CN103630746B - 一种测量和评估有气隙磁元件绕组交流电阻的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测量和评估有气隙磁元件绕组交流电阻的方法。将气隙去除，构成无气隙磁元件，沿原气隙位置绕制气隙等效绕组，气隙等效绕组的宽度等于对应气隙的宽度，根据气隙等效绕组的磁动势可以等效替代气隙磁压降作用的原理，以保持等效前、后的磁元件绕组窗口内的磁场分布不变，将气隙等效绕组的端口短路，采用两端交流阻抗测量仪器测得无气隙磁元件励磁绕组两端的交流电阻，然后按一定规律扣除气隙等效绕组折算反射到励磁绕组侧的电阻，得到所述有气隙磁元件励磁绕组的交流电阻。该方法不仅可以方便、有效地评估对比不同气隙设计方案对励磁绕组交流电阻的影响，也可以准确地测量有气隙磁元件的绕组交流电阻，测量方便、快捷、成本低。

Description

一种测量和评估有气隙磁元件绕组交流电阻的方法
技术领域
本发明涉及高频磁元件绕组损耗技术领域，特别是一种有气隙高频磁性元件绕组交流电阻的测量方法。
背景技术
磁元件担负着磁能的传递、存储、滤波等功能，在功率变换器中起着极其重要的作用，随着功率变换器往高频和高功率密度趋势发展，其磁元件损耗成制约其发展的关键因素之一。磁元件绕组损耗的测量技术作为研究磁元件损耗的基础，一直备受国内外研究者的关注，其测量精度影响着磁元件损耗的分析以及模型的建立，而对于磁元件绕组损耗的测量可以通过测量磁元件绕组的交流电阻计算得到。
现有磁元件绕组交流电阻的测量方法中，对于变压器，一般采用绕组短路测量法。由于绕组短路，磁芯磁通基本为零，因此测量得到的总交流电阻就是绕组交流电阻。但对于有气隙的磁元件，如电感器，目前还没有有效的方法从测量得到的总交流电阻中分离出绕组交流电阻和磁芯电阻。对于气隙磁元件，绕组窗口的磁场十分复杂，影响因素很多，如气隙位置、大小、个数、绕组窗口形状以及绕组线规和布置方式等，研究表明不同的气隙参数设计对绕组交流电阻影响很大。国内外目前还没有一种有效的磁元件绕组交流阻抗测量评估方法，因此研究有气隙磁元件绕组交流电阻的测量技术具有重要的理论分析和实际应用价值。
发明内容
针对现有测量技术无法对有气隙磁元件高频绕组的交流电阻进行有效测量的问题，本发明提供一种磁元件绕组交流电阻的测量评估方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测量和评估有气隙磁元件励磁绕组交流电阻的方法，其特征在于：所述有气隙磁元件由磁芯、各气隙和励磁绕组组成；将所述有气隙磁元件的各气隙部分去除，形成一个无气隙磁元件，沿所述各气隙位置绕制绕组以形成气隙等效绕组，并进行短路或连接，以代替各气隙的作用，测量所述无气隙磁元件励磁绕组两端的交流电阻，并从所述交流电阻中扣除各气隙等效绕组折算反射到励磁绕组侧的电阻，从而得到所述有气隙磁元件励磁绕组的交流电阻，更进一步根据励磁绕组的工作电流得到励磁绕组损耗。
在本发明一实施例中，该方法能用于测量不同气隙设计参数(如不同的气隙位置、个数和大小)的交流电阻和评估不同气隙设计方案对绕组交流电阻的影响。
在本发明一实施例中，所述各气隙等效绕组位于各气隙的位置，且其宽度与有气隙磁元件的对应的各气隙宽度相同。
在本发明一实施例中，气隙等效绕组采用相对于测量频率下涡流透入深度来说线径尽量细的导线（如0.01mm）或厘兹线绕制，以保证气隙等效绕组的交流电阻基本等于其直流电阻。
在本发明一实施例中，所述短路的方式是将各气隙等效绕组短路，实现对励磁绕组交流电阻的测量。
在本发明一实施例中，所述短路的方式是将各气隙等效绕组的异名端连接串联起来之后短路，实现对励磁绕组交流电阻的测量，其中各气隙等效绕组的匝数比例等于各气隙长度的比例。
在本发明一实施例中，所述连接的方式是将磁元件励磁绕组与气隙等效绕组同名端连接串联，实现对励磁绕组交流电阻的测量，各气隙等效绕组的总匝数等于励磁绕组的匝数。
在本发明一实施例中，所述连接的方式是将磁元件各气隙等效绕组异名端连接串联组成一总的气隙等效绕组，再将该总的气隙等效绕组与励磁绕组同名端连接串联，实现对励磁绕组交流电阻的测量，其中各气隙等效绕组的总匝数等于励磁绕组的匝数，且各气隙等效绕组的匝数比例等于各气隙长度的比例。
