非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法技术

本发明专利技术提出一种非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法。包括通过调整每层的填充率，推导出方形利兹线的归一化厚度表达式；结合Dowell方程推导出第n次谐波频率下方形利兹线的交流电阻系数表达式；采用麦克劳林级数展开，可以得到低频条件时，方形利兹线的Dowell公式的近似表达式；推导出非正弦电流激励下方形利兹线导线损耗；推导出方形利兹线单股最优直径表达式；利兹线除了需要确定单股最优直径外，还需要计算出利兹线的股数。利兹线的载流能力与单股直径和股数有关。本发明专利技术方法能应用于多匝方形利兹线的绕组损耗的确定，以及方形利兹线最优导线直径的确定，可以降低计算量和计算时间，方便快捷，有利于工程应用。

A Method for Calculating the Optimum Diameter and Number of Shaped Leeds Line under Non-sinusoidal Current Waveform Excitation

【技术实现步骤摘要】
非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法
本专利技术属于电感器、高频变压器设计领域，特别涉及一种非正弦电流波形下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法。
技术介绍
电感器和高频变压器设备中的多匝线圈，由于驱动频率的增加，一般会采用扁铜线导线、利兹线作为线圈导线，降低涡流效应带来的高频损耗。当绕组的载流量较大，交变电流频率较高时，会导致扁铜线最优厚度较小，宽度较大，造成高频变压器铁心窗口高度较大，对于铁心加工，以及实际安装造成困难；如果采用多股并绕扁铜线的方式，虽然可以减小铁心窗口高度，但是会增强邻近效应，造成绕组损耗增加，高频变压器整体效率也会相应降低。利兹线由多根绝缘独立的导体绞合或者互相缠绕而形成，通过这些工艺，电磁场可以比较均匀地分布于导线截面，从而有效减小导线的邻近效应，同时方形利兹线可以保证绕组具有较高的填充率。因此，方形利兹线在高频率、大功率应用场合具有广泛的应用前景。现有多匝线圈高频涡流损耗的计算方法包括有限元仿真法和解析计算法。采用有限元法对方形利兹线的高频绕组损耗进行计算，计算精度高，可以对任何形状的绕组进行研究。但是，从有限元法计算原理上看，随着频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法，其特征在于：步骤1：结合方形利兹线每层的填充率，推导出方形利兹线的归一化厚度表达式Δstr；步骤2：结合Dowell方程推导出第n次谐波频率下方形利兹线的交流电阻系数表达式FRn；步骤3：采用麦克劳林级数展开，可以得到低频条件dstr/δw≤2时方形利兹线的交流电阻系数的近似表达式，其中dstr为方形利兹线单股直径；δw为集肤深度；步骤4：推导出非正弦电流激励下方形利兹线导线损耗Pw；步骤5：对dstr/δw求导，得到方形利兹线单股最优直径表达式dstr‑opt；步骤6：计算利兹线的股数k。

【技术特征摘要】
1.一种非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法，其特征在于：步骤1：结合方形利兹线每层的填充率，推导出方形利兹线的归一化厚度表达式Δstr；步骤2：结合Dowell方程推导出第n次谐波频率下方形利兹线的交流电阻系数表达式FRn；步骤3：采用麦克劳林级数展开，可以得到低频条件dstr/δw≤2时方形利兹线的交流电阻系数的近似表达式，其中dstr为方形利兹线单股直径；δw为集肤深度；步骤4：推导出非正弦电流激励下方形利兹线导线损耗Pw；步骤5：对dstr/δw求导，得到方形利兹线单股最优直径表达式dstr-opt；步骤6：计算利兹线的股数k。2.根据权利要求1所述的一种非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法，其特征在于：所述步骤1中方形利兹线的归一化厚度表达式为：式中，fs为基波频率；μ0为真空磁导率；σ为导体电导率；p为节距；dr为实心圆导线直径；k为利兹线股数。3.根据权利要求2所述的一种非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法，其特征在于：所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琳，陈彬，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11