Gids voor SST Transformatorkernverliesberekening en Spoeloptimalisatie

SST Hoogfrequente Geïsoleerde Transformatorkern Ontwerp en Berekening

• Invloed van Materiaaleigenschappen: De kernen vertonen verschillende verliesgedragingen onder verschillende temperaturen, frequenties en fluxdichtheden. Deze eigenschappen vormen de basis van het totale kernverlies en vereisen een nauwkeurig begrip van niet-lineaire eigenschappen.

• Stoorzender Magnetische Velden: Hoogfrequente stoorzender magnetische velden rond de windingen kunnen extra kernverliezen veroorzaken. Indien deze parasitaire verliezen niet goed worden beheerd, kunnen ze naderen aan de intrinsieke materiaalverliezen.

• Dynamische Werkomstandigheden: In LLC en CLLC resonante schakelingen variëren de spanningsspanning en werkfrequentie die op de kern worden toegepast dynamisch, waardoor de instantane verliesberekening aanzienlijk complexer wordt.

• Simulatie en Ontwerpeisen: Vanwege de gekoppelde multi-variabele en hoogst niet-lineaire aard van het systeem is een nauwkeurige totale verliesberekening moeilijk handmatig te bereiken. Precieze modellering en simulatie met gespecialiseerde softwaretools zijn essentieel.

• Koeling en Verlieseisen: Hoogvermogen, hoogfrequente transformatoren hebben een kleinere oppervlakte-capaciteitsverhouding, waardoor geforceerde koeling noodzakelijk is. Kernverliezen in nanokristallijn materiaal moeten nauwkeurig worden berekend en gecombineerd met een thermische analyse van het koelsysteem om de temperatuurstijging te evalueren.

(1) Windingontwerp en -berekening
Wisselstroomverliezen: Bij hoge frequenties leidt een toename van de stroomfrequentie tot hogere windingweerstanden. De impedantie per geleider moet worden berekend met specifieke formules.

(2) Wervelstroomverliezen

Skin-effect: Wanneer wisselstroom door een ronde geleider stroomt, worden concentrische wisselende magnetische velden gegenereerd, wat wervelstroomverliezen veroorzaakt.
Nabuureffect: Bij meerverlaagse windingen beïnvloedt de stroom in één laag de stroomverdeling in aangrenzende lagen. Het wisselstroom-naar-gelijkstroom weerstandsverhouding moet worden berekend met Dowells formule.

waarbij △ het verhouding is tussen de windingdikte en de skin-diepte, en p het aantal windinglagen);
Risicowarning: Windings ontworpen door onervaren ingenieurs kunnen hoogfrequente wisselstroomverliezen hebben die meerdere malen groter zijn dan de koperverliezen van een 50Hz-transformatoren van dezelfde capaciteit.

Problemen met Amorf en Nanokristallijn Materiaal

(1) Kernconsistentieproblemen

Zelfs binnen dezelfde partij en identieke specificaties kunnen nanokristallijke kernen aanzienlijke verschillen tonen in verwarming (verliezen) onder hoge-frequentiestroomopwekking. Inkomende inspectie is vereist via parameters zoals gewicht (wat dichtheid/vullingsfactor aangeeft), Q-waarde (voor verliesbeoordeling), inductie (voor permeabiliteitsevaluatie) en temperatuurstijgingsproeven onder vermogen om verliezen te evalueren.

(2) Verlies en Materiaalbeperkingen

Randverlies: Concentratie van het magnetische veld bij snijranden verhoogt wervelstroomverliezen, waardoor deze gebieden de heetste plekken worden en de thermische stabiliteit worden aangetast.
Onevenredige verliesverdeling: Naast snijranden bestaan er nog steeds meerdere hete punten langs het magnetische pad.
Materiaalbeperkingen: Amorf en nanokristallijn materiaal kunnen de eisen voor lage permeabiliteit in resonante schakelingen moeilijk voldoen. Ze produceren aanzienlijk geluid onder de 16 kHz en zijn zeer gevoelig voor mechanische belasting.