中德电子-2021 广告 雅玛西-2021 广告

《IEC60205磁性零件有效参数计算》的瑕疵与分析

2007-11-05 15:45:43 来源:国际电子变压器 点击:1194

磁心零件有效参数是计量磁性元器件各项性能指标的基础,也是制定产品技术条件的依据。随着消费类电子设备和现代通信技术的发展,不同材料和不同形状的铁氧体器件大量涌现,因而如何对较复杂磁路进行正确计算,便成为元件生产和整机使用单位一项急待解决的课题。加之,国际贸易对产品的认证更为重视,凡经过认证的产品,信誉好、销量大、价格高。而未经认证的产品,即使产品质量好,有时也得不到购买者的信任,因而失去市场。认证是从源头上保证产品质量的一个重要手段,是提高质量和服务水平的重要途径。而认证则是由权威机构依据有关标准或规范,按规定的条件和程序来进行的。所以标准的准确性、权威性,决定了产品的生死结论。国际电工委员会2006年新公布的“磁性零件有效参数计算”IEC60205(第三版2006-01)标准,增添了一些新出现的异形磁心,其计算公式却出现了一些偏差,导致有效参数失真,并会造成对产品质量误判。应该说这种重大失误,对相关磁心产品的质量检验、定标乃至认证都有致命的影响。本文特将该标准中计算公式的瑕疵,按排版顺序择其要点分析如下,作为抛砖引玉,期望引起国内外同行的重视。
1. 3.1.4节中he表达式的问题:原文为he=(1-k1-k2),公式右端明显少写了个h。
正确表示应该是:he=h(1-k1-k2)。
2. 3.6节中A4表达式的问题:原文为
,公式右端第二项有误。

分析:A4的计算过程如下

若不计槽口面积,则

若计槽口面积,则

对磁心实物的尺寸数据估算表明,不计槽口面积的两项“”和“”数值是同一数量级,那么既然原文在前者中计入了槽口面积,表示为“”,那么后者也应考虑槽口的面积,应表示为“”。
结论:A4应表示为。
3. 3.7节中RM3型lmax表达式的问题:原文为
,表达式有误。
分析:lmax的计算过程如下

如图,作辅助线,并标注相关角度及线段。
由于

由此可得

结论:lmax应表示为

4. 3.7节中RM6-S和RM6-R磁心两者间图形差异的问题:原文中分别给出了RM6-S和RM6-R磁心不同的A7表达式,但图中却没有标出两者磁心图形之间的差异。
结论:应标出RM6-S和RM6-R磁心两者间的图形差异。
5. 3.8节中和表达式的问题:原文为
和,
两表达式中“d2/2”有误。
分析:
在计算A1时,原文将图中用斜线阴影部分表示的矩形面积表达成“d1d2/2”,而只有当中心柱和槽口边相切,即“c”和“d2/2”的数值相同时该表达式才是正确的。在有的公司产品手册中“c”和“d2/2”的数值是不同的,如EPCOS、FERROXCUBE等公司均标出“c”的数值,并且在一般情况下“c”和“d2/2”的数值不同。TDK公司给出的EP型磁心图上,中心柱和槽口边均不相切,但它也没给出“c”的数值,这只能说明TDK公司将其差异忽略不计。但严格来讲,作为国际统一的标准文件,此处的“d2/2”应该用“c”来表示。
结论:和应表示为:和

6. 3.9节中A4、l5和A5表达式的问题:原文为


。 A4表达式中有误,l5表达式中“h1-h2”有误,A5表达式中有误。
分析:
1) A4的计算过程如下:
其中
2) l5的计算过程如下:

3) A5的计算过程如下:
其中
结论:A4、l5和A5应分别表示为:



7. 3.11节中S1表达式的问题:原文为
,此计算结果有误。
分析: S1的计算过程如下
求解S1的值就是使,如图,其中


则可得
——(1)
欲满足,则
                ——(2)
(1)式等于(2)式,得出方程式
                  ——(3)
求解(3)式,可得β=1.15494,则

结论:S1应表示为S1=0.29801F,其值与图中的α无关。实际上这与3.5节中S1的情况是完全一致的,两者结果应一致。
8. 3.12节中表达式的问题:原文为
,该表达式有误。
分析:计算过程如下
如图,取变量x,作积分,则有如下形式

式中:            


结论:应表示为。
9. 3.14节中A3表达式的问题:原文为
,式中FC有误。
分析:A3的计算过程如下

结论:A3应表示为。
此外,在IEC60205(2006-01)文件2.2节中还提到了最小截面积的标称值Amin,但在其后各类型磁心的计算公式中再也未出现过Amin,难免让人感到有头无尾。
建议:在EL、ER等磁心的计算中将Amin的计算具体列出。因为在测量功率损耗PC等磁性能时,规定的磁通密度由下式决定:,这时,如果按较大的截面来计算测量电压(或电流),则会在细颈Amin段偏离工作点,甚至会造成过饱和以致烧毁器件。在有些不均匀、甚至不对称的EE、ET等磁心磁路中,Amin比其它段截面更小,则对测量结果影响更甚。而这种磁心的磁路计算公式,在IEC公布的标准中尚未列入,我们将在另外的文章中详细述及。
以上对IEC60205“磁性零件有效参数计算”标准的勘误评点,纯系作者们一己之见,望能引起业内专家关注。因为事关重大,而大多错在初等数学知识范围,不得不予以重视。

Big-Bit 商务网

请使用微信扫码登陆