מדריך לחישוב איבודים בלב טרנספורמטור SST והופעה אופטימלית של הסלילים

עיצוב וחישוב ליבת המרתף בתדר גבוה מבודדת

• השפעת מאפייני החומר: חומרים של הליבה מציגים התנהגות אבידה שונה בטמפרטורות שונות, בתדרים ובצפיפות שדה מגנטית. מאפיינים אלו מהווים את הבסיס לאבידות בליבה כולה ודורשים הבנה מדויקת של תכונות לא ליניאריות.

• התפרעות מגנטית זרה: שדות מגנטיים זרים בתדר גבוה סביב הסיבובים יכולים לעורר אבידות בליבה נוספות. אם הם אינם מופעלים בצורה נכונה, האבידות הפרזיטיות הללו עשויות להתקרב לאבידות החומר פנימיות.

• תנאי פעולה דינמיים: במעגלי תהודה LLC ו-CLLC, הצורה של גל הזרם והתדר הנפעיל על הליבה משתנים באופן דינמי, מה שהופך את חישובי האבידה הרגעית למסובכים באופן משמעותי יותר.

• דרישות סימולציה ועיצוב: בשל הטבע הקשורים רב המשתנים והלא ליניארי מאוד של המערכת, קשה להשיג הערכה מדויקת של אבידות כוללות באופן ידני. מודלים וסימולציות מדויקים באמצעות כלים תוכנה מיוחדים הם חיוניים.

• קירור ואבידות: טרנספורטורים בתדר גבוה בעוצמה גבוהה יש להם יחס שטח-קיבולת קטן יותר, מה שמחייב קירור כפוי. על אבידות בליבה בחומרים ננוקריסטליים לחושב בצורה מדויקת ולהתמזג עם ניתוח טמפרטורה של מערכת הקירור כדי להעריך עלייה בטמפרטורה.

(1) עיצוב וחישוב סיבובים
אבדות זרם חילופין: בתדרים גבוהים, עלייה בתדר הזרם גורמת לעמידות גבוהה יותר בסיבובים. על העומס לכל מוליך לחושב באמצעות נוסחאות ספציפיות.

(2) אבידות זרמים מסחררים

эффект עור: כאשר זרם חילופין זורם דרך מוליך מעגלי, מתחממים שדות מגנטיים מתחלפים צנטריפוגיים, מה שגורם לאבידות זרמים מסחררים.
אפקט השכנות: בסיבובים רב-שכבותיים, הזרם בשכבה אחת משפיע על הפצה של הזרם בשכבות סמוכות. על יחס ההתנגדות בין זרם חילופין לזרם ישר לחושב באמצעות נוסחת דוול.

כאשר △ הוא היחס בין עובי הסיבוב לעומק העור, ו-p הוא מספר שכבות הסיבוב);
אזהרת סיכון: סיבובים שתכנן מהנדס חסר ניסיון עשויים לסבול מאבידות זרם חילופין בתדר גבוה פי כמה מאשר אבידות נחושת של טרנספורטור בעל אותה קיבולת בתדר 50Hz.

בעיות בחומרים אמורפיים וננוקריסטליים

(1) בעיות אחידות בליבה

אפילו בתוך אותו מחזור ופרמטרים זהים, ליבות ננוקריסטליות יכולות להראות הבדלים משמעותיים בהתחממות (אבידות) תחת עירור זרם בתדר גבוה. נדרשת בדיקה הזדמנתית דרך פרמטרים כגון משקל (הצג צפיפות/גורם ממלא), ערך Q (הערכת אבידות), אינדוקטיות (оценивание магнитной проницаемости) ובדיקות עלייה בטמפרטורה תחת עוצמה כדי להעריך אבידות.

(2) אבידות וגבולים חומרים

אבדות קצוות חיתוך: ריכוז שדה מגנטי בקצוות החיתוך מגביר אבידות זרמים מסחררים, מה שהופך את האזורים הללו לנקודות החמות ביותר ומגביר יציבות טמפרטורה.
הפצה לא אחידה של אבידות: בנוסף לקצוות החיתוך, עדיין קיימים נקודות חמות רבות לאורך מסלול המגנטי.
גבולי חומרים: חומרים אמורפיים וננוקריסטליים מתקשים לעמוד בדרישות מעגל תהודה עבור חדירת מגנטית נמוכה. הם מפיקים רעש משמעותי מתחת לתדר 16 kHz ורגישים מאוד לחוסר סבלנות מכנית.