Teras Nanohabluran untuk Pengubah Frekuensi-Tinggi

Mengapa Transformer Frekuensi Tinggi-Memerlukan Teras Khas

Dalam-bekalan kuasa penyongsang kuasa tinggi yang beroperasi pada 20 kHz hingga 50 kHz, teras pengubah ialah komponen yang menyimpan dan memindahkan tenaga antara litar primer dan sekunder. Oleh kerana setiap kilogram teras mesti menghantar kira-kira 10 hingga 15 kW kuasa pada frekuensi ini, ketumpatan tenaga per unit isipadu adalah sangat tinggi, dan kehilangan teras mestilah sangat rendah atau haba yang dihasilkan di dalam teras akan memusnahkan pengubah. Keperluan ini menolak teras keluli silikon konvensional dan memaksa pereka bentuk untuk memilih antara ferit, aloi amorf dan aloi nanohabluran.

Had Teras Ferit

Ferrite mempunyai kehilangan teras yang rendah pada frekuensi tinggi, tetapi ia juga mempunyai kelemahan yang ketara untuk-pengubah penyongsang kuasa tinggi. Kebolehtelapannya di bawah 100 kHz adalah agak rendah, ketumpatan fluks tepu Bs hanya kira-kira 0.4-0.5 T, dan suhu Curienya rendah, jadi sifat magnetnya mereput dengan cepat apabila suhu meningkat. Bs rendah memaksa keratan rentas teras besar-, yang menjadikan pengubah besar dan berat, dan kestabilan haba yang lemah bermakna teras boleh tepu dan berhenti berfungsi dengan betul apabila beban atau suhu ambien meningkat. Pengehadan ini menjadikan ferit tidak sesuai untuk-kuasa tinggi, teras pengubah frekuensi tinggi dalam kelas kilowatt.

Kelebihan Teras Nanokristalin

Aloi nanohabluran menggabungkan titik kuat keluli silikon, permalloy dan ferit. Ketumpatan fluks tepunya mencapai kira-kira 1.2 T, kebolehtelapan awalnya boleh melebihi 20000, dan kehilangan terasnya pada 20-50 kHz ialah pecahan daripada keluli silikon dan setanding atau lebih rendah daripada ferit dalam julat fluks yang sama. Bahan ini juga mempunyai suhu Curie yang tinggi dan sifat magnet yang stabil sepanjang julat suhu operasi, jadi teras tidak hanyut ke dalam ketepuan di bawah beban. Sifat-sifat ini menjadikan nanohabluran bahan teras pilihan untuk pengubah utama penyongsang berkuasa tinggi, mesin kimpalan, bekalan pemanasan aruhan dan pengecas bateri.

Perlindungan Teras Nanohabluran

Tidak seperti ferit, teras jalur nanohabluran dalam keadaan bebasnya boleh berubah bentuk, dan sebarang ubah bentuk merendahkan sifat magnet secara mendadak. Oleh itu, teras dilindungi oleh kotak pelindung tertutup, dengan penyemburan permukaan atau semburan elektrostatik resin atau lapisan plastik, atau dengan membalut permukaan luar dengan gentian kaca dan menambah lapisan resin epoksi. Binaan tertutup ini memberikan kekuatan mekanikal yang tinggi dan struktur yang padat, tetapi ia juga memerangkap haba. Oleh kerana kehilangan teras memanaskan komponen dari dalam dan belitan luar menambah lebih banyak haba, nilai kehilangan teras adalah faktor penentu untuk kenaikan suhu pengubah siap dan pemilihan bahan kehilangan-rendah ialah penyelesaian asas.

Spesifikasi Teras Cincin Nanohabluran Perwakilan

Jadual menyenaraikan saiz standard yang mewakili. Luas keratan-berkesan dan panjang laluan magnet membolehkan pereka bentuk mengira bilangan lilitan untuk kearuhan yang diperlukan dan untuk mengesahkan ketumpatan fluks pada frekuensi pengendalian.

Aplikasi

Teras cincin nanohabluran digunakan secara meluas dalam mesin kimpalan penyongsang, peralatan sistem kuasa, bekalan kuasa penyaduran dan elektrolisis, peralatan pemanasan aruhan dan bekalan kuasa pengecasan. Ia juga muncul dalam bekalan kuasa mod-suis yang memerlukan saiz kecil, kecekapan tinggi dan hingar rendah, dan dalam mod biasa-mencekik untuk penapisan gangguan elektromagnet, di mana kebolehtelapannya yang tinggi membolehkan reka bentuk padat dengan pengecilan yang sangat baik.

Soalan Lazim

Apakah julat frekuensi kerja teras nanohabluran?

Teras nanohabluran beroperasi dari julat kilohertz rendah sehingga kira-kira 100-150 kHz dalam aplikasi kuasa. Dalam julat 20-50 kHz tipikal penyongsang berkuasa tinggi mereka menawarkan keseimbangan terbaik ketumpatan fluks tepu tinggi dan kehilangan teras yang rendah.

Mengapakah ketumpatan fluks tepu penting untuk pengubah kuasa?

B yang lebih tinggi membenarkan keratan rentas teras yang lebih kecil-untuk daya pemprosesan yang sama, yang mengurangkan kedua-dua isipadu dan berat pengubah serta mengurangkan bilangan lilitan yang diperlukan untuk kearuhan yang diperlukan.

Bagaimanakah kehilangan teras teras nanokristalin ditentukan?

Lembaran data bahan memberikan kehilangan teras per unit jisim pada frekuensi tertentu dan ketumpatan fluks, contohnya pada 20 kHz dan 0.2 T. Pereka bentuk skala nilai ini dengan ayunan fluks sebenar dan jisim teras untuk menganggarkan kenaikan suhu.

Mengapakah teras nanokristalin mesti dilindungi dalam kotak atau salutan resin?

Bahan jalur nipis secara mekanikal lembut dan boleh berubah bentuk di bawah tegasan belitan. Ubah bentuk mengubah laluan magnet dan merendahkan sifat magnet secara mendadak, jadi selongsong pelindung atau salutan memastikan geometri stabil.

Bolehkah teras nanohabluran digunakan untuk pencekik-mod biasa?

ya. Kebolehtelapan bahan yang tinggi memberikan pengecilan kuat dengan beberapa pusingan, yang menjadikan pencekik kecil dan cekap. Teras juga boleh mengendalikan bias DC yang terdapat dalam talian kuasa tanpa ketepuan pramatang.

Apakah yang menentukan arus DC maksimum teras gelang?

Arus lebihan DC maksimum ialah arus di mana kearuhan jatuh ke peratusan yang ditentukan nilai awalnya. Ia bergantung pada kawasan berkesan, panjang laluan magnetik dan bilangan lilitan, dan ia disahkan oleh pengukuran pincang DC bagi tercekik siap.