提高效率是对电源和电子变压器的普遍要求。虽然,从单个电子变压器来看,损耗不大。放电(diàn)保(bǎo)护球(qiú)隙是一对直径相同的球型电极,当其与高压试验变压(yā)器、控制台、调压器、水电阻等组成测试设备后,在工频高压试验时用(yòng)于高压测量及保护被(bèi)试物品之(zhī)用例如,100VA电源变压器,效率为98%时,损耗只有2W并(bìng)不多。但 是成十万个、成百万个电源变压器,总损耗可能达到上(shàng)十万W,甚至(zhì)上百万(wàn)W。还有,许多电源变压器一直长期运行,年总(zǒng)损耗相当(dāng)可观,有可能达到上千万 kW·h。显然,提高电子变压器的效率,可以节约电力。节约电力后,可以少建发电站。少建发电站后,可以少消耗(hào)煤和石油,可以少排放 CO2,SO2,NOx,废气,污水,烟尘和灰渣,减少对环境的污染。既具有节约能(néng)源,又具(jù)有保护环境的(de)双重社会经济效益。因此,提高(gāo)效(xiào)率是对电子变压器的一个主要要(yào)求。
电子变压器的损耗包括(kuò)磁芯损(sǔn)耗(铁损)和线圈损耗(铜(tóng)损)。铁损只要电(diàn)子变压器投入工(gōng)作,一(yī)直存在,是电子变压器损耗的主(zhǔ)要部分。因此,根据铁损选择磁芯材料,是电子变压器设计的主要(yào)内容,铁损也成为评价软磁材料的一个主要参数。铁(tiě)损与电子(zǐ)变(biàn)压器(qì)磁芯的(de)工作磁通密度和工作(zuò)频率(lǜ)有关,在介绍软磁材料的(de)铁损 时,必须说明是在什么工作磁通密度下(xià)和什么工作频率(lǜ)下的损耗。例如,P0.5/400,表示在工作磁通密(mì)度0.5T和工作频率(lǜ)400Hz下的(de)铁损。 P0.1/100k表示在工作磁通密度0.1T和(hé)工作频率100kHz下的铁损。
软磁材料包(bāo)括磁滞(zhì)损耗、涡(wō)流损(sǔn)耗和剩余损耗。涡流损耗又与材料的电阻率ρ成反(fǎn)比。ρ越大,涡流损耗越小。各种软磁材料的ρ从大到小的顺序为:锰锌铁氧体为 108~109μΩ·cm,铁镍基非(fēi)晶合金为150~180μΩ·cm,铁基非晶合金为130~150μΩ·cm,钴(gǔ)基非晶合金为 120~140μΩ·cm,高磁导(dǎo)坡莫合金为40~80μΩ·cm,铁硅(guī)铝合金为(wéi)40~60μΩ·cm,铁铝合金为30~60μΩ·cm,硅钢为 40~50μΩ·cm,铁钴合金为20~40μΩ·cm。
因此,锰锌铁(tiě)氧体的(de)ρ比金属(shǔ)软磁材料高106~107倍,在高频中(zhōng)涡(wō)流小(xiǎo),应(yīng)用占优势。但是当工作频率超过一定值以后,锰锌铁氧体(tǐ)磁性颗粒之内的绝缘体被击穿和熔化(huà),ρ变(biàn)得相当(dāng)小,损耗迅速上(shàng)升到很高水平,这个工作频率就是锰锌铁氧体的极限工作频率(lǜ)。
金(jīn)属软磁材料厚度变薄,也可以降(jiàng)低涡流损耗。根据现有的电子变压器使用金属软(ruǎn)磁材料带材的经验,工作频率和带材厚(hòu)度的关系为:工频50~60Hz用 0.50~0.23mm(500~230μm),中(zhōng)频400Hz至1kHz用0.20~0.08mm(200~80μm),1kHz至(zhì)20kHz用 0.10~0.025mm(100~25μm),中高频(pín)20kHz至100kHz用0.05~0.015mm(50~15μm),高频100kHz至 1MHz用(yòng)0.02~0.005mm(20~5μm),1MHz以上,厚(hòu)度小于5μm。金(jīn)属软磁材料带材只要降(jiàng)到一定厚度,涡流损耗(hào)可显(xiǎn)著减(jiǎn)少。不论是硅钢、坡莫合金,还是钴基非晶合(hé)金和微晶纳米晶合金都可以在中、高(gāo)频电子变压器中使用,和锰锌铁氧体(tǐ)竞争。