高頻變壓器磁芯應(yīng)該怎樣選型呢?
電子變壓器在電源技術(shù)中的作??電源技術(shù)對電子變壓器的要求,電子變壓器采用新軟磁材料和新磁芯結(jié)構(gòu)對電源技術(shù)發(fā)展的影響??/span>
電子變壓器的使用條件,包括兩方面內(nèi)??可靠性和電磁兼容性。以前只注意可靠??現(xiàn)在由于環(huán)境保護(hù)意識增強(qiáng),必須注意電磁兼容性??/span>
可靠性是指在具體的使用條件下,電子變壓器能正常工作到使用壽命為止。一般使用條件中對電子變壓器影響最大的是環(huán)境溫度。決定電子變壓器受溫度影響強(qiáng)度的參數(shù)是軟磁材料的居里點(diǎn)。軟磁材料居里點(diǎn)??受溫度影響小;軟磁材料居里點(diǎn)低,對溫度變化比較敏??受溫度影響大。例如錳鋅鐵氧體的居里點(diǎn)只有215??比較??磁通密度、磁導(dǎo)率和損耗都隨溫度發(fā)生變??除正常溫??5℃而外,還要給出60??80??100℃時(shí)的各種參數(shù)數(shù)??因此,錳鋅鐵氧體磁芯的工作溫度一般限制在100℃以??也就是環(huán)境溫度為40℃時(shí),溫升必須低于60℃。鈷基非晶合金的居里點(diǎn)為205??也低,使用溫度也限制在100℃以下。鐵基非晶合金的居里點(diǎn)為370??可以??50℃~180℃以下使用。高磁導(dǎo)坡莫合金的居里點(diǎn)??60℃至480??可以??00℃~250℃以下使用。微晶納米晶合金的居里點(diǎn)??00??取向硅鋼居里點(diǎn)為730??可以??00℃~400℃下使用??/span>
電磁兼容性是指電子變壓器既不產(chǎn)生對外界的電磁干擾,又能承受外界的電磁干擾。電磁干擾包括可聽見的音頻噪聲和聽不見的高頻噪聲。電子變壓器產(chǎn)生電磁干擾的主要原因是磁芯的磁致伸縮。磁致伸縮系數(shù)大的軟磁材??產(chǎn)生的電磁干擾大.鐵基非晶合金的磁致伸縮系數(shù)通常為最??27~30)×10-6,必須采取減少噪聲抑制干擾的措施??/span>
高磁導(dǎo)Ni50坡莫合金的磁致伸縮系數(shù)為25×10-6 ,錳鋅鐵氧體的磁致伸縮系數(shù)??1×10-6 .以上??種軟磁材料屬于容易產(chǎn)生電磁干擾的材料,在應(yīng)用中要注??3%取向硅鋼的磁致伸縮系數(shù)為(1~3)×10-6,微晶納米晶合金的磁致伸縮系數(shù)??0.5~2)×10-6.??種軟磁材料屬于比較容易產(chǎn)生電磁干擾的材料??.5%硅鋼的磁致伸縮系數(shù)為0.1×10-6 ,高磁導(dǎo)Ni80坡莫合金的磁致伸縮系數(shù)為(0.1~0.5)×10-6 ,鈷基非晶合金的磁致伸縮系數(shù)為0.1×10-6以下.??種軟磁材料屬于不太容易產(chǎn)生電磁干擾的材料。由磁致伸縮產(chǎn)生的電磁干擾的頻率一般與電子變壓器的工作頻率相同。如果有低于或高于工作頻率的電磁干擾,那是由其他原因產(chǎn)生的??/span>
電子變壓器從功能上區(qū)分主要有變壓器和電感??種高頻變壓器。特殊元件完成的功能另外討論。變壓器完成的功能有3??功率傳送、電壓變換和絕緣隔離。電感器完成功能????功率傳送和紋波抑制 ,功率傳送有2種方式。第一種是變壓器傳送方??即外加在變壓器原繞組上的交變電壓,在磁芯中產(chǎn)生磁通變??使副繞組感應(yīng)電壓,加在負(fù)載??從而使電功率從原邊傳送到副邊。傳送功率的大小決定于感應(yīng)電??也就是決定于單位時(shí)間內(nèi)的磁通密度變??Delta;B.ΔB與磁導(dǎo)率無關(guān),而與飽和磁通密度Bs和剩余磁通密度Br有關(guān)。從飽和磁通密度來??各種軟磁材料的Bs從大到小的順序?yàn)?鐵鈷合金??.3~2.4T,硅鋼??.75~2.2T,鐵基非晶合金??.25~1.75T,鐵基微晶納米晶合金為1.1~1.5T,鐵硅鋁合金為1.0~1.6T,高磁導(dǎo)鐵鎳坡莫合金為0.8~1.6T,鈷基非晶合金??.5~1.4T,鐵鋁合金??.7~1.3T,鐵鎳基非晶合金為0.4~0.7T,錳鋅鐵氧體為0.3~0.7T.作為電子變壓器的磁芯用材??硅鋼和鐵基非晶合金占優(yōu)勢,而錳鋅鐵氧體處于劣勢. 功率傳送的第二種是電感器傳送方??即輸入給電感器繞組的電能,使磁芯激??變?yōu)榇拍軆Υ嫫饋?然后通過去磁變成電能釋放給負(fù)載。傳送功率的大小決定于電感器磁芯的儲??也就是決定于電感器的電感量。電感量不直接與飽和磁通密度有??而與磁導(dǎo)率有??磁導(dǎo)率高,電感量大,儲能??傳送功率大高頻變壓器。各種軟磁材料的磁導(dǎo)率從大到小順序?yàn)?Ni80坡莫合金??1.2~3)×106 ,鈷基非晶合金??1~1.5)×106 ,鐵基微晶納米晶合金為(5~8)×105 ,鐵基非晶合金??2~5)×105,Ni50坡莫合金??1~3)×105,硅鋼??2~9)×104,錳鋅鐵氧體為(1~3)×104.作為電感器的磁芯用材??Ni80坡莫合金、鈷基非晶合金、鐵基微晶納米晶合金占優(yōu)??硅鋼和錳鋅鐵氧體處于劣勢??/span>
