怀化变压器磁性设计原理

  为了得到最佳的功率传输，怀化变压器温升通常分为二个相等的部分：磁芯损耗引起的温升△θFe和铜损引起的温升△θCu。关于磁芯总损耗与温升的关系如图5所示。对相同尺寸的磁芯（RM14磁芯），采用不同的铁氧体材料（热阻系数不同），其温升值是不同的，其中N67材料有比其它材料更低的热阻。于是，磁芯温升与磁芯总损耗的关系

可用下式表示：

△θFe=Rth·PFe（5）
  式中，Rth即为热阻，定义为每瓦特总消散时规定热点处的温升（K/W）。铁氧体材料的热传导系数，磁芯尺寸及形状对热阻有影响，并可用下述经验公式来表示：
  式中，S为磁芯表面积；d为磁芯尺寸；α为表面热传导系数；λ为磁芯内部热传导系数。由（6）式可见，对怀化变压器用的铁氧体材料，必须具有低的功率损耗和高的热传导系数。实际测量表明，图5所示的N67材料显示高的热导性。从微观结构考虑，高的烧结密度，均匀的晶粒结构，以及晶界里有足够的Ca浓度的材料，将具有高的热导性。图6示出不同磁芯形状、尺寸、重量m对怀化变压器热阻的影响。从磁芯尺寸、形状考虑，较大磁芯尺寸具有低的热阻，其中ETD磁芯具有优良的热阻特性；另外中心孔的RM磁芯（RM14A）显示出比有中心孔磁芯（RM14B）更低的热阻。
  对怀化变压器磁芯，磁芯设计时应尽量增加暴露表面，如扩大背部和外翼，或制成宽而薄的形状（如低矮形RM磁芯，PQ型磁芯等），均可降低热阻，提高通过功率。

7磁芯总损耗
  软磁铁氧体磁芯总损耗通常是由三部分构成的：磁滞损耗Ph，涡流损耗Pe和剩余损耗Pr。每种损耗产生的频率范围是不同的。磁滞损耗正比于直流磁滞回线的面积，并与频率成线性关系，即
  量的直流磁滞回线的等值能。对于工作在频率100kHz以下的功率铁氧体磁芯，降低磁滞损耗是最重要的。为降低损耗，要选择铁氧体成分使材料具有最小矫顽力Hc和最小各向异性常数K，理想情况是各向异性补偿点（即K≈0）位于怀化变压器工作温度（约80～100℃）。另外，此成分应有低的磁致伸缩常数λ，工艺上要避免内外应力和夹杂物。采用大而均匀的晶粒是有利的，因为Hc∝D－1（D是晶粒尺寸）。