高频变压器用铜皮绕也会有趋肤效应吗?应怎样选择铜皮?

2024-12-25 21:44:08
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回答1:

趋肤效应肯定是有的,只是严重不严重的问题,选择铜皮时在满足电流要求的前提下尽量选择薄些的。

回答2:

我结合设计高频静电除尘电源的经验,为题主做一下解答:

趋肤效应是因为电磁波的特性造成的。理论任何交流电流在任何导体上面都会产生趋肤效应。
在导体的横截面上,流过导体的交流电流密度是不均匀的,其从表面向中心部分逐渐衰减,交流电流的频率越高,衰减得越厉害。对于低频信号,其衰减可以忽略不计,可以认为其电流密度是均匀分布的。 对于直流电流,横截面上的电流密度处处相同。不会有向中心衰减的现象。
以下图圆形导体为例,以红色的深浅来表示电流密度的大小。在表面区域,电流密度越大,红色越深,越往中心区域,则红色逐渐变浅。

与表面电流密度相比,定义电流密度下降到

1/e的位置与表面区域的距离定义为趋肤深度δ。越肤深度的区域的电流密度为表面电流密码的0.368倍。

对于圆形导线,在常温下,其趋肤深度大概为:

对于14kHz的高频电流,其趋肤深度为0.56mm。

趋肤效应越厉害,导体的高频涡流越厉害,等效阻抗越大,通流能力越差。
因此,要尽量减小导线的趋肤效应,有两种方法:
单股或有股根的导线用尽量细的多股细线代替。

在我设计高频静电除尘电源中,使用的频率为14kHz,通过IGBT控制流入到高频变压器的电流是14kHz的高频电流。

如下图,我选用了4000根直径为0.1mm的纱包线,总的截面积为31.4mm,总的截面积等于半径为4.46mm的圆形导线的截面积,

0.05mm的半径仅为趋肤深度的1/10,可以忽略趋肤效应,与直流电流一样考虑。

根据直流电流通流能力与线径之关的关系,大概可以通过150A的电流。

因此,在高压输出侧,该多股线最多可以承受约72kV,1A的输出。

不能使用截面为圆形或者正方形的导线,而应该使用长方形的扁平导线代替。而且越扁越好。

在控制柜内,为了便于安装,使用了铜片作为导体连接IGBT,可控硅。

选用了尽量扁的铜片,如下图: