Beberapa Perkembangan Baru dalam Transformer Elektronik dalam Bekalan Kuasa

Pengenalan Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, harga bahan teras dan bahan konduktif yang digunakan dalam transformer elektronik dalam bekalan kuasa terus meningkat, dan bahan mentah hulu telah membentuk pasaran penjual &. Sebagai pengguna kuasa transformer elektronik hiliran, mereka dapat memilih dan membeli pada skala global untuk membentuk pasaran pembeli &. Di kedudukan tengah industri transformer elektronik, hanya dengan mengambil jalan inovasi teknologi, kita dapat menyingkirkan dilema kemarahan ini di kedua ujungnya. Walau bagaimanapun, dalam industri transformer elektronik yang matang, inovasi teknologi lebih sukar. Tetapi setiap peningkatan pautan kecil dapat membawa idea baru dan produk baru. Oleh itu, artikel ini memperkenalkan beberapa perkembangan baru dalam transformer elektronik dalam bekalan kuasa dalam beberapa tahun kebelakangan dari empat aspek: bahan baru, struktur baru, prinsip baru, dan produk baru, untuk pembaca' rujukan. Tolong betulkan saya sekiranya ada penyelewengan. Mengikuti jalan inovasi teknologi, kita mesti sentiasa ingat tujuan yang hendak dicapai. Transformer elektronik dalam bekalan kuasa, seperti semua produk sebagai komoditi, melakukan inovasi teknologi, dan mesti melakukan fungsi tertentu dalam keadaan penggunaan tertentu, dengan mencapai nisbah prestasi-ke-harga terbaik. Produk tenaga semasa umumnya dicirikan sebagai" ringan, nipis, pendek, dan kecil" menuju miniaturisasi dan mudah alih. Transformer elektronik mesti menyesuaikan diri dengan keperluan jumlah dan berat produk kuasa sebagai pengguna. Pada masa yang sama, harga bahan mentah (bahan teras dan bahan konduktif) untuk transformer elektronik telah meningkat. Oleh itu, bagaimana mengurangkan isipadu dan berat badan, dan bagaimana mengurangkan kos, telah menjadi arah utama pengembangan transformer elektronik dalam beberapa tahun terakhir. 1. Bahan baru 1.1 Keluli silikon Keluli silikon adalah bahan teras yang banyak digunakan dalam transformer elektronik dalam bekalan kuasa frekuensi industri. Untuk mengurangkan jumlah teras dalam transformer elektronik, ketumpatan fluks magnet berfungsi (kepadatan magnet kerja) keluli silikon mesti ditingkatkan. Ketumpatan magnetik keluli silikon ditentukan oleh ketumpatan fluks magnetik tepu dan kehilangannya. Oleh kerana kecekapan adalah indeks prestasi penting transformer elektronik, banyak produk tenaga sekarang memerlukan kehilangan siap sedia untuk menjimatkan tenaga. Kerugian inti dari transformer elektronik adalah komponen utama kehilangan siaga, oleh itu, keperluan yang jelas dan ketat dikemukakan mengenai kecekapan atau kehilangan pengubah elektronik. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, harga keluli silikon gulung sejuk berorientasikan dan tidak berorientasi meningkat. Berbanding dengan teras jenis R, CD dan EI, teras toroidal bergelung dapat menjimatkan lebih daripada 20 % dari kos bahan teras kerana penggunaan bahan yang kurang. Skop penggunaan dalam pengubah. Inti toroidal luka dapat memberikan penekanan sepenuhnya pada prestasi keluli silikon yang dilancarkan sejuk. Berbanding dengan keluli gulung sejuk yang tidak berorientasikan, ketumpatan magnet yang berfungsi jauh lebih tinggi. Pada masa yang sama, tidak seperti inti besi tipe R, CD dan tipe EI, bahan keluli silikon dapat digunakan sepenuhnya, tidak akan ada sisa sudut, dan kadar penggunaan bahan dapat mencapai lebih dari 98 %. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, terdapat peningkatan yang cukup besar pada keluli silikon berorientasikan penggulungan sejuk. Keluli silikon gulung sejuk berorientasikan 0.23mm yang dihasilkan dalam negeri 23Q110 mempunyai ketumpatan fluks magnetik berfungsi 1.7 T dan 50 Hz, dan penurunan berat badan adalah 1.10 Wkg. Keluli silikon bergelombang sejuk berorientasikan ketebalan 0.23 mm P1.750 yang dihasilkan di Jepun ialah 0.88Wkg. Selepas rawatan permukaan jalur keluli silikon dilapisi dengan lapisan ketegangan, P1.750 turun menjadi 0.7Wkg. Mengubah proses penyepuhlindapan untuk menyempurnakan domain magnet, P1.750 turun menjadi 0.55 ～ 0.45Wkg, yang jauh lebih rendah daripada keluli silikon bergelombang sejuk tebal berorientasi 0.35mm pada kepadatan magnet yang berfungsi 1.5T dan 50Hz (P1. 550) daripada 2Wkg. Dalam keadaan memastikan kehilangan yang sama, ketumpatan magnet yang berfungsi dengan keluli silikon bergulung sejuk berorientasikan ketebalan 0.23mm boleh mencapai 1.85T. Sekiranya ia dipilih untuk memproses teras toroidal, ia adalah 1.23 kali lebih tinggi daripada ketumpatan magnet yang berfungsi dari keluli silikon bergulung sejuk yang tidak berorientasi 1.5 T. Bahagian dan isipadu terasnya dapat dikurangkan lebih daripada 23 %. Pada masa ini, transformer kuasa frekuensi kuasa teras besi jenis EI banyak digunakan dalam penyesuai kuasa pengecas telefon bimbit dan perkakas rumah, dan kadang-kadang berlaku terlalu panas. Inti EI terdiri daripada kepingan berlubang berbentuk EI. Sepertiga dari panjang kepingan berbentuk E berbentuk ortogonal ke arah membujur (arah orientasi). Untuk menahan medan magnet melintang, keluli silikon gulung sejuk yang tidak berorientasi biasanya digunakan. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, Syarikat Kawasaki Jepun telah mengembangkan keluli silikon bergelombang sejuk berorientasikan siri RGE yang dapat digunakan untuk teras EI. Ketebalannya ialah 0.35 mm, ketumpatan magnetik tepu longitudinal 1.80 ～ 1.90 T, ketumpatan magnetik tepu lateral adalah 1.825T, dan kehilangan P1.750 adalah 1.10 ～ 1.25Wkg. Pada masa yang sama, filem penebatnya agak nipis, dan prestasi stampingnya bagus. Menggunakannya untuk membuat teras besi, ketumpatan magnet berfungsi boleh lebih dari 1.7T, iaitu 15 % lebih tinggi daripada keluli silikon gulung sejuk yang tidak berorientasikan. Bahagian inti dan isipadu dapat dikurangkan lebih dari 15 %, dan kerugiannya sangat berkurang. , Tidak akan ada lagi kepanasan. Syarikat Kawasaki Jepun juga telah membangunkan keluli sejuk yang tidak berorientasi dengan ketumpatan magnetik tepu yang tinggi. Ketebalannya adalah 0.5mm, kandungan silikon kurang dari 1 %, 0.6 %, dan kandungan aluminium 0.3 %. Selepas menambahkan 0.52 % nikel, ketumpatan magnetik tepu adalah 1.96T. , Kerugian P1.550 ialah 3Wkg. Menggunakannya sebagai bahan teras EI, ketumpatan magnetik berfungsi juga 1.7T, tetapi kerugiannya agak besar. Perlu diperhatikan bahawa: sebagai kelas transformer elektronik yang besar, penggunaan bahan teras dengan kepadatan magnetik berfungsi tinggi dapat mengurangkan bilangan putaran gegelung dan mengurangkan jumlah tembaga, dan bukannya mengurangkan bahagian dan isipadu inti. Di bawah keadaan bahawa harga bahan tembaga jauh lebih tinggi daripada bahan inti, mungkin merupakan rancangan penambahbaikan reka bentuk yang lebih baik. 1.2 Ferrit lembut Ferrit lembut adalah bahan teras yang banyak digunakan dalam transformer elektronik dalam bekalan kuasa frekuensi sederhana dan tinggi. Berbanding dengan bahan magnet