Απόλυτη & Ανάλυση των Χαρακτηριστικών Κορυφής/Τυπικής Απόκλισης της Πυκνότητας Μαγνητικού Ρεύματος 1.75T στον Πυκνωτή Μετατροπέας με Βάπτιση σε Λάδι
Σε γενικές γραμμές, η σχεδιασμένη εργασιακή μαγνητική ροή πυκνότητας του σίδηρου σε έναν ενδείξεις διαλύματος λάδιου μπορεί να είναι περίπου 1.75Τ (η συγκεκριμένη τιμή εξαρτάται από παράγοντες όπως την απώλεια κενής φορτίας και τις απαιτήσεις θορύβου). Ωστόσο, υπάρχει ένα φαινομενικά βασικό, αλλά εύκολα παραπλανητικό ερώτημα: είναι αυτή η τιμή μαγνητικής ροής πυκνότητας 1.75Τ κορύφωση ή αποτελεσματική τιμή;
Ακόμη και όταν ρωτάτε έναν μηχανικό με πολλά χρόνια εμπειρίας στο σχεδιασμό μετατροπέα, μπορεί να μην μπορέσει να δώσει άμεσα μια ακριβή απάντηση. Πολλοί θα απαντήσουν αμέσως ότι είναι η "αποτελεσματική τιμή".
Πραγματικά, για να καταλάβετε αυτό το πρόβλημα, χρειάζεται να έχετε βασική θεωρητική γνώση στο σχεδιασμό μετατροπέα. Ας ξεκινήσουμε από τον νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday και να κάνουμε μια ανάλυση παραγώγισης σε συνδυασμό με γνώσεις λογισμού.
01 Απόλυτη παραγώγιση της τύπου
Όταν η εξωτερική τάση είναι ημιτονοειδή, ο κύριος μαγνητικός ρομπότης στο σίδηρο μπορεί να θεωρηθεί ως ημιτονοειδής. Να υποθέσουμε ότι ο κύριος μαγνητικός ρομπότης στο σίδηρο είναι φ = &Φₘsin&ωt. Σύμφωνα με τον νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday, η επαγωγική τάση είναι:
Επειδή η εξωτερική τάση είναι περίπου ίση με την επαγωγική τάση του πρωτογενούς κύκλου, ας θεωρήσουμε ότι U είναι η αποτελεσματική τιμή της εξωτερικής τάσης. Τότε:
Με περαιτέρω απλοποίηση:
Στην τύπου (1):
U είναι η αποτελεσματική τιμή της πρωτογενούς πλευράς τάσης, σε βολτ (V);
f είναι η συχνότητα της πρωτογενούς πλευράς τάσης, σε Χερτς (Hz);
N είναι οι ηλεκτρικές στροφές του πρωτογενούς κύκλου;
Bₘ είναι η κορυφαία τιμή της εργασιακής μαγνητικής ροής πυκνότητας του σίδηρου, σε τέσλα (T);
S είναι η αποτελεσματική διατομή του σίδηρου, σε τετραγωνικά μέτρα (m²).
Από την τύπου (1) φαίνεται ότι, αφού U είναι η αποτελεσματική τιμή της τάσης (δηλαδή, η δεξιά πλευρά της εκφράσεως έχει διαιρεθεί με την τετραγωνική ρίζα του 2), Bₘ αναφέρεται στην κορυφαία τιμή της εργασιακής μαγνητικής ροής πυκνότητας του σίδηρου, όχι στην αποτελεσματική τιμή.
Στην πραγματικότητα, στο πεδίο των μετατροπέων, η τάση, η ροή και η πυκνότητα της ροής γενικά περιγράφονται με αποτελεσματικές τιμές, ενώ η μαγνητική ροή πυκνότητα (σε σίδηρο και μαγνητικά προστατευτικά) συνήθως περιγράφεται με κορυφαίες τιμές. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι τα αποτελέσματα της μαγνητικής ροής πυκνότητας σε κάποια λογισμικά προσομοίωσης είναι προεπιλεγμένα σε αποτελεσματική τιμή (RMS), όπως το Magnet; σε άλλα λογισμικά, είναι προεπιλεγμένα σε κορυφαία τιμή (Peak), όπως το COMSOL. Πρέπει να προσέχουμε αυτές τις διαφορές στα αποτελέσματα του λογισμικού για να αποφύγουμε μεγάλες παρεξηγήσεις.
