Practical approaches for reducing eddy current losses in transformer windings

Practical approaches for reducing eddy current losses in transformer windings

 

The paper is focused on comparison of approaches for eddy current losses reduction in transformer windings. The study covers round wires and Litz wire designs. Design considerations are derived based on the advantages and disadvantages of five compared approaches: parallel wires designs, windings in parallel, Litz wire designs, interleaved windings design and half layer designs. Possible number of paralleled windings is analyzed depending on core type. Applications of Litz wire are investigated based on loss reduction as well as much lower filling factor, lower heat dissipation ability and lower temperature grade compared to round wire designs. Interleaved windings advantage is derived to a factor limited to √2 because of deteriorated heat transfer. Half layer designs provide 4 times loss reduction, but a non-careful winding causes transverse fields that increase the losses considerably. The proposed by the author comparison and guidelines are useful for the optimization of transformers windings designs to reduction of copper losses.

 

Статията е насочена към сравняване на подходите за намаляване на загубите от вихрови токове в намотките на трансформатори за силовата електроника. Проучването обхваща решения със кръгли проводници и многожилни проводници (лицендрат). Изведените съображения и насоки се основават на предимствата и недостатъците на петте сравнени подхода: използване на паралелни проводници, използване на намотки в паралел, конструкции с многожилни проводници, дизайн на намотки с т.н. ‘половин слоеве’. Възможният брой намотки в паралел е анализиран в зависимост от вида на използваната сърцевина. Приложенията на многожилни проводници са изследвани въз основа на намаляването на загубите при тях, както и на недостатъците им свързани с ниския коефициент на запълване, по-ниската способност за разсейване на топлината и по-ниска допустима температура в сравнение с дизайните с кръгли проводници. Преимуществото на секционираните намотки се ограничава от влошения топлообмен и достига до √2. Конструкциите с т.н. ‘половин слой’ осигуряват до 4 пъти намаляване на загубите. Изведените резултати от сравненията и предложените насоки улесняват оптимизацията на проектирането с оглед намаляване на загубите в намотките.

 

Download PDF full text