lembut logam, ferit lembut mempunyai ketumpatan magnetik tepu rendah, kebolehtelapan rendah, dan suhu Curie. Rendah adalah kelemahan utamanya. Terutama apabila suhu Curie rendah, ketumpatan magnet ketepuan Bs dan kehilangan kuasa per unit isipadu Pcv akan berubah dengan suhu. Suhu meningkat, Bs turun, Pcv mula turun, dan kemudian naik setelah mencapai titik lembah. Oleh itu, dalam keadaan suhu tinggi, selagi Bs mengekalkan tahap tinggi, ketumpatan magnet Bm yang berfungsi dapat dipilih lebih tinggi, sehingga dapat mengurangkan jumlah giliran gegelung, mengurangkan jumlah tembaga yang digunakan dan kosnya. Bahan ferit lembut ketumpatan magnetik suhu tinggi dan ketepuan tinggi juga dapat memperluas had suhu atas transformer elektronik hingga 120 atau bahkan 150 faedah. Sebagai contoh, transformer elektronik frekuensi tinggi dalam peralatan elektronik automotif mesti menggunakan ferit lembut ketumpatan magnetik suhu tinggi, tepu tinggi untuk bekerja di bawah keadaan suhu tinggi dengan perubahan besar dalam keadaan suhu luaran dan haba di ruang mesin. Sebagai ferit lembut MnZn untuk transformer elektronik frekuensi sederhana dan tinggi, yang diwakili oleh syarikat TDK Jepun&# 39, ia secara kasar telah mengalami proses pengembangan PC30 → PC40 → PC44 → PC50 → PC47 → PC95 → PC90. Dalam keadaan ujian 100 ℃, 100kHz, dan 200mT, kehilangan kuasa setiap isipadu terus menurun. Menurut data yang dikeluarkan oleh syarikat pada bulan April 2006, PC30 adalah 600mW / cm3; PC40 ialah 420 mW / cm3; PC44 ialah 340 mW / cm3; PC47 ialah 270 mW / cm3. Walau bagaimanapun, ketumpatan fluks tepu Bs di bawah 100 faedah, PC30, PC40, dan PC44 pada dasarnya 390 mT, PC47 adalah 410 mT, yang jauh dari nilai teoritis 600 mT, dan tidak dapat dianggap sebagai suhu tinggi dan fluks tepu tinggi bahan ketumpatan. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, untuk bersaing dengan bahan magnet lembut logam dalam penggunaan transformer elektronik, terdapat gelombang pengembangan bahan ferit MnZn berketumpatan magnetik suhu tinggi dan tinggi. Syarikat FDK Jepun&# 39 mengembangkan siri ketumpatan magnetik suhu tinggi dan ketepuan tinggi 4H pada bulan Mac 2003. Antaranya, Bs 4H45 dan 4H47 ialah 520 mT dan 530mT pada 25 ℃, 450mT dan 470mT pada 100 ℃, tetapi pada 100 ℃, kehilangan daya Pcv agak tinggi, masing-masing 450mW / cm3 dan 650mW / cm3. Menurut laporan, FDK telah mengembangkan bahan 4H50 dalam keadaan makmal. Bs pada suhu 100 ° C ialah 490 mT, tetapi Pcvnya cukup besar pada 800 mW / cm3. Syarikat TDK Jepun mengembangkan bahan PC90 pada bulan September 2004. Pada 25 ℃, Bs adalah 540mT dan Pcv adalah 680 mW / cm3; pada suhu 100 ℃, Bs adalah 450 mT dan Pcv adalah 320mW / cm3, yang lebih tinggi daripada tahap bahan 4H45. Syarikat TOKIN mengembangkan bahan BH3. Pada suhu 25 ° C, Bsnya ialah 540 mT dan Pcv adalah 600 mW / cm3; pada suhu 100 ° C, Bs ialah 440 mT dan Pcv ialah 370 mW / cm3. NICERA telah mengembangkan bahan BM30, dengan Bs 540 mT dan Pcv 720 mW / cm3 pada 25 ° C; pada suhu 100 ° C, Bs 450mT dan Pcv 320mW / cm3. Bahan ferit besi tinggi dan zink rendah yang dikembangkan oleh Hitachi Metals, Bs adalah 563 mT pada 25 ℃; 560 mT pada 100 ℃, pada dasarnya tidak berubah, 150 ℃ adalah 490 mT, tetapi pada 100 ℃, 100 kHz, Di bawah keadaan ujian 200 mT, Pcv adalah 1700mW / cm3, yang terlalu tinggi dan perlu diperbaiki. Sebilangan besar peralatan bekalan kuasa tidak hanya memerlukan pengubah elektronik dalam keadaan berfungsi, iaitu, kerugian harus kecil pada suhu tinggi, tetapi juga dalam keadaan siap sedia, iaitu kerugian harus kecil pada suhu normal. Transformer elektronik ini dapat menggunakan ferit lembut dengan suhu yang luas dan penggunaan tenaga yang rendah. PC95 yang dibangunkan oleh Jepun' s TDK adalah bahan ferit suhu tinggi dan tinggi yang telah muncul dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Penggunaan kuasa Pcv adalah 350mW / cm3 pada 25 ° C, 280mW / cm3 pada 80 ° C, 290mW / cm3 pada 100 ° C, 350mW / cm3 pada 120 ° C, dan ketumpatan magnetik tepu 410mT pada 100 ° C. