Πώς το πυρήνιο χάλυβα μεταξύπιο μειώνει την απώλεια του πυρήνα μετατροπέα;
Γιατί χρησιμοποιούνται διατριβές σιλικόνης στους πυρήνες των μετατροπευτών – Μείωση της απώλειας από εδώ και κατά
Γιατί να μειωθεί ο άλλος τύπος απώλειας σιδήρου—η απώλεια από εδώ και κατά;
Όταν λειτουργεί ένας μετατροπευτής, η εναλλακτική στροφή ρέει μέσα στις ενδιαφέροντάς του, παράγοντας μια αντίστοιχη εναλλακτική μαγνητική ροή. Αυτή η μεταβαλλόμενη ροή επικαλύπτει ρέες μέσα στον σιδηρούχο πυρήνα. Αυτές οι επικαλυμμένες ρέες κυκλοφορούν σε επίπεδα κάθετα στην κατεύθυνση της μαγνητικής ροής, σχηματίζοντας κλειστές βρόχους—διότι λέγονται εδώ και κατά. Οι απώλειες από εδώ και κατά προκαλούν επίσης θέρμανση του πυρήνα.
Γιατί οι πυρήνες των μετατροπευτών κατασκευάζονται από διατριβές σιλικόνης;
Η σιλικόνη—ένα σύνθετο χάλυβα που περιέχει σιλικό (επίσης γνωστό ως "σιλικόν" ή "Si") με περιεχόμενο σιλικίου ανάμεσα στο 0,8% και 4,8%—χρησιμοποιείται συνήθως για τους πυρήνες των μετατροπευτών. Η αιτία βρίσκεται στην ισχυρή μαγνητική διατρέχουσα της σιλικόνης. Ως ένα υψηλά αποδοτικό μαγνητικό υλικό, μπορεί να παράγει υψηλή πυκνότητα μαγνητικής ροής όταν ενεργοποιηθεί, επιτρέποντας την κατασκευή πιο κομψών μετατροπευτών.
Όπως γνωρίζουμε, οι πραγματικοί μετατροπευτές λειτουργούν υπό συνθήκες εναλλακτικής στροφής (AC). Οι απώλειες ενέργειας προκύπτουν όχι μόνο λόγω της αντίστασης στις ενδιαφέροντάς του, αλλά και μέσα στον σιδηρούχο πυρήνα λόγω της κυκλικής μαγνητοποίησης. Αυτή η σχετική με τον πυρήνα απώλεια ενέργειας ονομάζεται "απώλεια σιδήρου", η οποία αποτελείται από δύο συνιστώσες:
Απώλεια από ύστερηση
Απώλεια από εδώ και κατά
Η απώλεια από ύστερηση προκύπτει από τό φαινόμενο της μαγνητικής ύστερησης κατά τη διάρκεια της μαγνητοποίησης του πυρήνα. Το μέγεθος αυτής της απώλειας είναι ανάλογο με το περιεχόμενο εμβαδού του κύκλου ύστερησης του υλικού. Η σιλικόνη έχει στενό κύκλο ύστερησης, προκαλώντας χαμηλότερη απώλεια από ύστερηση και σημαντικά μειωμένη θέρμανση.
Λαμβάνοντας υπόψη αυτά τα πλεονεκτήματα, γιατί δεν χρησιμοποιείται ένας στερεός τόμος σιλικόνης για τον πυρήνα; Γιατί επεξεργάζεται αντίθετα σε λεπτές διατριβές;
Η απάντηση είναι για να μειωθεί η δεύτερη συνιστώσα της απώλειας σιδήρου—η απώλεια από εδώ και κατά.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η εναλλακτική μαγνητική ροή επικαλύπτει εδώ και κατά στον πυρήνα. Για να ελαχιστοποιηθούν αυτές οι ρέες, οι πυρήνες των μετατροπευτών κατασκευάζονται από λεπτές διατριβές σιλικόνης που είναι εμποτισμένες η μία από την άλλη και στοίβαζονται μαζί. Αυτό το σχεδιασμό περιορίζει τις εδώ και κατά σε στενά, μακρά μονοπάτια με μικρότερες επιφάνειες διατομής, αυξάνοντας έτσι την ηλεκτρική αντίσταση κατά τη διάρκεια της ροής τους. Επιπλέον, η προσθήκη σιλικίου στο σύνθετο αυξάνει την ηλεκτρική αντιστασιότητα του υλικού, περαιτέρω περιορίζοντας τη δημιουργία εδώ και κατά.
Τυπικά, οι πυρήνες των μετατροπευτών χρησιμοποιούν διατριβές σιλικόνης που έχουν ψυχροκατεσταμένη και έχουν πάχος περίπου 0,35 mm. Σύμφωνα με τις απαιτούμενες διαστάσεις του πυρήνα, αυτές οι διατριβές κόβονται σε μακρές λωρίδες και στη συνέχεια στοίβαζονται σε "日" (διπλή θυρίδα) ή μονοθυρίδα συμφιγμένη.
Στη θεωρία, όσο πιο λεπτές οι διατριβές και όσο πιο στενές οι λωρίδες, τόσο μικρότερη η απώλεια από εδώ και κατά—αποτελείται σε μικρότερη θέρμανση και μειωμένη χρήση υλικών. Ωστόσο, στην πραγματική κατασκευή, οι σχεδιαστές δεν βελτιστοποιούν μόνο βάσει της ελαχιστοποίησης των εδώ και κατά. Η χρήση εξαιρετικά λεπτών ή στενών λωρίδων θα αυξήσει σημαντικά τον χρόνο κατασκευής και την εργασία, ενώ θα μειώσει την αποτελεσματική επιφάνεια διατομής του πυρήνα. Συνεπώς, κατά την κατασκευή πυρήνων σιλικόνης, οι μηχανικοί πρέπει να ισορροπήσουν προσεκτικά την τεχνική απόδοση, την αποτελεσματικότητα κατασκευής και το κόστος για να επιλέξουν τις βέλτιστες διαστάσεις.
