Silikon Çeliği Dönüşüm Çekirdeği Kaybını Nasıl Azaltır

Dönüşüm Çekirdeklerinde Neden Silisli Çelik Levhalar Kullanılır – Eddy Akım Kaybını Azaltma

Neden diğer tip demir kaybını—eddy akım kaybını azaltmalı?
Dönüştürücü çalışırken, sarımlarından geçiş yapan değişen akım, karşılık gelen değişen manyetik akıyı üretir. Bu değişen akı, demir çekirdeğin içinde akıları indükler. Bu indüklenen akılar, manyetik akının yönüne dik düzlemlerde dolaşır ve kapalı devreler oluştururlar—bu yüzden eddy akılar olarak adlandırılırlar. Eddy akım kaybı, çekirdeği de ısıtıyor.

Neden Dönüşüm Çekirdekleri Silisli Çelik Levhalardan Yapılır?

Silisli çelik—silisyum içeren (aynı zamanda "silis" veya "Si" olarak da bilinir) %0.8 ile %4.8 arasında silisyum içeriğine sahip bir çelik alaşımları—genellikle dönüştürücü çekirdekleri için kullanılır. Bunun nedeni, silisli çeliklerin güçlü manyetik geçirgenliğindedir. Yüksek verimli bir manyetik malzeme olarak, enerjiyle beslendiğinde yüksek bir manyetik akı yoğunluğu üretebilir, bu da dönüştürücülerin daha kompakt yapılmasına olanak tanır.

Biliyoruz ki, gerçek dünyadaki dönüştürücüler, değişen akım (AC) koşullarında çalışır. Güç kaybı, sadece sarımlardaki dirençten değil, aynı zamanda demir çekirdekteki siklik manyetizasyondan da oluşur. Bu çekirdek ile ilgili güç kaybı, "demir kaybı" olarak bilinir ve iki bileşenden oluşur:

• Histerizis kaybı

• Eddy akım kaybı

Histerizis kaybı, çekirdeğin manyetize olma sürecinde oluşan manyetik histerizis fenomeninden kaynaklanır. Bu kaybın büyüklüğü, malzemenin histerizis döngüsü tarafından kaplanan alanla orantılıdır. Silisli çelik, dar bir histerizis döngüsüne sahiptir, bu da daha düşük histerizis kaybına ve önemli ölçüde azaltılmış ısınmaya yol açar.

Bu avantajlar göz önüne alındığında, neden çekirdek için katı bir blok silisli çelik kullanılmıyor? Neden bunun yerine ince levhalara işleniyor?

Cevap, demir kaybının ikinci bileşenini—eddy akım kaybını azaltmaktır.

Önceden belirtildiği gibi, değişen manyetik akı, çekirdekte eddy akılarını indükler. Bu akıları minimize etmek için, dönüştürücü çekirdekleri, birbirinden yalıtılmış ve bir araya dizilmiş ince silisli çelik levhalardan yapılandırılır. Bu tasarım, eddy akılarını dar, uzun yollara sınırlar ve daha küçük kesit alanlarına sahip yollar oluşturur, bu da akıların akış yollarındaki elektriksel direnci artırır. Ayrıca, alaşımın içine eklenen silisyum, malzemenin kendisinin elektriksel direnç değerini artırarak eddy akım oluşumunu daha da baskılar.

Genellikle, dönüştürücü çekirdekleri yaklaşık 0.35 mm kalınlığında soğuk yuvarlanmış silisli çelik levhalar kullanılarak yapılır. Gerekli çekirdek boyutlarına bağlı olarak, bu levhalar uzun şeritlere kesilir ve ardından “日” (çift pencere) veya tek pencere yapılandırmalarında birleştirilir.

Teoride, levha ne kadar ince ve şeritler ne kadar dar ise, eddy akım kaybı o kadar küçüktür—bu da daha düşük sıcaklık artışı ve azalmış malzeme kullanımı anlamına gelir. Ancak, gerçek üretimde, tasarımcılar sadece eddy akımlarını minimize etmeye odaklanmaz. Çok ince veya dar şeritlerin kullanılması, üretim süresini ve emeğini büyük ölçüde artırırken çekirdeğin etkin kesit alanını azaltır. Bu nedenle, silisli çelik çekirdekler yaparken, mühendisler teknik performans, üretim verimliliği ve maliyet arasında dikkatli bir denge kurmak zorundadır.