المواد الأساسية للمحولات وتفاصيل التصميم

النواة هي في الأساس قلب أي محول طاقة - وهي الدائرة المغناطيسية التي يعتمد عليها كل شيء آخر. المواد التي تختارها وكيفية تصميمها لها تأثير كبير على عدم فقدان-الأحمال، والكفاءة الإجمالية، والضوضاء، والحجم، وبالطبع التكلفة.

تنقسم معظم نوى المحولات اليوم إلى فئتين كبيرتين: المواد البلورية التقليدية والطاقة الأحدث-التي توفر المواد غير المتبلورة أو البلورية النانوية. يعود الاختيار عادة إلى الموازنة بين كثافة تدفق التشبع، والخسائر الأساسية، ومدى سهولة التصنيع، والسعر.

فولاذ السيليكون (الفولاذ الكهربائي الموجه بالحبيبات-)لا يزال هذا هو الخيار الأكثر استخدامًا - حيث يشكل حوالي 90% من السوق. إنها في الأساس حديد مع قليل من السيليكون (عادة حوالي 3-4.5%)، ملفوفة في صفائح رقيقة، عادةً ما يتراوح سمكها من 0.23 إلى 0.35 ملم للمحولات القياسية 50/60 هرتز.

ما هو الشيء العظيم في ذلك؟ لديها نقطة تشبع عالية (حوالي 1.9-2.0 طن)، وهي رخيصة نسبيًا، وسهلة التثقيب والتكديس، وتصمد جيدًا ميكانيكيًا. الجانب السلبي هو أن لديها خسائر أساسية أعلى مقارنة بالمواد الأحدث، خاصة في ظل ظروف عدم التحميل-، وترتفع الخسائر إذا قمت بدفع التردد إلى أعلى.

سبيكة غير متبلورة (زجاج معدني)وهي مصنوعة من سبائك أساسها الحديد- ويتم تبريدها بسرعة كبيرة، مما يؤدي إلى تكوين بنية غير بلورية- تشبه الزجاج. الأشرطة رفيعة جدًا - فقط من 20 إلى 35 ميكرومتر.

الميزة الكبرى هي انخفاض عدم-فقد الأحمال - بشكل كبير بنسبة 60-80% أقل من السيليكون الصلب - وتيار مثير أقل بكثير. كما أنها أكثر صداقة للبيئة وتقلل من إهدار المواد أثناء الإنتاج. على الجانب الآخر، تكون كثافة تدفق التشبع أقل (حوالي 1.5-1.6 طن)، لذلك تحتاج إلى نواة أكبر قليلاً. كما أنها هشة وحساسة للضغط الميكانيكي وأكثر تكلفة قليلاً مقدمًا. ومع ذلك، بالنسبة لمحولات التوزيع ذات الأحمال المنخفضة أو المتغيرة (مثل الشبكات الريفية أو أنظمة الطاقة المتجددة)، فإن توفير الطاقة عادة ما يسدد التكلفة الإضافية بمرور الوقت.

سبائك النانو البلوريةهذا هو خيار -الأداء العالي. تبدأ بمادة غير متبلورة ثم تصلبها بعناية لتكوين بلورات نانوية صغيرة ممزوجة بالمرحلة غير المتبلورة.

فهو يمنحك أفضل ما في كلا العالمين: خسائر منخفضة جدًا (خاصة عند الترددات الأعلى)، ونفاذية عالية، وتشبع جيد. العيوب الحقيقية الوحيدة هي التكلفة العالية وعملية التصنيع الأكثر تطلبًا. ستشاهدها غالبًا في مستلزمات الوضع-محول التردد العالي-أو محولات التردد المتوسط-أو محولات الحالة-الصلبة المتطورة-.

عند تصميم النواة، يحاول المهندسون بشكل أساسي إنشاء المسار المغناطيسي الأكثر كفاءة قدر الإمكان مع تقليل الخسائر والفجوات الهوائية والضوضاء قدر الإمكان.

هناك طريقتان رئيسيتان لإنشائه:

النوى مغلفة (مكدسة).– النهج الكلاسيكي. يتم تكديس الأوراق الرفيعة معًا، غالبًا في شكل E-I أو أشكال متدرجة. يساعد العزل بين الصفائح على تقليل التيارات الدوامية، لكن الوصلات تخلق حتماً فجوات هوائية صغيرة.

نوى الجرح- شائع جدًا مع الشريط غير المتبلور. يتم لف المادة بشكل مستمر إلى أشكال حلقية أو ثلاثية الأبعاد. وهذا يعطي مسارًا مغناطيسيًا أكثر سلاسة مع فجوات أقل، مما يعني خسائر أقل، وتناسقًا أفضل، وتشغيلًا أكثر هدوءًا.

(انقر فوق الصورة لمعرفة المزيد عن منتجاتنا)

بعض تفاصيل التصميم الرئيسية التي تهم حقًا:

عامل التراص: يخبرك هذا بمقدار المساحة الهندسية الأساسية للحديد المفيد بالفعل. تهدف التصميمات الجيدة إلى 0.93-0.98. حتى التحسينات الصغيرة هنا يمكن أن تقلل الخسائر بشكل ملحوظ.

التصميم المشترك: إن كيفية تداخل المفاصل أو تخفيفها (تعد المفاصل المتدرجة- أو المفاصل المتعرجة بزاوية 45 درجة شائعة) تُحدث فرقًا كبيرًا في تقليل التدفق الشارد والسخونة المحلية الزائدة. تساعد المفاصل الأفضل أيضًا على تقليل الضوضاء.

التحكم في الفجوة الهوائية: حتى الفجوات الصغيرة تزيد من تيار المغنطة والخسائر، لذلك يواجه المصنعون الكثير من المتاعب لتقليلها - خاصة مع المواد غير المتبلورة الهشة، والتي لا تحب الضغط الميكانيكي.

تشمل الأشياء الأخرى المهمة اختيار كثافة تدفق التشغيل المناسبة (عادةً 1.5-1.7 طن)، والتليين المناسب لتخفيف الضغوط الداخلية، والتثبيت الميكانيكي الدقيق للحفاظ على كل شيء مستقرًا وهادئًا.

في الوقت الحالي، تعمل لوائح كفاءة الطاقة وأهداف تقليل الكربون على دفع المزيد من الشركات المصنعة نحو التصميمات الأساسية غير المتبلورة والمجروحة. يستمر السيليكون الصلب في التحسن أيضًا، مع ظهور درجات خسارة أرق وأقل- طوال الوقت.

اتصل الآن