Материали на ядрото на трансформатора и детайли на дизайна

Ядрото всъщност е сърцето на всеки силов трансформатор - това е магнитната верига, от която зависи всичко останало. Материалите, които избирате, и начина, по който го проектирате, оказват огромно влияние върху-загубите без натоварване, общата ефективност, шума, размера и, разбира се, цената.

Повечето ядра на трансформатори днес попадат в две големи категории: традиционни кристални материали и по-нови енергоспестяващи аморфни или нанокристални материали. Изборът обикновено се свежда до балансиране на плътността на потока на насищане, загубите в сърцевината, колко лесно е да се произвежда и цената.

Силиконова стомана (ориентирана-зърнеста електротехническа стомана)Това все още е най-широко използваната опция -, тя представлява около 90% от пазара. Това е основно желязо с малко силиций (обикновено около 3–4,5%), навито на тънки листове, обикновено с дебелина от 0,23 до 0,35 mm за стандартни трансформатори 50/60 Hz.

Какво му е страхотното? Има висока точка на насищане (около 1,9–2,0 T), сравнително евтин е, лесен за пробиване и натрупване и се държи добре механично. Недостатъкът е, че има по-високи загуби в сърцевината в сравнение с по-новите материали, особено при условия на-натоварване, и загубите се увеличават, ако увеличите честотата.

Аморфна сплав (метално стъкло)Те са направени от сплави на базата на желязо-, които се охлаждат изключително бързо, създавайки не-кристална структура,-подобна на стъкло. Лентите са супер тънки - само 20 до 35 микрометра.

Голямото предимство е драстично по-ниските-загуби на празен ход - често 60–80% по-малко от силициевата стомана - и много по-нисък възбуждащ ток. Освен това са по-щадящи околната среда и губят по-малко материали по време на производството. От друга страна, плътността на потока на насищане е по-ниска (около 1,5–1,6 T), така че се нуждаете от малко по-голямо ядро. Те също така са крехки, чувствителни към механичен стрес и малко по-скъпи предварително. И все пак, за разпределителни трансформатори с ниски или променливи натоварвания (помислете за селски мрежи или инсталации за възобновяема енергия), спестяванията на енергия обикновено изплащат допълнителните разходи с течение на времето.

Нанокристална сплавТова е опцията с висока{0}}производителност. Започвате с аморфен материал и след това го отгрявате внимателно, за да създадете малки наномащабни кристали, смесени с аморфната фаза.

Той ви дава най-доброто от двата свята: много ниски загуби (особено при по-високи честоти), висока пропускливост и прилична наситеност. Единствените реални недостатъци са по-високата цена и по-взискателният производствен процес. Най-често ще ги видите в консумативи за високо-честотен превключвател-режим, средно-честотни трансформатори или авангардни-твърдотелни-трансформатори.

Когато проектират сърцевината, инженерите основно се опитват да създадат възможно най-ефективния магнитен път, като същевременно поддържат загубите, въздушните междини и шума възможно най-ниски.

Има два основни начина за изграждането му:

Ламинирани (подредени) ядра– класическият подход. Тънките листове са подредени един върху друг, често в E-I или стъпаловидни форми. Изолацията между листовете помага за намаляване на вихровите течения, но фугите неизбежно създават малки въздушни междини.

Ядра за рани– много често срещано при аморфна лента. Материалът се навива непрекъснато в тороидални или три-измерни форми. Това дава по-плавен магнитен път с по-малко пропуски, което означава по-ниски загуби, по-добра симетрия и по-тиха работа.

(щракнете върху снимката, за да научите повече за нашите продукти)

Няколко ключови детайла на дизайна, които наистина имат значение:

Фактор на подреждане: Това ви казва каква част от геометричната площ на ядрото всъщност е полезно желязо. Добрите дизайни се стремят към 0,93–0,98. Дори малки подобрения тук могат значително да намалят загубите.

Съвместен дизайн: Начинът, по който припокривате или скосявате ставите (популярни са стъпаловидни-скосени или 45-градусови съединения) прави голяма разлика в намаляването на разсеяния поток и локалното прегряване. По-добрите съединения също помагат за намаляване на шума.

Контрол на въздушната междина: Дори малки празнини увеличават тока на намагнитване и загубите, така че производителите си правят много усилия, за да ги сведат до минимум - особено с чуплив аморфен материал, който не обича механични натоварвания.

Други неща, които имат значение, включват избор на правилната работна плътност на потока (обикновено 1,5–1,7 T), правилно отгряване за облекчаване на вътрешните напрежения и внимателно механично затягане, за да бъде всичко стабилно и тихо.

В момента разпоредбите за енергийна ефективност и целите за намаляване на въглеродните емисии тласкат повече производители към аморфни и навити-основни дизайни. Силиконовата стомана също става все по-добра, като през цялото време се появяват по-тънки, по-ниски{2}}загуби.

Свържете се сега