Materiale de bază ale transformatorului și detalii de proiectare

Miezul este practic inima oricărui transformator de putere - este circuitul magnetic de care depinde totul. Materialele pe care le alegeți și modul în care le proiectați au un impact enorm asupra pierderilor fără-sarcină, eficienței generale, zgomotului, dimensiunii și, desigur, costurilor.

Majoritatea miezurilor de transformatoare se încadrează astăzi în două mari categorii: materiale cristaline tradiționale și cele mai noi{0}}amorfe sau nanocristaline care economisesc energie. Alegerea se reduce de obicei la echilibrarea densității fluxului de saturație, pierderilor de miez, cât de ușor este de fabricat și preț.

Oțel siliconic (oțel electric orientat-granul)Aceasta este încă cea mai utilizată opțiune - reprezintă aproximativ 90% din piață. Este practic fier cu puțin siliciu (de obicei aproximativ 3–4,5%), rulat în foi subțiri, de obicei de 0,23 până la 0,35 mm grosime pentru transformatoarele standard de 50/60 Hz.

Ce e grozav la asta? Are un punct de saturație ridicat (în jur de 1,9–2,0 T), este relativ ieftin, ușor de perforat și de stivuit și ține bine mecanic. Dezavantajul este că are pierderi mai mari în miez în comparație cu materialele mai noi, mai ales în condiții de-încărcare, iar pierderile cresc dacă împingi frecvența mai mare.

Aliaj amorf (sticlă metalică)Acestea sunt fabricate din aliaje pe bază de fier-care se răcesc extrem de rapid, creând o structură ne-cristalină, asemănătoare sticlei-. Panglicile sunt super subțiri - de numai 20 până la 35 de micrometri.

Marele avantaj este pierderile în mod dramatic mai mici fără-sarcină - adesea cu 60-80% mai mici decât oțelul siliconic - și cu un curent de excitare mult mai mic. De asemenea, sunt mai ecologice și risipesc mai puțin material în timpul producției. Pe de altă parte, densitatea fluxului de saturație este mai mică (aproximativ 1,5–1,6 T), așa că aveți nevoie de un miez puțin mai mare. De asemenea, sunt fragile, sensibile la stres mecanic și puțin mai scumpe în avans. Totuși, pentru transformatoarele de distribuție cu sarcini reduse sau variabile (gândiți-vă la rețelele rurale sau la instalațiile de energie regenerabilă), economiile de energie plătesc de obicei costul suplimentar în timp.

Aliaj nanocristalinAceasta este opțiunea de-performanță ridicată. Începeți cu material amorf și apoi îl recoaceți cu atenție pentru a crea cristale mici la scară nanometrică amestecate cu faza amorfă.

Vă oferă tot ce este mai bun din ambele lumi: pierderi foarte mici (mai ales la frecvențe mai mari), permeabilitate ridicată și saturație decentă. Singurele dezavantaje reale sunt costul mai mare și procesul de fabricație mai solicitant. Le veți vedea în mare parte în surse de-frecvență înaltă-comutatoare, transformatoare de-frecvență medie sau transformatoare-de vârf-con stare solidă.

Când proiectează miezul, inginerii încearcă în principal să creeze cea mai eficientă cale magnetică posibilă, menținând în același timp pierderile, golurile de aer și zgomotul cât mai scăzute posibil.

Există două moduri principale de a-l construi:

Miezuri laminate (stivuite).– abordarea clasică. Foile subțiri sunt stivuite împreună, adesea în E-I sau în trepte. Izolația dintre foi ajută la reducerea curenților turbionari, dar îmbinările creează inevitabil mici goluri de aer.

Miezuri de rană– foarte comun cu panglica amorfă. Materialul este înfășurat continuu în forme toroidale sau tridimensionale. Acest lucru oferă o cale magnetică mai lină, cu mai puține goluri, ceea ce înseamnă pierderi mai mici, o simetrie mai bună și o funcționare mai silențioasă.

(click pe imagine pentru a afla mai multe despre produsele noastre)

Câteva detalii cheie de design care contează cu adevărat:

Factorul de stivuire: Aceasta vă spune cât de mult din aria geometrică a miezului este de fapt fier util. Modelele bune vizează 0,93–0,98. Chiar și mici îmbunătățiri aici pot reduce semnificativ pierderile.

Proiectarea comună: modul în care suprapuneți sau înclinați îmbinările (în trepte-articulațiile cu oglindă la 45 de grade sunt populare) face o mare diferență în reducerea fluxului parazit și a supraîncălzirii locale. Articulațiile mai bune ajută, de asemenea, la reducerea zgomotului.

Controlul golului de aer: Chiar și golurile minuscule cresc curentul de magnetizare și pierderile, așa că producătorii fac multe probleme pentru a le minimiza -, în special în cazul materialului amorf fragil, căruia nu îi place stresul mecanic.

Alte lucruri care contează includ alegerea corectă a densității fluxului de funcționare (de obicei 1,5–1,7 T), recoacere adecvată pentru a atenua solicitările interne și strângerea mecanică atentă pentru a menține totul stabil și silențios.

În acest moment, reglementările privind eficiența energetică și obiectivele de reducere a emisiilor de carbon împing mai mulți producători către designuri amorfe și-de bază. Și oțelul siliconic continuă să se îmbunătățească, iar gradele de pierdere mai subțiri și mai mici-ivin tot timpul.

Contactați acum