小。

在变压器运行过程中，会产生漏磁电流，这种电流与变压器的效率和损耗密切相关。

因此，理解和控制漏磁电流对于确保变压器正常运行至关重要。

1.2 文章结构本文分为五个主要部分。

首先将介绍变压器的基本概念、原理和工作方式，以及常见应用场景。

接下来将详细介绍漏磁电流的定义、原理，以及影响漏磁电流的因素和测量方法。

然后将分析漏磁电流如何影响变压器效率和损耗，并总结减少漏磁电流的措施和方法。

最后，文章将给出主要结论总结，并对未来发展趋势进行展望。

1.3 目的本文旨在深入剖析变压器漏磁电流与性能之间的关系，为读者提供有关漏磁电流的基础知识，并为变压器的设计和运行提供指导。

通过阐明漏磁电流对变压器效率和损耗的影响，读者将能够更好地理解变压器的运行机制，并在实际应用中采取适当的措施来减少漏磁电流，从而提高变压器的性能和可靠性。

2. 变压器简介2.1 原理和工作方式变压器是一种电气设备，通过改变交流电的电压大小来实现电能的传输和转换。

其基本原理是利用电磁感应现象，在一个线圈中施加交流电流时，产生的磁场会通过另一个线圈，从而在另一个线圈中诱导出相应的电动势。

这种线圈互相耦合的装置就是变压器。

工作方式上分为两个基本部分：主要由铁心（铁芯）和绕组组成。

铁心由硅钢片叠压而成，用于集中磁通并减少损耗；绕组分为一次绕组和二次绕组，根据实际应用需求确定转换比例，并通过绝缘材料保持安全隔离。

2.2 常见应用场景变压器被广泛应用于不同领域和环境中，其中最常见和重要的是供电系统。

变压器可将发电厂产生的高、中、低三种不同电压等级调整到适合输送和使用的各种标准或特定级别。

除了供电系统外，变压器还广泛应用于家庭、工业和交通等领域，例如用于家用电器、机械设备、照明系统以及电动车辆充电桩等。

基于磁屏蔽原理的变压器漏磁研究与分析陈邓伟;韩金华【摘要】In electricity production,the technical problem of large transformer heat generation caused by Magnetic Flux Leakage （MFL）has plagued power engineers for a long time.The fundamental reasons cause this phenomenon are the incomprehension of MFL generation mechanism and the misunderstanding of the heating mechanism caused by MFL.Thus,it is difficult to find feasible solutions when these faults happen to transformers.In this paper,the generating progress of MFL and the heating mechanism were explored and analyzed from the perspective of magnetic shielding,taking the heat generation of top and bottom sealing bolts on transformer tank for example.The research provides a reference for dealing with the heat generation of transformer caused by MFL and studying the MFL of related equipments.%在电力生产中,大型变压器因漏磁而引起的设备发热及处理,一直是困扰生产人员的技术难题,而造成这种现象的根本原因是,大多数生产人员对于变压器漏磁的产生机理不甚清楚、对于漏磁引起的设备发热原理理解有误,所以,当变压器出现此类故障时,往往找不到切实可行的解决方法。

- 76 -工 业 技 术１　产品数学模型的建立和具体设计１．１　数学模型的建立我们可以使用三维有限元建模来进行电力变压器楼磁场的计算，并计算出结构件当中的损耗。

该次我们使用MAGNET 软件对变压器的三维涡流漏磁场进行计算。

由于这种计算十分浪费时间，我们可以在建立几何模型时进行简化：1）变压器的结构是相对来说比较对称的，根据我们所需要了解的对象，可以选取变压器的一半进行求解计算。

该文主要研究了箱盖折弯角度和楼磁场之间的关系，因此需要对高低压侧分别建立数学模型。

2）在计算当中由于磁屏蔽板的缝隙对试验结果影响可忽略不计，因此忽略了磁屏蔽板间缝隙。

3）研究主要针对结构件漏磁分析，因此可将高低压绕组分别简化成实体圆筒绕组。

１．２　产品具体设计我们所研究的对象为三相电力变压器SFP-210000/110。

用户提出的技术指标为：额定容量210 MVA，额定电压228±2×2.40%/16 kV，额定电流 1001/14658.3 A，频率是50 Hz，短路阻抗18.00±5%，连接组别YNd11。