傳送功率大??還與單位時(shí)間內(nèi)的傳送次數(shù)有??即與電子變壓器的工作頻率有關(guān)。工作頻率越??在同樣尺寸的磁芯和線圈參數(shù)下,傳送的功率越大??/span>
電壓變換通過變壓器原繞組和副繞組匝數(shù)比來完成,不管功率傳送大小如??原邊和副邊的電壓變換比等于原繞組和副繞組匝數(shù)比??/span>
絕緣隔離通過變壓器原繞組和副繞組的絕緣結(jié)構(gòu)來完成.絕緣結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程??與外加和變換的電壓大小有??電壓越高,絕緣結(jié)構(gòu)越復(fù)雜??/span>
紋波抑制通過電感器的自感電勢來實(shí)??只要通過電感器的電流發(fā)生變化,線圈在磁芯中產(chǎn)生的磁通也會(huì)發(fā)生變??使電感器的線圈兩端出現(xiàn)自感電??其方向與外加電壓方向相反,從而阻止電流的變化.紋波的變化頻率比基頻??電流紋波的電流頻率比基頻??因此,更能被電感器產(chǎn)生的自感電勢抑制??/span>
電感器對紋波抑制的能??決定于自感電勢的大小,也就是電感量大小,與磁芯的磁導(dǎo)率有??Ni80坡莫合金、鈷基非晶合金、鐵基微晶納米晶合金磁導(dǎo)率大,處于優(yōu)勢,硅鋼和錳鋅鐵氧體磁導(dǎo)率小,處于劣勢??/span>
提高效率是對電源和電子變壓器的普遍要??雖然,從單個(gè)電子變壓器來看,損耗不大。例??100VA電源變壓??效率??8%??損耗只??W并不??但是成十萬個(gè)、成百萬個(gè)電源變壓器,總損耗可能達(dá)到上十萬W,甚至上百萬W.還有,許多電源變壓器一直長期運(yùn)??年總損耗相當(dāng)可??有可能達(dá)到上千萬kW·h.顯然,提高電子變壓器的效率,可以節(jié)約電力。節(jié)約電力后,可以少建發(fā)電??少建發(fā)電站后,可以少消耗煤和石??可以少排放CO2,SO2,NOx,廢氣,污水,煙塵和灰??減少對環(huán)境的污染.既具有節(jié)約能??又具有保護(hù)環(huán)境的雙重社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益.因此,提高效率是對電子變壓器的一個(gè)主要要求??/span>
電子變壓器的損耗包括磁芯損??鐵損)和線圈損??銅損).鐵損只要電子變壓器投入工??一直存??是電子變壓器損耗的主要部分.因此,根據(jù)鐵損選擇磁芯材料,是電子變壓器設(shè)計(jì)的主要內(nèi)??鐵損也成為評價(jià)軟磁材料的一個(gè)主要參??鐵損與電子變壓器磁芯的工作磁通密度和工作頻率有關(guān),在介紹軟磁材料的鐵損??必須說明是在什么工作磁通密度下和什么工作頻率下的損??例如,P0.5/400,表示在工作磁通密??.5T和工作頻??00Hz下的鐵損.P0.1/100k表示在工作磁通密??.1T和工作頻??00kHz下的鐵損??軟磁材料包括磁滯損耗、渦流損耗和剩余損??渦流損耗又與材料的電阻??rho;成反??ρ越大,渦流損耗越??各種軟磁材料??rho;從大到小的順序?yàn)?錳鋅鐵氧體為108 ~109 μΩ·cm,鐵鎳基非晶合金為150~180μΩ·cm,鐵基非晶合金??30~150μΩ·cm,鈷基非晶合金??20~140μΩ·cm,高磁導(dǎo)坡莫合金為40~80μΩ·cm,鐵硅鋁合金為40~60μΩ·cm,鐵鋁合金??0~60μΩ·cm,硅鋼??0~50μΩ·cm,鐵鈷合金??0~40μΩ·cm??因此,錳鋅鐵氧體的ρ比金屬軟磁材料高106~107??在高頻中渦流??應(yīng)用占優(yōu)??但是當(dāng)工作頻率超過一定值以??錳鋅鐵氧體磁性顆粒之內(nèi)的絕緣體被擊穿和熔??ρ變得相當(dāng)??損耗迅速上升到很高水平,這個(gè)工作頻率就是錳鋅鐵氧體的極限工作頻率高頻變壓??/a>??/span>