歐姆損耗

雜散損耗是由漏磁通進入變壓器油箱和結構件內，包括鐵心拉板、夾件以及各類屏蔽中引起的損耗，雜散損耗的研究對節能降耗、避免可能存在的危險的局部過熱和提高運行的可靠性有着重要的意義。隨着單台變壓器容量的不斷增加，電力變壓器的漏磁場，以及由漏磁通在油箱、結構件中產生的損耗也不斷地增大，這成為變壓器研究人員必須關注的問題之一。在一些小容量的變壓器中，漏磁場相對較弱，雜散損耗引起的局部過熱的威脅相對較小，但是在大容量的變壓器中必須給予重視。長期的研究得出，隨着變壓器容量的增大，漏磁通與主磁通的比值增大，這必然引起雜散損耗的增大；漏磁通的不均勻分佈導致結構件局部温度升高，當變壓器內部温度升高到一定值後，會損壞絕緣從而影響變壓器的使用壽命，給變壓器的正常運行帶來危險。

隨着電力變壓器單台容量和電壓等級的不斷增加，準確地確定結構件中雜散損耗的量以及其分佈，對產品研發、設計以及運行有着重要意義。電氣工程中的雜散損耗問題，對實驗研究和數值仿真而言都是一個複雜的經典問題，在實驗研究方面雜散損耗總是和其他損耗混合在一起，因此不能直接測量雜散損耗，很難準確地將結構件上的損耗從總的損耗中分離出來，顯然更不可能通過測量具體瞭解雜散損耗的分佈。傳統雜散損耗的測量方法是“負載損耗”的測量值減去“空載損耗”測量值"。負載損耗為激勵線圈上放置結構件損耗的測量值，空載損耗為激勵線圈上未放置結構件時損耗的測量值。這種方法忽略了結構件對線圈空間磁場分佈的影響，在工頻激勵電流激勵下線圈中渦流損耗很小，隨着激勵電流頻率的增加線圈中渦流損耗變大，結構件對線圈渦流損耗影響不可忽略。

文獻 ^[1]  為了研究高壓輸電系統電力變壓器銅屏蔽中渦流損耗的分佈，基於TEAM Problem 21基準族中的P21．EMl簡化模型進行了詳細的實驗研究與仿真分析。採用不同的建模方法對多種工況下激勵線圈歐姆損耗進行計算並與測量值對比，得出線圈整體建模無法計算漏磁通在導體本身產生的渦流損耗，線圈單匝建模可以很好地反應實際工況。系統地介紹了變壓器結構件雜散損耗傳統測量方法以及分析了其缺陷，基於傳統的測量方法介紹了一種新的測量方法，即採用實驗模型總的損耗測量值減去實驗模型中激勵線圈損耗的精確計算值得出結構件中的損耗。多種激勵條件下銅屏蔽中渦流損耗的計算值與測量值具有較好的一致性，從而驗證了該方法的有效性。所得的結果、結論有助於電力變壓器、平波電抗器等裝置屏蔽結構的優化設計。

探索和發展更高頻率和更高功率水平的電磁波源是電子器件長期以來的重要發展方向.文獻 ^[2]  介紹了基於電子迴旋脈塞原理髮展起來的電子迴旋器件,該類器件在毫米波-太赫茲波段具有高功率的優勢.系統探討了電子迴旋器件所面臨的歐姆損耗、模式競爭以及對強磁場的依賴性等幾個基礎問題,指出在深入研究模式競爭機理的基礎上發展高階模式和高次諧波系統將有助於推動電子迴旋器件實現高功率、高效率和高穩定性,這對促進器件向太赫茲頻段發展具有參考意義.

為了研究歐姆損耗對太赫茲波段真空電子器件工作特性的影響，文獻 ^[3]  推導了2.5維全電磁粒子模擬軟件UNIPIC的表面阻抗邊界條件，並採用軟件對不同金屬材料慢波結構的同軸結構表面波振盪器進行了數值模擬研究，分析了不同金屬材料慢波結構器件的輸出功率與電導率的關係，模擬結果表明：金屬電導率對器件的輸出功率有非常大的影響，對於0.14 THz同軸表面波振盪器，銅材料和不鏽鋼材料慢波結構器件的輸出功率分別下降13.4%和63.9%，起振時間分別延遲0.4 ns和15 ns。

在共振磁耦合無線能量傳輸(MCR-WPT)系統中,傳輸損耗主要有歐姆損耗和輻射損耗 ^[4]  .該系統主要利用近場進行能量傳輸,輻射損耗相比於歐姆損耗可以忽略不計.歐姆損耗包含了由於集膚效應和鄰近效應引起的高頻交流損耗.為了提高傳輸效率,可以對導線結構重新設計,設計的目標主要包含2個方面:一是能夠在一定程度上減小歐姆損耗,另一方面需要提高品質因數.提出的一種用於製作高Q值無線傳能線圈的新導線結構,在銅芯與外包絕緣層之間增加鐵和鎳這2種介質,形成加強型的“鍍磁導線”.相對於傳統的導線而言,Q值提升.同時內銅芯採用絞線方式,能夠減小由於臨近效應引起的損耗.這種結構的導線在成無線傳能線圈時,能夠獲得更強的磁場能量,從而能夠傳輸更大的功率.

文獻 ^[5]  根據開關電源工作原理,文獻建立了匯流排的外電路模型,並與匯流排模型進行場路耦合仿真,用有限元仿真的方法,得到匯流排在實際激勵條件下的電流密度分佈和歐姆損耗分佈.分析匯流排工作時歐姆損耗集中的區域,在此基礎上對匯流排的結構進行優化,從而達到減小匯流排的電流密度和歐姆損耗的目的.

文獻 ^[6]  則應用有限元法對高頻開關電源變壓器繞組損耗進行分析,分別對單股粗導線構成的繞組和由多股細導線並繞構成的繞組進行仿真,得到其絕緣損耗、磁滯損耗、歐姆損耗以及能量分佈等參數.仿真結果表明,雖然單股粗導線構成的繞組絕緣損耗較小,但是其磁滯損耗和歐姆損耗比由多股細導線並繞構成的繞組要大得多,導致整體繞組損耗要大於由多股細導線並繞構成的繞組.所以用多股細導線並繞來代替單股的粗導線,可以有效地減小高頻變壓器繞組損耗.

發明專利 ^[7]  提供了一種製造以相對於標準的多層結構具有降低的歐姆損耗為特徵的多層半導體結構的方法。該半導體結構包括電阻率大於3KΩ·cm的高電阻率硅襯底、有源半導體層以及在硅襯底和有源半導體層之間的絕緣層。