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, satu siri bahan kebolehtelapan tinggi μ lembut ferit telah dikembangkan. Mereka digunakan sebagai pengubah nadi dalam peralatan kuasa elektronik. Kebolehtelapan μ diperlukan agak tinggi. Terdapat H5C3 dari TDK, yang mempunyai μ 15 000 ± 30. %, H5C5, μ ialah 30 000 ± 30 %. Untuk EPCOS' s T56, μ adalah 20000 ± 30 %. Untuk penyaringan gangguan elektromagnetik, ciri frekuensi kebolehtelapan yang baik diperlukan. TDK HS52, μ ialah 5 500 ± 25 %; HS72, μ ialah 7 500 ± 25 %; HS10, μ ialah 10000 ± 25 %. MP15T HITACHI mempunyai μ 15000 ± 25 % dan boleh berfungsi di bawah 500kHz. Untuk penapisan DC, diperlukan ciri superposisi DC yang baik. TDK' s DN45, μ adalah 4500 ± 25 %, suhu operasi 0 ～ 70 ℃, dan peningkatan DNW45, μ adalah 4 200 ± 25 %, suhu operasi -40 ℃ ～ +85 ℃, Kawasaki's SK-202G, suhu operasi -40 ℃ ～ +85 ℃, μ adalah 4300 ± 25 %, dan ketumpatan magnetik tepu tinggi dan bahan kebolehtelapan tinggi, seperti TDK's DN50, μ adalah 5 200 ± 20 % , Bs adalah 550 mT pada 25 ℃, 380 mT pada 100 ℃, suhu Curie Tc≥210 ℃. 1.3 Aloi amorf dan nanokristalin Sejak awal tahun 2005, disebabkan oleh ketidakseimbangan penawaran dan permintaan domestik jalur keluli silikon gulung sejuk berorientasi, harga jalur keluli silikon bergolek sejuk berorientasi meningkat dengan pesat, dan kini telah melebihi harga jalur aloi amorf berasaskan besi. Di bawah keadaan harga pasaran semasa, penggantian keluli silikon penggulung sejuk berorientasikan oleh aloi amorf berasaskan besi dalam bidang transformer kuasa frekuensi kuasa bukan hanya perkara yang mungkin, ia telah menjadi kenyataan. Dalam industri pengubah kuasa, pengeluar pengubah pengedaran telah mengalihkan bahan teras dari keluli silikon bergolek berorientasikan sejuk ke aloi amorf berasaskan besi. Pada masa yang sama, mulai 1 Julai 2006, standard nasional wajib" Nilai Terhad Kecekapan Tenaga dan Nilai Penjimatan Tenaga untuk Transformer Pengedaran" dilaksanakan secara formal, yang selanjutnya mempromosikan penggunaan aloi amorf berasaskan besi dan bukannya keluli silikon gulung sejuk berorientasi dalam transformer pengedaran. lonjakan. Seperti transformer pengedaran, penggantian keluli silikon gulung sejuk berorientasikan dengan aloi amorf berasaskan besi dalam transformer kuasa frekuensi kuasa akan menjadi perkembangan baru utama dalam transformer elektronik dalam bekalan kuasa. kenapa? Sebabnya dapat dilihat dari perbandingan petunjuk teknikal dan ekonomi keluli silikon bergolek sejuk berorientasikan dan aloi amorf berasaskan besi dalam Jadual 1. Keluli silikon bergelombang sejuk berorientasikan sederhana dalam Jadual 1 mengambil aruhan magnetik tinggi 23R100 dan magnetik rawatan domain 23R085 yang dihasilkan di Jepun sebagai contoh, dan aloi amorf berasaskan besi menjadikan 1K101 yang dihasilkan dalam negeri dan Metglas 2605SA1 yang dihasilkan oleh Hitachi sebagai contoh, seperti yang dapat dilihat pada Jadual 1. Ciri-ciri berikut disajikan. [align = center] Jadual 1 Perbandingan