راهنمای محاسبه تلفات هسته ترانسفورماتور SST و بهینهسازی پیچش
طراحی و محاسبه هسته ترانسفورماتور با فرکانس بالا و جداشدگی
تأثیر خصوصیات مواد: مواد هسته در دمای مختلف، فرکانسها و چگالی شار مغناطیسی رفتار زیان متغیری نشان میدهند. این خصوصیات پایه کلی زیان هسته را تشکیل میدهند و نیاز به درک دقیق از خصوصیات غیرخطی دارند.
تداخل میدان مغناطیسی سوئیچ: میدانهای مغناطیسی سوئیچ با فرکانس بالا در اطراف لپها میتواند زیانهای اضافی در هسته ایجاد کند. اگر این زیانهای همراه به درستی مدیریت نشوند، ممکن است به زیانهای ذاتی مواد نزدیک شوند.
شرایط عملکرد پویا: در مدارهای هماهنگ LLC و CLLC، شکل موج ولتاژ و فرکانس عملکردی که به هسته اعمال میشود به صورت پویا تغییر میکند که محاسبه زیان لحظهای را به طور قابل توجهی پیچیدهتر میکند.
نیازهای شبیهسازی و طراحی: به دلیل طبیعت متغیر چندمتغیره و غیرخطی بسیار بالای سیستم، برآورد دقیق کل زیانها به صورت دستی دشوار است. مدلسازی و شبیهسازی دقیق با استفاده از ابزارهای نرمافزاری تخصصی ضروری است.
نیازهای خنکسازی و زیان: ترانسفورماتورهای با توان بالا و فرکانس بالا نسبت سطح به ظرفیت کوچکتری دارند که نیاز به خنکسازی اجباری دارد. زیانهای هسته در مواد نانوالیکریستالی باید به صورت دقیق محاسبه شده و با تحلیل حرارتی سیستم خنکسازی ترکیب شود تا افزایش دما ارزیابی شود.
(1) طراحی و محاسبه لپ
زیانهای جریان متناوب: در فرکانسهای بالا، افزایش فرکانس جریان منجر به مقاومت بیشتر لپ میشود. ممان امپدانس برای هر رسانا باید با استفاده از فرمولهای خاص محاسبه شود.
(2) زیانهای جریانهای دوگانه
اثر پوسته: وقتی جریان متناوب از طریق رسانای دایرهای میگذرد، میدانهای مغناطیسی متناوب مرکزی تولید میشوند که منجر به زیانهای جریانهای دوگانه میشود.
اثر نزدیکی: در لپهای چندلایه، جریان در یک لایه بر توزیع جریان در لایههای مجاور تأثیر میگذارد. نسبت مقاومت AC به DC باید با استفاده از فرمول داول محاسبه شود.
که △ نسبت ضخامت لپ به عمق پوسته است و p تعداد لایههای لپ است؛
هشدار ریسک: لپهای طراحی شده توسط مهندسان بدون تجربه ممکن است زیانهای جریان متناوب با فرکانس بالا چندین برابر بیشتر از زیانهای مس یک ترانسفورماتور با فرکانس ۵۰ هرتز با همان ظرفیت داشته باشند.
مشکلات مواد آمورف و نانوالیکریستالی
(1) مشکلات همگونی هسته
حتی در داخل یک دسته و مشخصات یکسان، هستههای نانوالیکریستالی میتوانند تحت تحریک جریان با فرکانس بالا تفاوتهای قابل توجهی در گرم شدن (زیانها) نشان دهند. بازرسی ورودی از طریق پارامترهایی مانند وزن (که چگالی/ضریب پر شدن را نشان میدهد)، Q-مقدار (برای ارزیابی زیانها)، القایی (برای ارزیابی نفوذپذیری) و تست افزایش دما تحت توان برای ارزیابی زیانها لازم است.
(2) زیانها و محدودیتهای ماده
زیان لبه برش: تمرکز میدان مغناطیسی در لبههای برش زیانهای جریانهای دوگانه را افزایش میدهد که این مناطق را گرمترین نقاط و موجب عدم ثبات حرارتی میکند.
توزیع نامساوی زیان: علاوه بر لبههای برش، چند نقطه گرمتر در طول مسیر مغناطیسی وجود دارد.
محدودیتهای ماده: مواد آمورف و نانوالیکریستالی در تأمین نیازهای مدارهای هماهنگ با نفوذپذیری کم دچار مشکل هستند. آنها در فرکانسهای کمتر از ۱۶ کیلوهرتز صدای قابل توجهی تولید میکنند و به تنش مکانیکی بسیار حساس هستند.