在本发明一实施例中，采用两端交流阻抗测量仪器，测量所述被测磁元件励磁绕组端口的交流电阻，进而根据算出励磁绕组电阻，其中为气隙等效绕组的直流电阻，为励磁绕组与气隙等效绕组的匝数比值，进一步通过公式计算获得励磁绕组的交流损耗。严格上说，如上测量方法得到的有气隙磁元件的交流电阻还包括本发明所述的无气隙磁元件的磁芯电阻，但由于本发明所述的无气隙磁元件的励磁绕组安匝磁势与气隙等效绕组的安匝磁势大小相等方向相反，两者产生的磁场相互抵消，此时磁芯中的磁通密度很小，只存在于气隙等效绕组靠近的很小一部分磁芯，因此相对于本发明所述的气隙电感磁芯电阻，等效气隙电感的磁芯电阻完全可以忽略不计。
本发明的有益效果在于：本发明适用于不同气隙设计参数下的有气隙磁元件绕组交流电阻的测量，解决了有气隙磁元件高频绕组交流电阻难以测量评估的问题；并可方便地对比评估不同磁元件设计，尤其是不同气隙布置下的绕组交流电阻；也能用于现有磁芯损耗测量技术中从总损耗中扣除绕组损耗，从而分离出磁芯损耗。此外，本发明可以采用一般的阻抗测量仪器，如LCR测量仪、阻抗分析仪等，测量方便、快捷、准确。
附图说明
图1是单气隙电感气隙等效绕组短路法的原理图。
图2是单气隙电感励磁绕组与气隙等效绕组同名端串联连接法的原理图。
图3是分布式气隙电感各气隙等效绕组短路的原理图。
图4是分布式气隙电感各气隙等效绕组的异名端串联连接并短路的原理图。
图5是分布式电感气隙电感励磁绕组与总的气隙等效绕组同名端串联连接法的原理图。
图6是有气隙电感模型图。
图中，1-被测磁元件气隙等效绕组，2-短路，3-气隙等效绕组宽度(即实际气隙宽度)，4-有气隙磁元件的气隙位置，5-被测磁元件磁芯，6-被测磁元件励磁绕组，7-交流阻抗测量仪器端口，8-被测磁元件气隙等效绕组，9-有气隙磁元件的气隙位置，10-气隙等效绕组宽度(即实际气隙宽度)，11-被测磁元件励磁绕组，12-被测磁元件磁芯，13-交流阻抗测量仪器端口，14-励磁绕组与气隙等效绕组同名端连接串联，15-短路，16-短路，17-被测磁元件的第一个气隙等效绕组，18-有气隙磁元件第一个气隙的位置，19-有气隙磁元件第二个气隙的位置，20-被测磁元件的第二个气隙等效绕组，21-第一个气隙等效绕组宽度，22-第二个气隙等效绕组宽度，23-被测磁元件磁芯，24-被测磁元件励磁绕组，25-交流阻抗测量仪器端口，26-两个气隙等效绕组的一组异名端相连接，27-两个气隙等效绕组的另一组异名端相连接，28-被测磁元件的第一个气隙等效绕组，29-有气隙磁元件第一个气隙的位置，30-有气隙磁元件第二个气隙的位置，31-被测磁元件的第二个气隙等效绕组，32-第一个气隙等效绕组宽度，33-第二个气隙等效绕组宽，34-被测磁元件磁芯，35-被测磁元件励磁绕组，36-交流阻抗测量仪器端口,37-两个气隙等效绕组的一组异名端相连接，38-被测磁元件的第一个气隙等效绕组，39-有气隙磁元件第一个气隙的位置，40-有气隙磁元件第二个气隙的位置，41-被测磁元件的第二个气隙等效绕组，42-励磁绕组与两个气隙等效绕组组成的总气隙等效绕组同名端连接串联，43-第一个气隙等效绕组宽度，44-第2个气隙等效绕组宽,45-被测磁元件磁芯，46-被测磁元件励磁绕组，47-交流阻抗测量仪器端口,48-有气隙电感的气隙，49-气隙宽度，50-有气隙电感磁芯，51有气隙电感的励磁绕组。
具体实施方式
本发明所述的有气隙电感高频绕组交流电阻的测量方法中，有气隙电感由磁芯50，气隙48以及励磁绕组51组成。本发明将去除气隙48，沿气隙48的位置绕制气隙等效绕组1，气隙等效绕组的宽度3等于对应气隙的宽度49，构造一个无气隙电感，并将所述无气隙电感作为测试对象。
为了所述被测电感磁芯窗口的磁场分布与实际气隙电感的磁场分布保持一致，从而使得所述被测电感绕组的交流电阻与实际气隙电感的绕组交流电阻相等，上述被测电感气隙等效绕组的宽度要等于有气隙电感的气隙宽度。
