Patvari toroidinė geležinė šerdis, užtikrinanti didesnį elektros transformatoriaus veikimą

Toroidinės geležies šerdies gaminio aprašymas

---

 

 

Toroidinės geležies šerdies charakteristikos

Didelis magnetinės grandinės efektyvumas: Toroidinė struktūra sukuria visiškai uždarą magnetinę grandinę, kurioje nėra siūlių ar oro tarpų, esančių tradicinėse laminuotose šerdyse. Magnetinis laukas gali sklandžiai judėti išilgai toroido, todėl magnetinė varža yra daug mažesnė nei ne-toroidinės šerdies (pvz., strypo -formos, U-formos). Tai sumažina magnetinės energijos nutekėjimą ir padidina magnetinės grandinės efektyvumą 10–30%.

 

Mažas energijos nuostolis: Uždara magnetinė grandinė sumažina histerezės nuostolius, atsirandančius dėl staigių magnetinės varžos pokyčių. Kai derinama su mažais -prarandančiomis magnetinėmis medžiagomis (pvz., silicio plienu arba amorfiniais lydiniais), bendri energijos nuostoliai (ypač be apkrovos nuostolių) yra žymiai mažesni nei ne-toroidinių šerdžių, atitinkančių aukštus-efektyvumo ir energijos{5} taupymo reikalavimus.

 

Stiprus veikimo stabilumas: Toroidinė struktūra turi gerą mechaninį balansą, todėl veikiant kintamiems magnetiniams laukams maža vibracijos amplitudė ir mažas veikimo triukšmas (5-15 dB mažesnis nei tradicinės laminuotos šerdys). Be to, jo magnetinės savybės yra tolygiai paskirstytos, užkertant kelią vietiniam magnetiniam prisotinimui ir užtikrinamas ilgalaikis stabilus įrangos veikimas.

 

Pagrindinės medžiagų klasifikacijos ir taikomi scenarijai

Toroidinės geležies šerdies veikimą ir pritaikymą daugiausia lemia jos pagrindinė medžiaga. Įprastos klasifikacijos ir jų taikymas yra šios:

 

Minkšta geležinė toroidinė šerdis:

Pagaminta iš grynos geležies arba iš{0}}mažo anglies kiekio minkštos geležies. Jis pasižymi dideliu magnetiniu pralaidumu ir mažomis sąnaudomis, tačiau santykinai dideliais{2}}dažnio nuostoliais. Jis tinka žemo-dažnio scenarijams (pvz., galios-dažnio transformatoriams, mažiems induktoriams).

 

Silicio plieno toroidinė šerdis:

Pagaminta iš silicio,{0}}turinčio mažai anglies -anglies plieno (orientuoto -grūdėjimo arba ne-grūdėjimo-silicio plieno). Jis pasižymi mažais geležies nuostoliais ir stabiliomis magnetinėmis savybėmis, todėl yra pagrindinis pasirinkimas vidutinio-ir-žemo dažnio laukams (pvz., paskirstymo transformatoriams, buitinės technikos variklių geležinėms šerdims).

 

Amorfinio/nanokristalinio lydinio toroidinė šerdis:

Pagaminta iš amorfinių lydinių (pvz., geležies -silicio-boro lydinių) arba nanokristalinių lydinių. Jis pasižymi itin-mažu nuostoliu ir dideliu soties magnetinio srauto tankiu, tinka aukšto-dažnio ir didelio-efektyvumo scenarijams (pvz., naujos energijos{10}}plokštėje transformatoriai, aukšto{11}}dažnio induktoriai).

 

Tipiški gamybos procesai

Toroidinių geležies šerdžių gamyba turi atitikti medžiagos savybes, naudojant du pagrindinius procesus:

 

• Suvyniojimo procesas: Ištisinės magnetinės medžiagos juostos (pvz., silicio plieno juostos, amorfinio lydinio juostos) suvyniojamos į toroidinę formą naudojant specializuotą įrangą, po to atkaitinama (kad būtų pašalintas vidinis įtempis) ir kietinamas galutiniam formavimui. Taikant šį procesą gaunamos besiūlės šerdys su optimaliomis magnetinėmis savybėmis, tinkamos scenarijams, kuriems reikia mažų nuostolių (pvz., didelio{5}}efektyvumo transformatoriai).

