Vodnik za izračun izgub v jedru SST transformatorja in optimizacijo ovitev

Razvoj in izračun jedra visokofrekvenčnega ločenega transformatorja SST

• Vpliv lastnosti materiala: Material jedra prikazuje različno obnašanje izgub pri različnih temperaturah, frekvencah in gostotah tokov. Te lastnosti tvorijo osnovo skupnih izgub jedra in zahtevajo natančno razumevanje nelinearnih lastnosti.

• Motnja zaradi stranskog magnetnega polja: Visokofrekvenčna stranska magnetna polja okoli viklov lahko povzročijo dodatne izgube jedra. Če te parazitne izgube niso pravilno upravljane, se lahko približajo notranjim izgubam materiala.

• Dinamični delovni pogoji: V resonantnih vezjih LLC in CLLC se valovanje napetosti in delovna frekvenca, ki se uporabljata na jedro, spreminjata dinamično, kar naredi trenutni izračun izgub zelo zapleten.

• Simulacija in zahtevi za dizajn: Zaradi povezanega večvariabilnega in zelo nelinearnega sistema je natančna ocena skupnih izgub težko dosegljiva ročno. Natančno modeliranje in simulacija z uporabo specializiranih programskih orodij so ključna.

• Hlajenje in zahtevi glede izgub: Visokomocni visokofrekvenčni transformatorji imajo manjšo razmerje površine do kapacitete, kar zahteva prisilno hlajenje. Izgube jedra v nanokristalnih materialih morajo biti natančno izračunane in združene s termično analizo sistema hlajenja, da bi se ocenila rast temperature.

(1) Dizajn in izračun vikla
Izgube AC: Pri visokih frekvencah povečana frekvenca toka pripeljeva do višjega upora vikla. Upornost na enoto vodiča mora biti izračunana z uporabo specifičnih formul.

(2) Izgube vrtilnega toka

Efekt kože: Ko preko krožnega vodiča teče AC tok, se generirajo koncentrična alternirajoča magnetna polja, ki povzročajo izgube vrtilnega toka.
Učinek blizu: V večslojnih viklih tok v enem sloju vpliva na porazdelitev toka v sosednjih slojih. Razmerje upora AC do DC mora biti izračunano z uporabo Dowellove formule.

kjer je △ razmerje debeline vikla do globine kože, in p je število slojev vikla);
Opozorilo na tveganje: Vikli, ki jih oblikujejo neizkušeni inženirji, lahko trpijo višje izgube AC frekvence, večkrat večje od izgub bakrenega 50Hz transformatorja enake kapacitete.

Težave z amorfno in nanokristalno snovjo

(1) Vprašanja konzistentnosti jedra

Tudi znotraj iste serije in identičnih specifikacij nanokristalna jedra lahko pri visokofrekvenčnem toku izkazujejo znatne razlike v segrevanju (izgubi). Zahteva se vhodna inspekcija preko parametrov, kot so teža (ki kaže gostoto/faktor izpolnitve), Q-vrednost (ki ocenjuje izgube), induktancija (ki ocenjuje permeabilnost) in testiranje segrevanja pod močjo za oceno izgub.

(2) Omejitve izgub in materiala

Izgube na rezanih robovih: Koncentracija magnetnega polja na rezanih robovih poveča izgube vrtilnega toka, kar te oblasti naredi najtoplje in ogrozi termično stabilnost.
Neravnomerna porazdelitev izgub: Poleg rezanih robov obstajajo še več točk z visokimi temperaturami dolžno magnete.
Omejitve materiala: Amorfne in nanokristalne snovi imajo težave pri izpolnjevanju zahtev resonantnih vezij za nizko permeabilnost. Generirajo veliko šum pod 16 kHz in so zelo občutljive na mehanske stresne stanje.