02 Σημασία της τύπου
Η τύπου (1) είναι η περίφημη "4.44 τύπου" στο πεδίο των μετατροπέων και ακόμη και σε ολόκληρο το πεδίο της ηλεκτρολογίας. (Το αποτέλεσμα του 2π χωρίς την τετραγωνική ρίζα του 2 είναι ακριβώς 4.44 - μήπως αυτό είναι ένας τυχαίος συμβολισμός στην ακαδημαϊκή κοινότητα;)
Αν και απλή σε εμφάνιση, αυτή η τύπου έχει μεγάλη σημασία. Ενώνει ευγενικά την ηλεκτρική και τη μαγνητική με μια μαθηματική εκφραση που ακόμη και ένας μαθητής της δευτέρας βαθμίδας μπορεί να καταλάβει. Στην αριστερή πλευρά της τύπου είναι η ηλεκτρική μεγεθη U, και στη δεξιά πλευρά είναι το μαγνητικό μέγεθος Bₘ.
Στην πραγματικότητα, ανεξάρτητα από την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού του μετατροπέα, μπορούμε να ξεκινήσουμε από αυτή την τύπου. Για παράδειγμα, μετατροπείς με σταθερή ροή τάσης, μεταβαλλόμενη ροή τάσης, και συνδυασμένη ρύθμιση τάσης. Μπορεί να λεχθεί ότι, όσο καταλαβαίνουμε τη βαθιά ουσία αυτής της τύπου (μια βαθιά κατανόηση της ουσίας είναι ζωτική), ο ηλεκτρομαγνητικός σχεδιασμός οποιουδήποτε μετατροπέα θα είναι διαχειρίσιμος.
Αυτό περιλαμβάνει ενεργειακούς μετατροπείς με ρύθμιση τάσης στην πλευρά και πολυενικούς μετατροπείς, καθώς και ειδικούς μετατροπείς όπως τρακτικοί μετατροπείς, φάσης μετατροπείς, ορθογωνικοί μετατροπείς, μετατροπείς μετατροπής, εργαστηριακοί μετατροπείς, και προσαρμοστικοί αντιδραστικοί. Δεν είναι υπερβολή να πούμε ότι αυτή η εξαιρετικά απλή τύπου έχει αποκαλύψει εντελώς το μυστήριο των μετατροπέων. Αναμφίβολα, αυτή η τύπου είναι η πύλη για την είσοδο στο επιστημονικό παλάτι των μετατροπέων.
Κάποιες φορές, η τελική παραγωγική μαθηματική εκφραση μπορεί να κρύψει τη φυσική ουσία. Για παράδειγμα, κατα την κατανόηση αυτής της τύπου (1), είναι ιδιαίτερα σημαντικό να σημειωθεί ότι, αν και από αυτή τη μαθηματική εκφραση, όταν η συχνότητα, ο αριθμός των στροφών του πρωτογενούς κύκλου του μετατροπέα, και η διατομή του σίδηρου είναι σταθεροί, η εργασιακή μαγνητική ροή πυκνότητας Bₘ του σίδηρου είναι μοναδικά καθορισμένη από την εξωτερική ενεργοποίηση τάσης U, η εργασιακή μαγνητική ροή πυκνότητας Bₘ του σίδηρου παράγεται πάντα από τη ροή και υποτάσσεται στο θεώρημα της συνθέσεως. Η συμπέραση ότι η ροή ενεργοποιεί το μαγνητικό πεδίο είναι πάντα σωστή μέχρι σήμερα.
