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Litz绞合线理论基础漆包线技术交流2008-10-16 15:58:25阅读381评论0字号：大中小订阅Litz绞合线理论基础（来源:web）（BERTER整理）Litz绝缘绞合线，源于德语“Litzendraht”,简称Litz线，是20世纪初起源于德国的一种产品。 电源变换电路设计者经常面临提高转换效率的问题。当试图提高电源变换器的效率时，降低 电源变换器磁性元件的损耗是一个重要的措施。开关式电源磁性元件的损耗归咎于磁性材料 和构成变压器绕组的电导体。铁氧体（铁磁性氧化物）是最常用的磁芯材料，具有特征损耗； 涡流使剩磁和磁滞损耗转变为热能。而对整个电源变压器来说，最主要的是绕组导体产生的 损耗。若直流电流过导体，电流将在导体截面上均匀分布。产生的损耗为直流损耗，直流损耗 是导体电导，导体横截面和长度的函数。当交流电通过导体时，导体处在交变磁场中，将在 导体中产生感应电动势，导致涡流和有关的能量损耗。导体中涡流的流动产生热，所耗之能 为电流的平方乘以电阻。涡流损耗可以看成是导体电阻的增加，其值比直流电阻值要大。涡 流的数值（电阻的增加）随频率和导线直径的增加而增加。Litz线，意为编织线，是具有膜绝缘的细径结构，即沿其直径均匀编织或绞合的线。涡流损耗几乎在各种情况下，涡流在导体中引起的损耗是邻近效应和趋肤效应组合的结果。趋肤 效应是由与导体中与交变电流相关的交变磁场在导体中产生的涡流引起的。磁场环绕导体， 从而在导体中感应出涡流。产生的第二种现象是电流在导体横截面上分布的变化，这与电流 在射频时的“趋肤效应”有关。固体导体电流的趋肤效应是电流集中于周边薄层上。该效应是由于流线的内外分布所 致。假设固体导体是由若干平行元素组成，由较多元素包围的内部那些元素有较高的电抗， 从而降低了中心的电流密度，增加了导线表面的电流密度。趋肤效应随频率和导线直径增加而更加明显。在适当条件下，电流几乎完全集中在导体 的外表层，而导体中心的电流实际上降低为零。趋肤效应是d/的函数，d是导线直径， 是有效肤深。有效肤深是导电材料的特性，是电流密度从导线表面的数值降低的度量。9 0C时，有效肤深是0.218mm。12AWG （2.00mm）铜导线的d/A是9.4,即由于趋肤 效应电阻增加约180%。在同样条件下，26AWG（0.400mm）导体d/A=1.9，我们发现趋肤效 应的电阻增量可以忽略。邻近效应是由于绕组的几何形状造成的导体中的杂散交变磁场产生的涡流损耗。由于邻 近效应所造成的涡流损耗可使绕组电阻比其直流电阻增加若干倍。一般说来，漏磁取决于绕 组的几何形状以及与其邻近绕组的几何形状。因为绕组的几何形状千差万别，邻近效应的涡 流损耗的理论处理非常繁锁且经常是不实用的。如同趋肤效应，评价邻近效应产生的潜在的涡流损耗d/A亦是有用的。当d/A小于1 时，例如在低频或细线径时，邻近效应很小，可以忽略。在高频或粗线径时，d/A大于1， 可能有分布损耗。由于邻近效应产生的涡流损耗，在适当的条件下可能成为绕组中总损耗的 主要组成部分。降低邻近效应的涡流损耗的有效办法是减少导线直径。这无疑将增加直流电阻。如同对 趋肤效应的分析，解决邻近效应的办法是使用细径平行绞合线。Litz 线如果上述元素用平行的绝缘线束取而代之，则上述模拟可以变为现实。为获得满意的结 果，仅仅把导线分成若干股是不够的。这些细线必须以最少绞距精密绞合和编织在一起，这 样使它们能相对于切割导线的磁场连续相交。该磁场可以认为是由两部分组成的，导线中的 电流（趋肤效应）产生的同心磁场和绕组中所有其它绕线的电流（邻近效应）引起的垂直磁 砀。这样的绞合线在电缆中等距离占据相应的位置；这些位置从中心向外边缘均匀分布。这 将防止在平行线上的非均匀电流分布。同样，垂直磁场感应的涡流也可以通过将整束线均匀绞合而降低，使导线与所加磁场相 交。每半圈绞合产生的感应电动势将被另半圈产生的感应电动势所抵消。在一个典型的使用 Litz线的线包中最小绞合数应为10，以防止由于邻近效应产生的循环涡流。多股线的均匀交叉是不可能通过简单绞合操作而实现的。因此，这些电缆是把数股预先 绞合好的多股线再绞合在一起。例如，一根4 0线的电缆可能由8股预先绞合好的5线电缆 再绞合在一起，也可能由4股预先绞合好的10线电缆再绞合在一起。由于低电能损耗和勿须清洗的直焊性，聚氨酯绝缘线是最常使用的电缆芯线。线规通常 为2 8至5 0,股数少至3多至6 0 0 Qo Litz线通常有单层、双层和三层聚四氟乙烯或尼 龙护套，单层尼龙编物缠绕护套以及不带护套的等几种。Litz线的使用Litz线对开关式电源里的高频电源变压器有潜在的应用前景。这些电源经常使用粗导 线，输出大电流。根据以上理论，粗导体的高频的组合在理论上则需要高频Litz线。为评价高频变压器中Litz线绕组的有效性最直接的方法是在不同的绕组中保持圈数相同， 用Litz线和其它导线相比较。最大功率输出出现在d/A最大的绕组中。这一简单的计算可以 证明任何绕组中涡流损耗的的降低。为帮助设计人员使用Litz线，如下几点应预注意：1、当使用铁氧体或其它高频磁性材料时，Litz线极有可能降低涡流损耗。2、计算比例d/A，若其值大于1则考虑使用Litz线。3、在磁性元件的设计中，若磁通量有不能忽视的散射，例如，磁路中有较大的空气间 隙或变压器藕合较松等，可以考虑使用Litz线作为消除散射磁场产生的涡流的一个方法。4、如果对温度升高的要求象普通线那样，使用Litz线可以提高变压器的输出功率。5、频率5Mhz时，Litz线不再适用。原因是高频时的电容效应。注：AWC应为AWG（美国线规）,12AWG对应IEC应是2.000mm； 26AWG对应IEC应是 0.400mm。
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