penunjuk teknikal dan ekonomi antara keluli silikon bergolek berorientasikan sejuk dan aloi amorf berasaskan besi [/ align] (1) Ketumpatan magnet ketepuan Bs aloi amorf berasaskan besi lebih rendah daripada silikon keluli, tetapi pada ketumpatan magnet Bm yang berfungsi sama (Contohnya, 1.4T) kerugian yang lebih rendah adalah lebih rendah daripada keluli silikon. Ketumpatan magnet Bm dari aloi amorf berasaskan besi ialah 1.40 ～ 1.45T untuk transformer fasa tunggal dan 1.35 ～ 1.40T untuk transformer tiga fasa. Ketumpatan magnetik Bm keluli silikon ialah 1.70T untuk transformer fasa tunggal dan 1.65 ～ 1.70T untuk transformer tiga fasa. Berat aloi amorf berasaskan besi untuk pengubah frekuensi kuasa dengan kapasiti yang sama adalah kira-kira 120 % dari keluli silikon. (2) Faktor pengisian aloi amorf berasaskan besi adalah 0,85 untuk 1K101 dan 0.6 yang dihasilkan dalam negeri. {{356}}. 90 untuk Metglas 2605SA1 yang dihasilkan oleh Hitachi, dan beberapa telah mencapai 0,93. Jika 0. {{363}} dibandingkan dengan 0.945 keluli silikon, isipadu teras aloi amorf berasaskan besi dengan berat yang sama adalah kira-kira 110 % dari keluli silikon. (3) Penurunan berat badan bagi aloi amorf berasaskan besi dalam keadaan 1.4T dan 50Hz adalah P1.450, yang hanya 26.4 % hingga 43 % keluli silikon, yang dapat mengurangkan pemanasan teras dengan ketara. Di bawah keadaan kehilangan dan penyebaran haba yang sama, transformer frekuensi kuasa aloi amorf berasaskan besi dapat mengurangkan kehilangan tembaga dan mengurangkan bahan tembaga daripada transformer frekuensi kuasa keluli silikon. Dengan syarat harga bahan tembaga lebih tinggi daripada bahan besi, penggunaan skema ini adalah satu langkah yang berkesan untuk mengurangkan kos. Perlu diperhatikan bahawa penurunan per unit berat P1.450 diuji di bawah voltan gelombang sinus dengan distorsi kurang dari 2 %. Grid frekuensi kuasa sebenarnya dipesongkan kepada 5 %. Penurunan berat badan di bawah herotan ini ialah P1.450, keluli silikon adalah 123 % P1.450, dan aloi amorf berasaskan besi ialah 106 % P1.450. Pada masa ini, P1.450 aloi amorf berasaskan besi hanya keluli silikon. 22.7 % ～ 37 % daripada jumlah keseluruhan. (4) Harga baja silikon semasa diambil dari harga pasar baja di tempat tertentu di Guangdong pada pertengahan Agustus 2006, dan harga semasa aloi amorf berasaskan besi diimport diambil dari Hitachi Jepang pada bulan Juli 2006, mengutip US $ 2.85 sekilogram. Nilai tukar RMB adalah 22.8 yuan kg, ditambah tarif dan cukai nilai tambah adalah 28 yuan kg. Harga semasa aloi amorf berasaskan besi domestik adalah anggaran, yang agak berbeza dengan harga sebut harga unit pengeluaran. (5) Suhu penyepuhlindapan aloi amorf berasaskan besi lebih rendah daripada keluli silikon, dengan waktu yang lebih sedikit dan penggunaan tenaga yang lebih sedikit. Kos pemprosesan tambahan untuk pembuatan teras besi mestilah lebih rendah daripada keluli silikon. Jalur aloi amorf berasaskan besi dapat diproses menjadi inti toroidal berliku, inti segiempat bertindih dan teras berbentuk C terbuka. Pada tahun 1990-an, Jepun menggunakan beberapa lapisan jalur aloi amorf berasaskan besi terikat untuk memproses inti EI, tetapi kos pemprosesan tambahan tinggi dan kerugian teras meningkat. Kemudian, tidak ada laporan yang relevan. Kini, ketebalan aloi amorf pukal yang dikaji dapat mencapai tahap milimeter dan sentimeter. Sekiranya dimasukkan ke dalam pengeluaran, ia boleh diproses menjadi teras EI seperti keluli silikon. Menggabungkan faktor di atas, di gelang dan C