 

• Laminavimo procesas: Magnetinės medžiagos supjaustomos į vėduoklinės -ar lanko- formos gabalus, kurie vėliau laminuojami ir sujungiami į toroidinę formą, po to tvirtinami ir atkaitinami. Šis procesas pasižymi dideliu lankstumu, leidžiančiu gaminti didelių-dydžių arba specialios formos toroidines šerdis. Tačiau dėl to susidaro nedaug siūlių, todėl magnetinės savybės yra šiek tiek prastesnės, palyginti su vyniojimo procesu.

 

Pagrindiniai skirtumai nuo tradicinių laminuotų šerdžių

Palyginti su plačiai naudojamomis stačiakampėmis laminuotomis šerdimis, toroidinių šerdžių pranašumai yra susiję su magnetinėmis grandinėmis ir energijos suvartojimu, o specifiniai palyginimai yra tokie:

 

Magnetinė grandinė ir praradimas: Toroidinės šerdys turi uždarą magnetinę grandinę ir neturi siūlių, todėl maža magnetinė varža ir maži nuostoliai. Laminuotos šerdys turi daug siūlių ir oro tarpų, todėl atsiranda daugiau magnetinės energijos nutekėjimo ir didesnių nuostolių.

 

Dydis ir svoris: Esant tokiai pačiai galiai, toroidinės šerdys turi didesnį magnetinės grandinės efektyvumą, leidžiančią sumažinti dydį 20–40%, o svorį – 15–30%. Tai geriau patenkina įrangos miniatiūrizavimo poreikį.

 

Triukšmas ir kaina: Toroidinės šerdys turi mažą vibraciją ir mažą triukšmą. Tačiau jų gamybos procesas yra sudėtingas (ypač vyniojimo procesas), todėl jų kaina yra 10–50 % didesnė nei įprastų laminuotų šerdžių.

žiedo šerdies specifikacija

Magnetinės šerdies dydis (mm)			Apsauginės dėžutės dydis (mm)			Efektyvus skerspjūvio plotas-Ae (mm2)		Magnetinio kelio ilgis Ie (mm)		Didžiausia DC viršsrovių klasė (A)
id	od	ht	ID	OD	HT
14	19	6.5	12	22	8	11.86		51.81		20
14	20	10	12	22.3	11.4	29.68		52.29		40
16	21	10	15	24	12.3	24.85		57.41		60
16	23	8	15	24	9.7	20.44		61.23		60
16	23	10	15	24	12.3	34.62		59.92		60
17	22	10	15.3	24.4	12.3	24.86		60.59		60
17	21	8	15.3	24	9.7	25.56		60.67		60
17	23	8	15.3	24.4	9.7	26.89		61.34		60
18	23	10	16.4	24.4	12.3	29.78		60.38		70
18	24	9	16.4	25	11.2	34.78		60.89		70
18	25	10	16.4	25.9	12.3	37.97		64.56		70
19	24	9	17.3	25	11.2	40.39		65.32		80
19	25	10	17.3	26	12.3	39.42		62.31		80
19	26	10	17.3	27.3	12.3	48.32		69.56		80
20	25	10	18.5	26.3	12.3	39.29		70.32		90
20	28	10	18.5	29	12.3	45.76		73.88		90
20	32	10	18.5	32.3	12.3	58.91		78.75		90
21	29	10	18.2	31.3	12.3	39.65		77.19		100
21	26	8	18.3	27.4	9.7	46.54		78.32		100
21	28	10	18.3	30	12.3	50.39		77.45		100
22	28	10	20.5	30	12.3	49.32		79.89		120
22	32	10	20.5	33.4	12.3	43.58		73.43		120
23	32	10	21.3	33.4	12.3	44.56		74.56		120