Nanokristalinis šerdis aukšto{0}}dažnio transformatoriams

Kodėl aukšto{0}}dažnio transformatoriams reikia specialių branduolių

Didelės-galios keitiklio maitinimo šaltiniuose, veikiančiuose nuo 20 kHz iki 50 kHz, transformatoriaus šerdis yra komponentas, kuris kaupia ir perduoda energiją tarp pirminės ir antrinės grandinės. Kadangi kiekvienas šerdies kilogramas tokiais dažniais turi perduoti maždaug 10–15 kW galios, energijos tankis tūrio vienete yra labai didelis, o šerdies nuostoliai turi būti itin maži arba šerdies viduje susidaranti šiluma sunaikins transformatorių. Šis reikalavimas atmeta įprastines silicio plieno šerdis ir verčia dizainerį rinktis tarp ferito, amorfinio lydinio ir nanokristalinio lydinio.

Ferito šerdies ribos

Feritas turi mažą šerdies nuostolį esant aukštam dažniui, tačiau jis taip pat turi didelių trūkumų, susijusių su didelės{0}}galios keitiklių transformatoriais. Jo pralaidumas žemiau 100 kHz yra santykinai mažas, jo soties srauto tankis Bs yra tik apie 0,4 -0,5 T, o jo Curie temperatūra yra žema, todėl magnetinės savybės greitai mažėja, kai temperatūra pakyla. Dėl mažo Bs susidaro didelis šerdies skerspjūvis-, todėl transformatorius yra tūrinis ir sunkus, o dėl prasto terminio stabilumo šerdis gali prisisotinti ir nustoti tinkamai veikti, kai padidėja apkrova arba aplinkos temperatūra. Dėl šių apribojimų feritas netinkamas didelės-galios aukšto dažnio transformatorių šerdims kilovatų klasėje.

Nanokristalinių šerdžių privalumai

Nanokristalinis lydinys sujungia stipriąsias silicio plieno, permalloy ir ferito puses. Jo prisotinimo srauto tankis siekia apie 1,2 T, pradinis pralaidumas gali viršyti 20 000, o šerdies nuostoliai esant 20-50 kHz yra tik dalis silicio plieno ir yra panašūs arba mažesni nei ferito tame pačiame srauto diapazone. Medžiaga taip pat pasižymi aukšta Curie temperatūra ir stabiliomis magnetinėmis savybėmis darbo temperatūrų diapazone, todėl veikiant apkrovai šerdis nepasisotina. Dėl šių savybių nanokristalinė medžiaga yra tinkamiausia pagrindinio didelio galingumo keitiklių, suvirinimo aparatų, indukcinio šildymo šaltinių ir akumuliatorių įkroviklių transformatoriaus šerdies medžiaga.

Nanokristalinės šerdies apsauga

Skirtingai nuo ferito, nanokristalinės juostos šerdis laisvoje būsenoje gali deformuotis, o bet kokia deformacija smarkiai pablogina magnetines savybes. Todėl šerdis yra apsaugota uždara apsaugine dėžute, paviršiniu purškimu arba elektrostatiniu dervos ar plastiko sluoksnio purškimu, arba išorinį paviršių apvyniojus stiklo pluoštu ir pridedant epoksidinės dervos sluoksnį. Šios sandarios konstrukcijos suteikia didelį mechaninį stiprumą ir kompaktišką struktūrą, tačiau taip pat sulaiko šilumą. Kadangi šerdies nuostoliai šildo komponentą iš vidaus, o išorinė apvija prideda daugiau šilumos, šerdies nuostolių vertė yra lemiamas veiksnys, lemiantis gatavo transformatoriaus temperatūros kilimą, o mažų -nuostolių medžiagos pasirinkimas yra pagrindinis sprendimas.

Tipinės nanokristalinio žiedo šerdies specifikacijos

Lentelėje pateikiami tipiniai standartiniai dydžiai. Efektyvus skerspjūvio plotas ir magnetinio kelio ilgis leidžia projektuotojui apskaičiuoti reikiamo induktyvumo apsisukimų skaičių ir patikrinti srauto tankį esant veikimo dažniui.

Programos

Nanokristalinės žiedinės šerdys plačiai naudojamos inverterių suvirinimo mašinose, maitinimo sistemos įrangoje, galvanizavimo ir elektrolizės maitinimo šaltiniuose, indukcinėje šildymo įrangoje ir įkrovimo maitinimo šaltiniuose. Jie taip pat rodomi perjungimo-režimo maitinimo šaltiniuose, kur reikia mažo dydžio, didelio efektyvumo ir mažo triukšmo, ir įprastuose-režimo droseliuose, skirtuose elektromagnetinių trukdžių filtravimui, kur dėl didelio pralaidumo galima sukurti kompaktišką dizainą ir puikų slopinimą.

Dažnai užduodami klausimai

Koks yra nanokristalinės šerdies darbinis dažnių diapazonas?

Nanokristalinės šerdys veikia nuo žemo kilohercų diapazono iki maždaug 100{3}}150 kHz energijos tiekimo sistemose. 20–50 kHz diapazone, būdingame didelės galios keitikliams, jie siūlo geriausią didelio soties srauto tankio ir mažo šerdies nuostolio balansą.

Kodėl maitinimo transformatoriui svarbus soties srauto tankis?

Didesnis Bs leidžia turėti mažesnį šerdies skerspjūvį-, esant tokiai pat galiai, o tai sumažina transformatoriaus tūrį ir svorį bei sumažina apsisukimų skaičių, reikalingą reikalingam induktyvumui.

Kaip nurodomas nanokristalinės šerdies šerdies praradimas?

Medžiagos duomenų lape pateikiami šerdies nuostoliai masės vienetui esant tam tikriems dažniams ir srauto tankiams, pvz., esant 20 kHz ir 0,2 T. Projektuotojas šią vertę padidina pagal faktinį srauto svyravimą ir šerdies masę, kad įvertintų temperatūros kilimą.

Kodėl nanokristalinė šerdis turi būti apsaugota dėžutėje arba dervos dangoje?

Plonos juostelės medžiaga yra mechaniškai minkšta ir gali deformuotis veikiant apvijos įtempimui. Deformacija keičia magnetinį kelią ir smarkiai pablogina magnetines savybes, todėl apsauginis korpusas arba danga išlaiko geometriją stabilią.

Ar nanokristalinė šerdis gali būti naudojama įprasto{0}}režimo droseliams?

Taip. Didelis medžiagos pralaidumas suteikia stiprų slopinimą keliais apsisukimais, todėl droselis yra mažas ir efektyvus. Šerdis taip pat gali susidoroti su nuolatinės srovės šališkumu, esančiu elektros linijose, be išankstinio prisotinimo.

Kas lemia didžiausią žiedo šerdies nuolatinę srovę?

Didžiausia nuolatinės srovės viršsrovė yra srovė, kuriai esant induktyvumas nukrenta iki nustatyto pradinės vertės procento. Tai priklauso nuo efektyvaus ploto, magnetinio kelio ilgio ir apsisukimų skaičiaus, o tai patikrinama išmatuojant gatavo droselio DC poslinkį.