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提高效率是對(duì)電源和電子變壓器的普遍要求。雖然,從單個(gè)電子變壓器來(lái)看,損耗不大。放電保護(hù)球隙是一對(duì)直徑相同的球型電極,當(dāng)其與高壓試驗(yàn)變壓器、控制臺(tái)、調(diào)壓器、水電阻等組成測(cè)試設(shè)備后,在工頻高壓試驗(yàn)時(shí)用于高壓測(cè)量及保護(hù)被試物品之用例如,100VA電源變壓器,效率為98%時(shí),損耗只有2W并不多。但 是成十萬(wàn)個(gè)、成百萬(wàn)個(gè)電源變壓器,總損耗可能達(dá)到上十萬(wàn)W,甚至上百萬(wàn)W。還有,許多電源變壓器一直長(zhǎng)期運(yùn)行,年總損耗相當(dāng)可觀,有可能達(dá)到上千萬(wàn) kW·h。顯然,提高電子變壓器的效率,可以節(jié)約電力。節(jié)約電力后,可以少建發(fā)電站。少建發(fā)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(duì)環(huán)境的污染。既具有節(jié)約能源,又具有保護(hù)環(huán)境的雙重社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。因此,提高效率是對(duì)電子變壓器的一個(gè)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(jù)鐵損選擇磁芯材料,是電子變壓器設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,鐵損也成為評(píng)價(jià)軟磁材料的一個(gè)主要參數(shù)。鐵損與電子變壓器磁芯的工作磁通密度和工作頻率有關(guān),在介紹軟磁材料的鐵損 時(shí),必須說(shuō)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?yàn)椋哄i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(dǎo)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(yīng)用占優(yōu)勢(shì)。但是當(dāng)工作頻率超過一定值以后,錳鋅鐵氧體磁性顆粒之內(nèi)的絕緣體被擊穿和熔化,ρ變得相當(dāng)小,損耗迅速上升到很高水平,這個(gè)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(jù)現(xiàn)有的電子變壓器使用金屬軟磁材料帶材的經(jīng)驗(yàn),工作頻率和帶材厚度的關(guān)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(jìng)爭(zhēng)。