关于趋肤深度.xlsVIP

Sheet3 Sheet2 Sheet1 使用13根0.42mm直径的圆导线并联来代替1.50mm的单根导线时，交流电阻，电流密度， 交流损耗和直径1.50mm的导线的直流电阻，直流电流密度和损耗相当。 6-2 用带状导线来减低趋肤效应的影响： 在大电流时经常使用扁铜线，在可能的情况下，可以将导线的厚度减小，宽度增加，使其变成 带状，只要合理的确定带状线的厚度和宽度，就可以使其高频趋肤效应的影响最小。 根据扁线最佳高度a = 2 x d 的原则，带状铜线的最佳厚度为： a = 2 x 宽度则由要求的电流密度确定。 对于厚度为 a 的带状线，如果传送电流的频率为 f (Hz)，保持交流载流密度Jf 和直流载流密度 J 相当，得到最佳减低趋肤效应电阻的带状宽度W是： W = 例如，电流 I = 100A，电流密度J = 5.0A/mm2，单股扁线的截面积是： S = 导线的直流电阻最为： Rdc = 0.8745 x L mΩ P8 当电流频率 f = 100kHz时，趋肤效应深度： d = 如果使用 a=2mm，b= 10mm的扁线时，其有效载流面积为： Sf = 2 x d x ( b + a - 2 x d ) mm2 交流载流密度： Jf = A/mm2 趋肤效应电阻(20℃时)变为： Rac ≈ 3.6122 x L mΩ 。 当用带状导线代替变线时，带的最佳厚度为： 2 x d = mm 趋肤效应面积应和扁线面积相同： Sf = a x W S mm2 则有带的宽度为： S / a 此时，趋肤效应电阻(20℃时)： Rac ≈ 0.8676 x L 带状线(0.42mm x 48mm)的高频电流密度和交流电阻仅为原扁线(2mm x 10mm)的1/4；当然，带状 线的交流损耗也仅为扁线的交流损耗的 1/4 。 扁状导线的趋肤效应电阻和导线的截面形状有关，在截面面积确定后，其窄边高度越大， 趋肤效应的影响也越大。 当根据电流的趋肤深度来确定扁线的窄边高度，使扁线变成为厚度等于2倍的趋肤深度， 而截面面积和原扁线截面面积相等的带状后，可以使电流趋肤效应的影响减到最小。 6-3 利用管和泊减低趋肤效应的影响： 在频率很高时，趋肤效应深度也很小，电流基本集中在导体的表面，内部的导体部分基本 上没有电流，将这部分导体去除变成管后，可以大大减轻导体的重量，而对电流的传送又没有 影响。同样，在很高的频率时，也可以将带状线压成泊状，既保证其对电流的传送，又可减轻 其重量。例如，高频大功率的传输线和高频天线的振子就可以使用铜管或铝管来制作，如果在 铜管或铝管的表面加镀一层高导电的金属膜（银或金），效果就会更好；高频传输线或天线， 也可以用在不导电的管或棒形胎表面敷（或镀）导电金属泊（膜）来制作，即节省昂贵的金属 材料，又保证了导电性能和机械强度。 现在，电子设备的体积越来越小型化，因此电源的工作频率越来越高，为了提高电源中必 需的变压器和功率电感的效率，一方面使用高频极低损耗的磁材，一方面使用减低高频电流损 耗的导体；比如，目前已广泛生产和使用的极扁带状漆包线就是一种选择。 P9 7。 附表：几种电流波形和有效值的关系 7-1 脉冲矩形波 Irms = Ip x 7-2 连续锯齿波 7-3 脉冲锯齿波 正弦半波 正弦全波 Irms = Ip x 7-6 交流正弦波 7-7 交流矩形波 Ip 7-8 等边三角脉冲波 7-9 梯形波 ( Ip2 - Ip x I2 + I22 / 3 ) x f2 = 趋肤效应深度可以表达为： d = k = 式中 2-1 Rdc = 对铜圆导线： = a b Sf = Rac = D -- 圆线的直径( mm ) d -- 趋肤效应深度( mm ) f -- 电流频率( Hz ) k -- 常数( 同前 ) 面积： Sf =πx (D-d) x d ( D=2 x r1 ) Rdc/20℃ = 2-2 a -- b -- 扁线的窄边高度( mm ) 扁线的宽边长度( mm ) Sf=2xdx(a+b-2xd) 导线的直流电阻和高频电阻 c P2 P3 适用和不适用状况 在计算圆导线和扁导线的交流趋肤效应电阻时，设定趋肤深度条件为小于圆线半径或扁线窄 实际上，导线本身在制造时由于材质和工艺的差别，使用条件和环境条件的千差万别，导线达 到热平衡状态时的条件参数是难于精确确定的。一般情况下，在工程上设计和计算中，可以用 在一定的环境温度下，导线达到允许的最高表面温度时的电阻（热态电阻）进行损耗计算；用 热态电阻计算得到的损耗称热态损耗。 在用热态损耗测算温升时，预测温升应该低于允许的温升值。 P5 导线直径： D = mm 导