Hướng dẫn Tính toán Hao phí Lõi Biến áp SST và Tối ưu Hóa Cuộn Dây

Thiết kế và tính toán lõi biến áp cách ly tần số cao SST

• Tác động của đặc tính vật liệu: Vật liệu lõi thể hiện hành vi mất mát khác nhau ở các nhiệt độ, tần số và mật độ từ thông khác nhau. Những đặc tính này tạo nên nền tảng cho tổng cộng mất mát lõi và đòi hỏi hiểu biết chính xác về tính chất phi tuyến.

• Sự can nhiễu của từ trường rò rỉ: Từ trường rò rỉ tần số cao xung quanh cuộn dây có thể gây ra mất mát lõi bổ sung. Nếu không được quản lý đúng cách, những mất mát phụ trợ này có thể tiếp cận mức mất mát tự nhiên của vật liệu.

• Điều kiện hoạt động động: Trong mạch cộng hưởng LLC và CLLC, dạng sóng điện áp và tần số hoạt động áp dụng cho lõi thay đổi động, làm cho việc tính toán mất mát tức thời trở nên phức tạp hơn nhiều.

• Yêu cầu mô phỏng và thiết kế: Do tính chất đa biến và phi tuyến cao của hệ thống, việc ước lượng tổng cộng mất mát một cách chính xác rất khó thực hiện bằng tay. Việc mô hình hóa và mô phỏng chính xác bằng cách sử dụng công cụ phần mềm chuyên dụng là cần thiết.

• Yêu cầu làm mát và mất mát: Biến áp tần số cao công suất lớn có tỷ lệ diện tích bề mặt so với dung lượng nhỏ, đòi hỏi phải làm mát ép buộc. Mất mát lõi trong vật liệu nano-crystalline phải được tính toán chính xác và kết hợp với phân tích nhiệt của hệ thống làm mát để đánh giá sự tăng nhiệt.

(1) Thiết kế và tính toán cuộn dây
Mất mát AC: Ở tần số cao, tần số dòng điện tăng dẫn đến sức cản cuộn dây cao hơn. Động lực mỗi đơn vị dẫn điện phải được tính toán bằng công thức cụ thể.

(2) Mất mát dòng xoáy

Hiệu ứng da: Khi dòng AC chảy qua dây dẫn tròn, từ trường xen kẽ đồng tâm được tạo ra, gây ra mất mát dòng xoáy.
Hiệu ứng gần: Trong cuộn dây nhiều lớp, dòng điện trong một lớp ảnh hưởng đến phân bố dòng điện trong các lớp liền kề. Tỷ lệ sức cản AC-DC phải được tính toán bằng công thức Dowell.

trong đó △ là tỷ lệ giữa độ dày cuộn dây và độ sâu da, và p là số lớp cuộn dây);
Cảnh báo rủi ro: Cuộn dây do kỹ sư thiếu kinh nghiệm thiết kế có thể chịu mất mát AC tần số cao gấp nhiều lần so với mất mát đồng của biến áp 50Hz cùng dung lượng.

Vấn đề với vật liệu vô định hình và nano-crystalline

(1) Vấn đề về tính nhất quán của lõi

Ngay cả trong cùng một lô và cùng thông số kỹ thuật, lõi nano-crystalline có thể thể hiện sự khác biệt đáng kể về nhiệt (mất mát) dưới sự kích thích của dòng điện tần số cao. Kiểm tra nhập khẩu là cần thiết thông qua các thông số như trọng lượng (chỉ thị mật độ/tỷ lệ lấp đầy), giá trị Q (đánh giá mất mát), cảm ứng (đánh giá độ thẩm thấu) và kiểm tra tăng nhiệt dưới điện năng để đánh giá mất mát.

(2) Mất mát và hạn chế vật liệu

Mất mát cạnh cắt: Sự tập trung từ trường tại các cạnh cắt làm tăng mất mát dòng xoáy, khiến các khu vực này trở thành điểm nóng nhất và làm giảm ổn định nhiệt.
Phân bố mất mát không đều: Ngoài các cạnh cắt, vẫn còn nhiều điểm nóng dọc theo đường dẫn từ.
Hạn chế vật liệu: Vật liệu vô định hình và nano-crystalline gặp khó khăn trong việc đáp ứng yêu cầu mạch cộng hưởng về độ thẩm thấu thấp. Chúng tạo ra tiếng ồn đáng kể dưới 16 kHz và rất nhạy cảm với ứng suất cơ học.