Tính toán tổn thất cho các thành phần điện chính như bóng bán dẫn, cuộn cảm và máy biến áp trong UPS luôn là một thách thức đối với khách hàng. Để cải thiện độ chính xác của thiết kế, cần phải cung cấp một phương pháp tính toán theo quy định đã được chứng minh cho mức tiêu thụ điện của thành phần.
Với việc cải thiện liên tục các yêu cầu về hiệu suất cung cấp điện, các yêu cầu về cải thiện hiệu suất cảm ứng cũng tăng nhanh chóng, đây là kết quả của việc tăng dòng điện đầu ra của nguồn điện. Đồng thời, ngành công nghiệp đang nỗ lực hơn nữa để giảm tản nhiệt từ nguồn điện, điều này có tác động trực tiếp đến hiệu suất điện năng tổng thể. Giảm tỏa nhiệt đặc biệt quan trọng đối với người dùng máy tính xách tay/PC/Máy chủ.
Tổn thất cảm ứng chủ yếu bao gồm tổn thất lõi và tổn thất cuộn dây, bao gồm tổn thất trễ và tổn thất dòng điện xoáy. Đối với lõi bột, tổn thất dòng điện xoáy gần như không đáng kể do trở kháng cách điện lớn giữa các vật liệu từ tính.
Tính toán tổn thất điện cảm
Công suất mất mát của cuộn cảm được xác định theo công thức cơ bản:
Mỗi lượng trong công thức được mô tả dưới đây.
1.1 Pcore
Tổng các phép tính/hoặc tổn thất lõi đo được thường được cung cấp trực tiếp bởi nhà cung cấp linh kiện cảm ứng. Nếu không, tổn thất lõi có thể được tính toán bằng công thức. Do ảnh hưởng của tần suất thử nghiệm, việc đo tổn thất lõi và đạt được kết quả có thể lặp lại là một nhiệm vụ tẻ nhạt. Công thức chung để tính toán tổn thất lõi của lõi ferit:
Trong đó:
• K1 = hằng số vật liệu lõi
• f = tần số (kHz)
• B = mật độ từ thông cực đại (kGauss)
• x = chỉ số tần số
• y = chỉ số mật độ từ thông
• Ve = thể tích hiệu dụng của lõi (cm³)
Có thể tính toán tổn thất lõi bằng cách nhập hằng số K1 duy nhất cho từng vật liệu lõi, cùng với tần số tương ứng và số mũ mật độ từ thông.
1.2 Pdcr
do điện trở DC gây ra tương đối dễ tính toán.
Nó được xác định bằng công thức cơ bản này (bất kể tác động của gợn sóng dòng điện lên tổn thất đồng) và được tính như sau:
Trong đó:
• Chiều dài: chỉ chiều dài cuộn dây
• S: biểu thị bán kính cuộn dây
• ρ: biểu thị điện trở suất của dây dẫn đồng (ở 20°C, ρ = 1,678Ω/m)
• Vì nhiệt độ hoạt động của cuộn cảm thường cao hơn 20°C nên điện trở của cuộn cảm phải được điều chỉnh cho phù hợp.
Trong công thức, α là hệ số nhiệt độ, α=0,00393/°C và ∆t là mức tăng nhiệt độ mong muốn.
Do đó, công thức tính tổn thất đồng của cuộn cảm cần được sửa lại thành:
1,3 Pacr
Tổn thất cuộn dây do điện trở AC gây ra rất khó tính toán vì giá trị trở kháng AC của cuộn dây không phải lúc nào cũng có được từ nhà cung cấp điện từ.
Pacr được xác định theo công thức sau:
Trong đó:
• Irms = rms của dòng điện gợn sóng đỉnh-đỉnh của cuộn cảm
• ACR = Điện trở AC của cuộn cảm