经过初步设计可以将所用材料及铁芯结构选定如下：铁芯结构：三相五柱式；铁芯材质：30ZH120 硅钢片；拉板拉带材质：20Mn23Al 低磁钢板；其余：Q235B 普通钢板。

降低损耗的主要方式是加装电磁屏蔽，这样能够很好地降低由于杂散损耗引起的局部过热。

高低压侧油箱箱盖的折弯角度均为30°。

在进行产品三维计算过程中，由于实际需要，高压侧套管选用导杆式套管。

由于其尾部带电直径大的特点，所以需要增加高压升高座直径，这样才能够满足绝缘距离。

由于存在局部过热和绝缘间距的要求，因此需要将高压侧箱盖折弯角度变大，这样可以有效提高绝缘距离。

因此将油箱高压侧箱盖折弯改为40°。

该产品所要求的短路阻抗为18%，这个数值也高于同类其他产品，因此需要将影响局部过热现象的位置降低漏磁。

三维软件分析图显示上夹件涡流损耗位置及大小分布，以及磁滞损耗分布。

变压器的漏感应该是（初级）线圈所产生的磁力线不能都通过次级线圈，因此产生漏磁的电感称为漏感。

一般漏感的问题与绕线的排线规律，层间绝缘的厚度，绕线幅宽等很多因素有关。

一般减少漏感的措施有：1.每一组绕组都要绕紧，并且要分布平均2.引出线的地方要中规中矩，尽量成直角，紧贴骨架壁3.未能绕满一层的要平均疏绕满一层4.绝缘层尽量减少，满足耐压要求及可5.如空间有余，可考虑加长型的骨架，尽量减少厚度另外变压器不能一味的要求漏感小，减小漏感的措施往往会使分布电容提高，分布电容高同样会产生浪涌电流和尖峰电压及脉冲顶部震荡，造成损耗增加对同一变压器要同时减少漏感和分布电容是困难的，应根据不同的工作要求，保证合适的分布电容和漏感开关变压器漏感分析开关变压器线圈之间存在漏感，是因为线圈之间存在漏磁通而产生的；因此，计算出线圈之间的漏磁通量就可以计算出漏感的数值。

要计算变压器线圈之间存在的漏磁通，首先是要知道两个线圈之间的磁场分布。

任何变压器都存在漏感，但开关变压器的漏感对开关电源性能指标的影响特别重要。

由于开关变压器漏感的存在，当控制开关断开的瞬间会产生反电动势，容易把开关器件过压击穿；漏感还可以与电路中的分布电容以及变压器线圈的分布电容组成振荡回路，使电路产生振荡并向外辐射电磁能量，造成电磁干扰。

因此，分析漏感产生的原理和减少漏感的产生也是开关变压器设计的重要内容之一。

我们知道螺旋线圈中的磁场分布与两块极板中的电场分布有些相似之处，就是螺旋线圈中磁场强度分布是基本均匀的，并且磁场能量基本集中在螺旋线圈之中。

另外，在计算螺旋线圈之内或之外的磁场强度分布时，比较复杂的情况可用麦克斯韦定理或毕-沙定理，而比较简单的情况可用安培环路定律或磁路的克希霍夫定律。

图2-30是分析计算开关变压器线圈之间漏感的原理图。

下面我们就用图2-30来简单分析开关变压器线圈之间产生漏感的原理，并进行一些比较简单的计算。

在图2-30中，N1、N2分别为变压器的初、次级线圈，Tc是变压器铁芯。