为了便于扣除或可以忽略所述气隙等效绕组的交流电阻，所述气隙等效绕组采用相对于测量频率下涡流透入深度来说线径尽量细的导线（如0.01mm），由于细导线在一定频率范围内其涡流效应影响很小，所述气隙等效绕组的交流电阻基本等于直流电阻。
对于单气隙电感气隙等效绕组短路的测量方案，如图1。将气隙等效绕组1固定在无气隙磁芯5的对应气隙48位置并短路，从所述被测电感励磁绕组6的两端口用交流阻抗测量仪器7测量被测电感绕组的总交流电阻，进而扣除气隙等效绕组1折算反射到励磁绕组6侧的电阻，即为所述被测电感的绕组交流电阻。
对于单气隙电感励磁绕组与气隙等效绕同名端串联连接法的测量方案，如图2。将气隙等效绕组8固定在无气隙磁芯12的对应气隙48位置，并将励磁绕组11与气隙等效绕组8反接串联,即将励磁绕组11与气隙等效绕组8中的一组两个同名端连接，从另外一组同名端的两端点用交流阻抗测量仪器13测量被测电感绕组的总交流电阻，进而将测量得到的交流电阻扣除气隙等效绕组8的直流电阻，即为所述被测电感的绕组交流电阻。
对分布式气隙电感气隙等效绕组短路法的测量方案，如图3。将气隙等效绕组17、20固定在无气隙磁芯23的对应各气隙位置，并将气隙等效绕组17、20各自短路，从所述被测电感励磁绕组24的两端口用交流阻抗测量仪器25测量被测电感绕组的总交流电阻，进而扣除各气隙等效绕组折算反射到励磁绕组24侧的总电阻，即为所述被测电感的绕组交流电阻。
对于分布式气隙电感各气隙等效绕组的异名端连接串联并短路的测量方案，如图4。将气隙等效绕组28、31固定在无气隙磁芯34的对应各气隙位置，并将气隙等效绕组28、31的异名端连接串联组成一个总的气隙等效绕组，再将该总的气隙等效绕组的两端短路，从所述被测电感励磁绕组35的两端口用交流阻抗测量仪器36测量被测电感绕组的总交流电阻，进而扣除各气隙等效绕组折算反射到励磁绕组35侧的总电阻，即为所述被测电感的绕组交流电阻。
对于分布式气隙电感励磁绕组与总的气隙等效绕组同名端串联连接的测量方案，如图5。气隙等效绕组38、41的异名端连接串联组成一个总的气隙等效绕组，再将励磁绕组46与总的气隙等效绕组反接串联，即将励磁绕组46与总的气隙等效绕组中的一组两个同名端连接，从另外一组同名端的两端点用交流阻抗测量仪器47测量被测电感绕组的总交流电阻，进而将测量得到的交流电阻扣除各气隙等效绕组38、41的直流电阻，即为所述被测电感的绕组交流电阻。
对于多于两个气隙的分布式气隙电感，所述原理和方案同样适用。
进一步将交流电阻乘以所述电感的工作电流的平方，可以得到所述电感的绕组损耗，本实施例中，采用两端交流阻抗测量仪器，测量所述被测磁元件励磁绕组端口的交流电阻，进而根据算出励磁绕组电阻，其中为气隙等效绕组的直流电阻，为励磁绕组与气隙等效绕组的匝数比值，进一步通过公式计算获得励磁绕组的交流损耗。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种测量和评估有气隙磁元件励磁绕组交流电阻的方法，其特征在于：所述有气隙磁元件由磁芯、各气隙和励磁绕组组成；将所述有气隙磁元件的各气隙部分去除，形成一个无气隙磁元件，沿所述各气隙位置绕制绕组以形成气隙等效绕组，并进行短路或连接，以代替各气隙的作用，测量所述无气隙磁元件励磁绕组两端的交流电阻，并从所述交流电阻中扣除各气隙等效绕组折算反射到励磁绕组侧的电阻，从而得到所述有气隙磁元件励磁绕组的交流电阻，更进一步根据励磁绕组的工作电流得到励磁绕组损耗。
2.根据权利要求1所述的一种测量和评估有气隙磁元件励磁绕组交流电阻的方法，其特征在于：该方法能用于测量不同气隙设计参数的交流电阻和评估不同气隙设计方案对绕组交流电阻的影响。
3.根据权利要求1所述的一种测量和评估有气隙磁元件励磁绕组交流电阻的方法，其特征在于：所述各气隙等效绕组位于各气隙的位置，且其宽度与有气隙磁元件的对应的各气隙宽度相同。
4.根据权利要求1所述的一种测量和评估有气隙磁元件励磁绕组交流电阻的方法，其特征在于：气隙等效绕组采用相对于测量频率下涡流透入深度来说线径尽量细的导线或厘兹线绕制，以保证气隙等效绕组的交流电阻基本等于其直流电阻。
5.根据权利要求1所述的一种测量和评估有气隙磁元件励磁绕组交流电阻的方法，其特征在于：所述短路的方式是将各气隙等效绕组短路，实现对励磁绕组交流电阻的测量。
