1K107 Obročasto jedro iz nanokristalne zlitine za učinkovite transformatorje

 

Izguba nanokristalnega jedra narašča s frekvenco, predvsem zaradi vrtinčnih tokov in histereze. Medtem ko imajo nanokristalni materiali zelo majhne izgube jedra pri nižjih frekvencah, se komponente izgube povečujejo z naraščanjem frekvence, zlasti nad 100 kHz. To razmerje je ključnega pomena pri zasnovi aplikacij močnostne elektronike in proizvajalci so razvili specializirane visoko{3}}frekvenčne (HF) razrede nanokristalnih jeder za izboljšanje učinkovitosti.

 

 

 

 

Dejavniki, ki vplivajo na izgubo nanokristalnega jedra v primerjavi s frekvenco

 

Izgube vrtinčnih tokov:

To so najpomembnejše komponente izgube pri visokih frekvencah in so sorazmerne s kvadratom frekvence. Čeprav imajo nanokristalni materiali zelo drobnozrnato strukturo, ki zmanjša vrtinčne tokove pri nižjih frekvencah, postanejo prevladujoči, ko se frekvenca poveča.

 

Histerezne izgube:

Te izgube so odvisne tudi od frekvence in gostote pretoka ter prispevajo k skupni izgubi jedra.

 

Presežne izgube:

Ti so sestavni del izgube jedra, ki izhaja iz edinstvene mikrostrukture materiala, nanje pa vpliva tudi frekvenca.

 

Lastnosti materiala:

Električna prevodnost samega nanokristalnega materiala igra ključno vlogo, saj večja prevodnost vodi do večjih izgub zaradi vrtinčnih tokov pri visokih frekvencah.

 

Osnovna zasnova:

Fizična struktura jedra, vključno z njegovo debelino in izolacijo, vpliva na to, kako dobro lahko prenese visoko-frekvenčne izgube.

 

 

Zmogljivost jedra iz nanokristalne zlitine pri različnih frekvencah

 

Nizke do srednje frekvence (10−100 kHz):

Nanokristalna jedra izkazujejo vrhunsko zmogljivost z nekaterimi najnižjimi izgubami jedra med vsemi magnetnimi materiali v tem razponu, kar zagotavlja odlično učinkovitost za aplikacije, kot so pretvorniki električne energije.

 

Visoke frekvence (nad 100 kHz):

Izgube zaradi vrtinčnih tokov eksponentno naraščajo, kar povzroči hitro povečanje skupnih izgub jedra. V nekaterih primerih imajo lahko nanokristalna jedra večje izgube kot specializirani feritni materiali v tem zelo visokem-frekvenčnem območju.

 

 

Posledice zasnove jedra obroča iz nanokristalne zlitine

 

Visoko{0}}pogostne ocene:

Za ublažitev učinkov visokih frekvenc proizvajalci ponujajo specializirane visokofrekvenčne (HF) nanokristalne materiale z nižjimi izgubami v jedru v ciljnem območju delovanja.

 

Dejavniki uspešnosti:

Izbira materiala za transformatorje pogosto vključuje uporabo "faktorja zmogljivosti", ki je produkt gostote pretoka izmeničnega toka in frekvence pri določeni izgubi moči.

 

Toplotno upravljanje:

Povečanje izgube jedra pri visokih frekvencah ustvarja več toplote, kar lahko privede do zmanjšane učinkovitosti in zahteva skrbno upravljanje toplote v celotni zasnovi.

 

Nanokristalno toroidno jedrospecifikacija

Velikost magnetnega jedra (mm)			Velikost zaščitne škatle (mm)			Efektivna površina-preseka Ae (mm2)		Dolžina magnetne poti Ie (mm)		Največji DC nadtokovni razred (A)
id	od	ht	ID	OD	HT
14	19	6.5	12	22	8	11.86		51.81		20
14	20	10	12	22.3	11.4	29.68		52.29		40
16	21	10	15	24	12.3	24.85		57.41		60
16	23	8	15	24	9.7	20.44		61.23		60
16	23	10	15	24	12.3	34.62		59.92		60
17	22	10	15.3	24.4	12.3	24.86		60.59		60
17	21	8	15.3	24	9.7	25.56		60.67		60
17	23	8	15.3	24.4	9.7	26.89		61.34		60
18	23	10	16.4	24.4	12.3	29.78		60.38		70
18	24	9	16.4	25	11.2	34.78		60.89		70
18	25	10	16.4	25.9	12.3	37.97		64.56		70
19	24	9	17.3	25	11.2	40.39		65.32		80
19	25	10	17.3	26	12.3	39.42		62.31		80
19	26	10	17.3	27.3	12.3	48.32		69.56		80
20	25	10	18.5	26.3	12.3	39.29		70.32		90
20	28	10	18.5	29	12.3	45.76		73.88		90
20	32	10	18.5	32.3	12.3	58.91		78.75		90
21	29	10	18.2	31.3	12.3	39.65		77.19		100
21	26	8	18.3	27.4	9.7	46.54		78.32		100
21	28	10	18.3	30	12.3	50.39		77.45		100
22	28	10	20.5	30	12.3	49.32		79.89		120
22	32	10	20.5	33.4	12.3	43.58		73.43		120
23	32	10	21.3	33.4	12.3	44.56		74.56		120