Ποιες είναι οι απώλειες που συμβαίνουν σε έναν τέλειο μετατροπέα και πώς μπορούν να μειωθούν;
Το ιδανικό μετατροπέας είναι ένα θεωρητικό μοντέλο που υποθέτει ότι δεν υπάρχουν απώλειες. Ωστόσο, στις πρακτικές εφαρμογές, οι μετατροπείς πάντα βιώνουν κάποιες απώλειες. Αυτές οι απώλειες μπορούν να κατηγοριοποιηθούν κυρίως σε δύο τύπους: απώλειες χαλκού (απώλειες αντίστασης) και απώλειες σιδήρου (απώλειες πυρήνα). Παρακάτω ακολουθεί μια λεπτομερής εξήγηση αυτών των απωλειών και του πώς να μειωθούν:
1. Απώλειες Χαλκού
Ορισμός
Οι απώλειες χαλκού είναι οι ενεργειακές απώλειες λόγω της αντίστασης των στροφών του μετατροπέα. Όταν ο ρεύστης ρέει μέσα στις στροφές, η αντίσταση του συρματιού προκαλεί θερμοποίηση Joule (I²R απώλειες).
Μεθόδους Μείωσης
Χρήση Υλικών Χαμηλής Αντίστασης: Επιλογή υλικών με καλή συγκεκριμένη γενική διαθεσιμότητα, όπως ο χαλκός ή το αργυρό, για να μειωθεί η αντίσταση των στροφών.
Αύξηση της Διατομής του Ηλεκτροδότη: Η επέκταση της διατομής του ηλεκτροδότη μπορεί να μειώσει την αντίστασή του, μειώνοντας έτσι τις απώλειες χαλκού.
Βελτιστοποίηση Σχεδία: Ο κατάλληλος σχεδιασμός της διάταξης των στροφών και η μείωση του μήκους των στροφών μπορεί επίσης να μειώσει την αντίσταση.
Βελτίωση της Αποτελεσματικότητας Ψύξης: Ένα αποτελεσματικό σύστημα ψύξης μπορεί να βοηθήσει στην διάθεση θερμότητας, μειώνοντας την αύξηση της αντίστασης λόγω αύξησης της θερμοκρασίας.
2. Απώλειες Σιδήρου
Ορισμός
Οι απώλειες σιδήρου είναι οι ενεργειακές απώλειες λόγω των απωλειών υστερήσεως και των απωλειών κυκλών στον πυρήνα του μετατροπέα.
Απώλειες Υστέρησης
Οι απώλειες υστέρησης προκαλούνται από την μαγνητική υστέρηση στο υλικό του πυρήνα. Κάθε φορά που αλλάζει η κατεύθυνση της μαγνητοποίησης, καταναλώνεται μια συγκεκριμένη ποσότητα ενέργειας.
Απώλειες Κυκλών
Οι απώλειες κυκλών προκαλούνται από τον εναλλακτικό μαγνητικό πεδίο που επικαλύπτει κυκλώνες μέσα στον πυρήνα. Αυτοί οι κύκλοι ρέουν μέσα στον πυρήνα και παράγουν θερμότητα.
Μεθόδους Μείωσης
Χρήση Υλικών Υψηλής Διατεταγμένης: Επιλογή υλικών με χαμηλές απώλειες υστέρησης, όπως το σιλικόνιο σίδηρος, για να μειωθούν οι απώλειες υστέρησης.
Χρήση Λαμελαρικού Πυρήνα: Το κοψιμό του πυρήνα σε λεπτές λάμελες μπορεί να μειώσει την διαδρομή για τους κύκλους, μειώνοντας έτσι τις απώλειες κυκλών.
Αύξηση της Αντίστασης του Πυρήνα: Η προσθήκη επιστρωτικών στρωμάτων ή η χρήση υλικών υψηλής αντίστασης στον πυρήνα μπορεί να αυξήσει την αντίσταση του πυρήνα, μειώνοντας τους κύκλους.
Βελτιστοποίηση Συχνότητας: Για εφαρμογές υψηλής συχνότητας, επιλέξτε υλικά και σχεδιασμούς κατάλληλους για υψηλές συχνότητες για να μειωθούν οι απώλειες του πυρήνα.
3. Άλλες Απώλειες
Απώλειες Μεταβολής
Τα υλικά μεταβολής μπορούν επίσης να παράγουν απώλειες, ειδικά υπό συνθήκες υψηλής τάσης και σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας ή υψηλής υγρασίας.
Μεθόδους Μείωσης
Χρήση Υψηλής Ποιότητας Υλικών Μεταβολής: Η επιλογή υλικών που είναι ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες και υψηλές τάσεις μπορεί να μειώσει τις απώλειες μεταβολής.
Βελτιστοποίηση Σχεδία Μεταβολής: Ο κατάλληλος σχεδιασμός της δομής μεταβολής και η μείωση του πάχους των υλικών μεταβολής μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα μεταβολής.
Απώλειες Ψύξης
Τα συστήματα ψύξης αυτά καταναλώνουν ενέργεια, όπως η ενέργεια που απαιτείται για τους ανεμιστέρες και τους πόμπους ψυκτικών υγρών.
Μεθόδους Μείωσης
Αποτελεσματικά Συστήματα Ψύξης: Η χρήση αποτελεσματικών συστημάτων ψύξης, όπως η φυσική συντονισμός ή η υγρή ψύξη, μπορεί να μειώσει την ενεργειακή κατανάλωση του συστήματος ψύξης.
Νοηματικός Έλεγχος: Η εφαρμογή νοηματικών συστημάτων ελέγχου για την προσαρμογή της λειτουργίας του συστήματος ψύξης βάσει των πραγματικών αναγκών μπορεί να αποφύγει την αναγκαία ενεργειακή κατανάλωση.
Σύνοψη
Για τη μείωση των απωλειών σε πρακτικούς μετατροπείς, μπορούν να ακολουθηθούν οι παρακάτω προσεγγίσεις:
Επιλογή Υλικών: Χρήση υλικών χαμηλής αντίστασης και υψηλής διατεταγμένης για τον πυρήνα.
Βελτιστοποίηση Σχεδία: Ο κατάλληλος σχεδιασμός της διάταξης των στροφών και της δομής του πυρήνα για τη μείωση της αντίστασης και των διαδρομών κυκλών.
Σύστημα Ψύξης: Βελτίωση της αποτελεσματικότητας ψύξης για τη μείωση της αύξησης της αντίστασης λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας.
Μεταβολή και Βελτιστοποίηση Συχνότητας: Επιλογή υψηλής ποιότητας υλικών μεταβολής και βελτιστοποίηση σχεδίων για εφαρμογές υψηλής συχνότητας.