6.根据权利要求1所述的一种测量和评估有气隙磁元件励磁绕组交流电阻的方法，其特征在于：所述短路的方式是将各气隙等效绕组的异名端连接串联起来之后短路，实现对励磁绕组交流电阻的测量，其中各气隙等效绕组的匝数比例等于各气隙长度的比例。
7.根据权利要求1所述的一种测量和评估有气隙磁元件励磁绕组交流电阻的方法，其特征在于：所述连接的方式是将磁元件励磁绕组与气隙等效绕组同名端连接串联，实现对励磁绕组交流电阻的测量，各气隙等效绕组的总匝数等于励磁绕组的匝数。
8.根据权利要求1所述的一种测量和评估有气隙磁元件励磁绕组交流电阻的方法，其特征在于：所述连接的方式是将磁元件各气隙等效绕组异名端连接串联组成一总的气隙等效绕组，再将该总的气隙等效绕组与励磁绕组同名端连接串联，实现对励磁绕组交流电阻的测量，其中各气隙等效绕组的总匝数等于励磁绕组的匝数，且各气隙等效绕组的匝数比例等于各气隙长度的比例。
9.根据权利要求1所述的一种测量和评估有气隙磁元件励磁绕组交流电阻的方法，其特征在于：采用两端交流阻抗测量仪器，测量被测的所述有气隙磁元件励磁绕组端口的交流电阻RT，进而根据RW＝RT-n2·RS算出励磁绕组电阻RW，其中RS为气隙等效绕组的直流电阻，n为励磁绕组与气隙等效绕组的匝数比值，进一步通过公式PW＝IW 2·RW计算获得励磁绕组的交流损耗，其中PW为励磁绕组的交流损耗，IW为励磁绕组上的电流值。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106291123B (zh) * 2016-08-05 2019-03-12 福建工程学院 一种直接测量磁元件绕组损耗的方法
CN113203893B (zh) * 2021-04-29 2022-07-01 福州大学 一种电感器及松耦合变压器的线圈绕组交流电阻提取方法
CN114325126B (zh) * 2022-03-04 2022-05-17 浙江富特科技股份有限公司 一种电感的绕组损耗测量方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2901343Y (zh) * 2006-05-16 2007-05-16 北京奥地探测仪器公司 高密度交流电磁测量电阻率仪
CN102411101A (zh) * 2011-07-16 2012-04-11 东北电力大学 一种基于频变特性的变压器谐波损耗计算方法
CN103226187A (zh) * 2013-04-23 2013-07-31 福州大学 一种磁性元件损耗测量方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000260012A (ja) * 1999-03-10 2000-09-22 Hitachi Metals Ltd 磁気抵抗効果型磁気ヘッドの検査方法、および磁気抵抗効果型磁気ヘッドの検査装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2901343Y (zh) * 2006-05-16 2007-05-16 北京奥地探测仪器公司 高密度交流电磁测量电阻率仪
CN102411101A (zh) * 2011-07-16 2012-04-11 东北电力大学 一种基于频变特性的变压器谐波损耗计算方法
CN103226187A (zh) * 2013-04-23 2013-07-31 福州大学 一种磁性元件损耗测量方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
汪晶慧等.矩形波激励下磁芯损耗测量中绕组损耗的测量.《南昌大学学报（工科版）》.2012,第34卷(第3期),第279-282页. *
汪晶慧等.超低损耗角磁芯损耗测量的量热计法.《电工电能新技术》.2012,第31卷(第4期),第6-9,14页. *

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