Матеріали сердечника трансформатора та деталі конструкції

Сердечник — це, по суті, серце будь-якого силового трансформатора - це магнітне коло, від якого залежить усе інше. Вибрані вами матеріали та те, як ви проектуєте, мають величезний вплив на-втрати без навантаження, загальну ефективність, шум, розмір і, звичайно, вартість.

Більшість сердечників трансформаторів сьогодні поділяються на дві великі категорії: традиційні кристалічні матеріали та нові-енергозберігаючі аморфні або нанокристалічні матеріали. Вибір зазвичай зводиться до балансування щільності потоку насичення, втрат в сердечнику, простоти виготовлення та ціни.

Кремнієва сталь (-орієнтована на зерно електротехнічна сталь)Це все ще найпоширеніший варіант -, на нього припадає близько 90% ринку. В основному це залізо з невеликою кількістю кремнію (зазвичай близько 3–4,5%), згорнуте в тонкі листи, як правило, товщиною від 0,23 до 0,35 мм для стандартних трансформаторів 50/60 Гц.

Що тут чудового? Він має високу точку насичення (приблизно 1,9–2,0 Т), він відносно дешевий, його легко пробивати та складати, і він добре тримається механічно. Недоліком є ​​те, що він має вищі втрати в сердечнику порівняно з новішими матеріалами, особливо в умовах-без навантаження, і втрати стрімко зростають, якщо збільшити частоту.

Аморфний сплав (металеве скло)Вони виготовлені зі сплавів-на основі заліза, які надзвичайно швидко охолоджуються, створюючи не-кристалічну структуру,-схожу на скло. Стрічки надзвичайно тонкі - лише від 20 до 35 мікрометрів.

Великою перевагою є значно нижчі-втрати без навантаження -, часто на 60–80% менше, ніж із кремнієвої сталі -, і значно менший струм збудження. Вони також більш екологічні та витрачають менше матеріалів під час виробництва. З іншого боку, щільність потоку насичення нижча (приблизно 1,5–1,6 Тл), тому вам потрібен трохи більший сердечник. Крім того, вони крихкі, чутливі до механічних впливів і трохи дорожчі. Тим не менш, для розподільних трансформаторів з низьким або змінним навантаженням (наприклад, сільські мережі або установки з відновлюваними джерелами енергії), економія енергії зазвичай окупає додаткові витрати з часом.

Нанокристалічний сплавЦе високопродуктивний-варіант. Ви починаєте з аморфного матеріалу, а потім ретельно його відпалюєте, щоб створити крихітні нанорозмірні кристали, змішані з аморфною фазою.

Це дає вам найкраще з обох світів: дуже низькі втрати (особливо на високих частотах), високу проникність і гідну насиченість. Єдиними реальними недоліками є вища вартість і більш вимогливий процес виробництва. Здебільшого ви побачите їх у джерелах високочастотного-перемикача-режимів, середньочастотних-трансформаторах або передових-твердотільних-трансформаторах.

Розробляючи сердечник, інженери в основному намагаються створити максимально ефективний магнітний шлях, зберігаючи при цьому втрати, повітряні зазори та шум якнайнижчими.

Існує два основних способи його створення:

Ламіновані (складені) сердечники– класичний підхід. Тонкі аркуші складають разом, часто у формі E-I або ступінчасті. Ізоляція між листами допомагає зменшити вихрові струми, але стики неминуче створюють невеликі повітряні зазори.

Ядра ран– дуже поширений з аморфною стрічкою. Матеріал безперервно намотується в тороїдальні або три{1}}вимірні форми. Це забезпечує плавніший магнітний шлях із меншою кількістю проміжків, що означає менші втрати, кращу симетрію та тихішу роботу.

(клацніть зображення, щоб дізнатися більше про наші продукти)

Кілька ключових деталей дизайну, які дійсно важливі:

Фактор укладання: Це говорить вам про те, яка частина геометричної площі ядра насправді займає корисне залізо. Хороший дизайн орієнтований на 0,93–0,98. Навіть невеликі покращення тут можуть помітно зменшити втрати.

Спільний дизайн: те, як ви накладаєте з’єднання внахлест або під кутом (-нахлест або з’єднання під кутом 45 градусів є популярними), має велике значення для зменшення розсіяного потоку та локального перегріву. Кращі з’єднання також допомагають зменшити шум.

Контроль повітряного зазору: Навіть крихітні зазори збільшують струм намагнічування та втрати, тому виробники докладають чимало зусиль, щоб мінімізувати їх -, особливо з крихким аморфним матеріалом, який не любить механічних навантажень.

Інші речі, які мають значення, включають вибір правильної робочої щільності потоку (зазвичай 1,5–1,7 Тл), належний відпал для зняття внутрішньої напруги та ретельний механічний затиск, щоб все залишалося стабільним і тихим.

Наразі норми енергоефективності та цілі щодо скорочення викидів вуглекислого газу спонукають більше виробників до аморфних і намотаних-основних конструкцій. Кремнієва сталь також стає кращою, постійно з’являються тонші та нижчі -втрати.

Зв'язатися зараз