SST 변압기 코어 손실 계산 및 감전 최적화 가이드

SST 고주파 격리 변압기 코어 설계 및 계산

• 재료 특성의 영향: 코어 재료는 다양한 온도, 주파수 및 자기 유속 밀도에서 다른 손실 특성을 나타냅니다. 이러한 특성은 전체 코어 손실의 기초를 형성하며 비선형 특성에 대한 정확한 이해가 필요합니다.

• 누설 자기장 간섭: 와인딩 주변의 고주파 누설 자기장은 추가적인 코어 손실을 유발할 수 있습니다. 이러한 부가 손실이 적절히 관리되지 않으면 본래 재료 손실에 가까워질 수 있습니다.

• 동적 작동 조건: LLC 및 CLLC 공진 회로에서 코어에 적용되는 전압 파형과 작동 주파수는 동적으로 변하기 때문에 순간 손실 계산이 상당히 복잡해집니다.

• 시뮬레이션 및 설계 요구사항: 시스템의 결합된 다중 변수와 높은 비선형성으로 인해 정확한 전체 손실 추정을 수동으로 달성하기 어렵습니다. 특화된 소프트웨어 도구를 사용한 정밀 모델링 및 시뮬레이션이 필수적입니다.

• 냉각 및 손실 요구사항: 고출력 고주파 변압기는 표면적 대 용량 비율이 작아 강제 냉각이 필요합니다. 나노결정 재료의 코어 손실은 정확하게 계산되어야 하며, 냉각 시스템의 열 분석과 함께 온도 상승을 평가해야 합니다.

(1) 와인딩 설계 및 계산
교류 손실: 고주파에서는 증가된 전류 주파수가 더 높은 와인딩 저항을 초래합니다. 단위 도체 임피던스는 특정 공식을 사용하여 계산해야 합니다.

(2) 휘발류 손실

스킨 효과: 교류 전류가 원형 도체를 통과할 때 집중적인 교대 자기장이 생성되어 휘발류 손실을 유발합니다.
근접 효과: 다층 와인딩에서는 한 층의 전류가 인접 층의 전류 분포에 영향을 미칩니다. AC 대 DC 저항 비율은 도웰 공식을 사용하여 계산해야 합니다.

여기서 △는 와인딩 두께 대 스킨 깊이 비율이고, p는 와인딩 층 수입니다);
위험 경고: 경험이 부족한 엔지니어가 설계한 와인딩은 동일 용량의 50Hz 변압기 구리 손실보다 몇 배나 더 큰 고주파 교류 손실을 입을 수 있습니다.

비정질 및 나노결정 재료의 문제점

(1) 코어 일관성 문제

동일한 배치와 규격에서도 나노결정 코어는 고주파 전류 자극 하에서 발열(손실)에 큰 차이를 보일 수 있습니다. 무게(밀도/채움 요소), Q값(손실 평가), 인덕턴스(투자율 평가), 전력 하에서의 온도 상승 테스트 등을 통해 수입 검사가 필요합니다.

(2) 손실 및 재료 제한

단면 손실: 절단 단면에서 자기장 집중이 휘발류 손실을 증가시키며, 이는 가장 뜨거운 부분이 되어 열 안정성을 해칩니다.
불균등한 손실 분포: 절단 단면 외에도 자기 경로를 따라 여러 핫스팟이 여전히 존재합니다.
재료 제한: 비정질 및 나노결정 재료는 저 투자율을 요구하는 공진 회로 요구 사항을 충족시키는데 어려움을 겪습니다. 16 kHz 이하에서는 상당한 소음을 발생시키며, 기계적 스트레스에 매우 민감합니다.