Mengapa Teras Pengubah Dilapisi?

Masalahnya: Arus Pusar dalam Teras Pepejal

Apabila fluks magnet berselang-seli melalui teras besi pepejal, ia mendorong arus beredar di dalam logam. Arus pusar ini mengalir dalam gelung tertutup berserenjang dengan fluks, memanaskan teras dengan pelesapan I2R dan sisa buangan tenaga yang dihantar. Oleh kerana voltan teraruh adalah berkadar dengan kawasan yang dikelilingi oleh laluan semasa, kehilangan arus pusar teras pepejal tumbuh dengan kuasa dua ketebalan teras dan dengan kuasa dua frekuensi operasi. Oleh itu, teras sekeping besar-akan menjadi panas dan tidak cekap, dan kenaikan suhu akan merendahkan penebat belitan di sekelilingnya dengan cepat.

Bagaimana Laminasi Menekan Arus Pusar

Laminasi menyelesaikan masalah dengan menghiris inti menjadi kepingan nipis. Setiap laminasi disalut dengan lapisan penebat elektrik yang nipis, biasanya varnis atau salutan bukan organik, dan kepingan itu disusun dan diapit ke dalam satu teras. Penebat antara lapisan menyekat gelung arus pusar, jadi arus terhad kepada bahagian-silang nipis bagi setiap helaian individu. Sekatan ini meningkatkan rintangan berkesan laluan semasa dan mengehadkan arus pusar kepada nilai yang sangat kecil. Semakin nipis laminasi, semakin rendah kehilangan arus pusaran, itulah sebabnya teras untuk frekuensi yang lebih tinggi menggunakan kepingan yang semakin nipis.

Faktor Ketebalan dan Susun Laminasi

Ketebalan praktikal laminasi pengubah ialah pertukaran-antara kerugian dan kos pembuatan. Teras frekuensi kuasa-biasanya menggunakan kepingan 0.23 mm hingga 0.50 mm, dengan 0.30 mm dan 0.35 mm merupakan yang paling biasa untuk keluli silikon berorientasikan bijian-. Apabila salutan dimasukkan, bahan magnet yang boleh digunakan adalah kurang sedikit daripada isipadu geometri; nisbah keratan rentas magnetik berkesan-ke keratan rentas geometri-dipanggil faktor penyusunan, biasanya 0.95 hingga 0.97 untuk laminasi bersalut moden. Faktor susun mesti dipertimbangkan apabila pereka bentuk mengira ketumpatan fluks dan bilangan lilitan.

Mengapa Keluli Silikon Adalah Bahan Teras Standard

Keluli silikon digunakan kerana penambahan silikon pada besi meningkatkan kerintangan elektrik bahan, yang secara langsung mengurangkan komponen arus pusar kehilangan teras. Keluli silikon (GO) berorientasikan bijirin (GO) diproses untuk menjajarkan domain magnet dalam arah bergolek, memberikan kehilangan teras yang sangat rendah dan kebolehtelapan yang tinggi di sepanjang laluan fluks, dan ia merupakan bahan standard untuk teras pengubah kuasa. Piawaian ujian dan spesifikasi yang berkaitan termasuk GB/T 2522 untuk ujian sifat magnetik, IEC 60404 untuk bahan magnet dan ASTM A876 untuk keluli elektrik-berorientasikan bijian.

Faedah Utama Teras Berlapis

Kehilangan arus pusar yang lebih rendah: kepingan nipis bertebat memecahkan laluan semasa dan mengurangkan kehilangan teras dan penjanaan haba yang terhasil

Berat dan bahan yang dikurangkan: lapisan penebat nipis membenarkan teras yang lebih padat daripada setara pepejal

Kecekapan yang lebih tinggi: kurang tenaga yang dibazirkan sebagai haba, jadi lebih banyak kuasa yang dihantar mencapai beban

Laluan fluks terkawal: timbunan berlamina menumpukan fluks magnet dari penggulungan primer ke sekunder dengan kurang penyebaran

Contoh Laminasi EI

Teras EI ialah binaan berlamina biasa di mana tebukan berbentuk E-dan{1}}berjalin untuk membentuk litar magnetik. Sambungan antara kepingan E dan I berperingkat-peringkat dari lapisan ke lapisan, yang mengekalkan jurang udara diedarkan dan keengganan rendah. Teras EI digunakan secara meluas dalam transformer, choke dan peranti elektromagnet daripada transformer kawalan kecil sehingga unit pengedaran sederhana, kerana proses tebukan adalah menjimatkan dan geometri mudah digulung.

Soalan Lazim

Apakah yang akan berlaku jika teras pengubah adalah pepejal dan bukannya berlamina?

Arus pusar akan menjadi sangat besar kerana gelung semasa boleh mengelilingi keratan rentas-penuh teras. Teras akan menjadi terlalu panas dengan cepat, kecekapan akan runtuh, dan penebat belitan akan dimusnahkan oleh kenaikan suhu.

Mengapakah kehilangan arus pusar meningkat dengan kekerapan?

Voltan teraruh dalam teras adalah berkadar dengan kadar perubahan fluks, jadi menggandakan kekerapan menggandakan voltan teraruh dan secara kasarnya empat kali ganda kehilangan arus pusar untuk ketumpatan fluks yang sama. Inilah sebabnya mengapa komponen magnetik frekuensi tinggi-memerlukan laminasi yang sangat nipis atau teras serbuk.

Apakah ketebalan biasa laminasi pengubah?

For 50/60 Hz power transformers, 0.30 mm and 0.35 mm grain-oriented sheets are the most common; 0.23 mm and 0.27 mm are used in higher-efficiency designs, while very thin strips below 0.1 mm appear only in high-frequency amorphous and nanocrystalline cores.

Apakah faktor penyusunan teras berlamina?

Ia ialah nisbah antara keratan rentas-magnetik berkesan dan keratan rentas-geometrik timbunan, biasanya 0.95 hingga 0.97, kerana salutan penebat dan kekasaran permukaan menduduki sebahagian kecil daripada isipadu.

Adakah laminasi mengurangkan kehilangan histerisis?

Tidak. Kehilangan histerisis bergantung pada bahan magnet itu sendiri dan pada ketumpatan fluks puncak, bukan pada ketebalan. Laminasi mengurangkan kehilangan arus pusar; kehilangan histerisis diminimumkan dengan pemilihan bahan dan dengan mengekalkan ketumpatan fluks dalam julat reka bentuk.

Bagaimanakah laminasi terlindung antara satu sama lain?

Keluli silikon berorientasikan butiran-dibekalkan dengan salutan penebat semi-nipis atau bukan organik yang digunakan oleh kilang keluli. Selepas mengecap, helaian disusun dan diapit supaya salutan memastikan lapisan dipisahkan secara elektrik.