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電源技術與電子變壓器(參考版)

2024-08-11 00:59本頁面
  

【正文】 徐澤瑋(1936-),男,西安非晶科技股份有限公司總工程師,兼任《國際電子變壓器》雜志編輯委員會主任。在這里對這些文章和報導的作者表示感謝!同時,希望廣大讀者關注《國際電子變壓器》,我們今后將分別對電子變壓器的設計,制造,材料和應用進行綜述總結,供廣大讀者參考。 新軟磁材料和新磁芯結構在電子變壓器中的應用,不但推動了電子變壓器的發(fā)展,而且也推動了電源技術的發(fā)展。 電子變壓器在電源技術中起著重要作用。 5現在正在開發(fā)磁性液體磁芯可以實現這種設想,用工程塑料做成磁芯外殼,中間注入磁性液體,表面再用磁性片封住。 磁性液體磁芯 與晶閘管功率補償器和移相器相比,具有高次諧波少,電磁干擾小,控制電路簡單等特點。日本索尼公司已經用軟磁鐵氧體制成這種磁芯,叫SX形磁芯,并且已經用于各種電視機的開關電源,作為驅動變壓器,控制它的電感,使電路出現電壓諧振或者電流諧振,而實現軟開關條件。再接合在一起,就形成正交形磁芯。 正交形磁芯 可用于30kVA以上的大型變壓器。立體布置的三角形三相磁芯與平面布置的三柱式三相磁芯相比,磁通分布均勻,不會出現局部飽和,激磁電流和磁通的對稱性好?,F在可以用計算機控制磁芯剪切加工,已經有專用繞線機繞線。 立體布置的三角形三相磁芯,現在正在國內風行。 現有3%,用它們制造搭接式卷繞磁芯比非晶合金更容易。 搭接式卷繞磁芯最早用于非晶合金配電變壓器。 新磁芯結構在電子變壓器中的應用 證明在高頻和超高頻下,軟磁復合材料也可取代部分鐵氧體市場。磁導率在300MHz以下,都可達到16。 有人用鈷/二氧化硅(Co/SiO2)納米復合軟磁材料制作不同于薄膜的大尺寸磁芯。可以在大功率電源中代替硅鋼和軟磁鐵氧體。磁導率為100左右。 已經有人對大功率電源的電感器用軟磁復合材料——磁粉芯進行了開發(fā)研究。在100kHz下損耗低,已經代替軟磁鐵氧體和MPP磁粉芯用于電感器中。K,873176。用硅樹脂作粘接劑,1%左右硬脂酸作潤滑劑,在2t/cm2壓力下,制成φ13φ85的環(huán)形磁芯,在氫氣中用673176。例如鐵硅鋁磁粉芯,%,%,剩余全為鐵。 磁粉芯是軟磁復合材料的典型例子。因此,根據工作頻率可以進行調整。 缺點是由于磁性粒子之間被非磁性體分開,磁路隔斷,磁導率現在一般在100以內。軟磁復合材料是將磁性微粒均勻分散在非磁性物中形成的。 軟磁復合材料 4)鐵基非晶合金脆性大大改善,帶材平整度良好,可以剪切加工,也可以制成搭接式卷繞磁芯,經過5次彎折或拆卸,性能無顯著變化。 2)溫度穩(wěn)定性比軟磁鐵氧體好,在-55℃至150℃范圍內,磁性能變化5%~10%,而且可逆; 非晶納米晶合金經過20多年的推廣應用,已經證明其具有下述優(yōu)點: 在50kHz至100kHz電子變壓器中,~75W/kg,可以取代部分鐵氧體市場。 非晶納米晶合金在中高頻領域中,正在和軟磁鐵氧體競爭。日本預計在2005年就可以將FeMB系非晶合金工頻變壓器試制成功,并投入生產。 根據以上比較,只要達到一定生產規(guī)模,鐵基非晶合金在工頻范圍內的電子變壓器中將取代部分硅鋼市場。硅鋼磁芯一般由變壓器生產廠制造。 6)鐵基非晶合金的磁致伸縮系數大,是硅鋼的3~5倍。說明鐵基非晶合金抗電源波形畸變能力比硅鋼強。在這種情況下,鐵基非晶合金損耗增加到106%,硅鋼損耗增加到123%。 5)現在測試工頻電源變壓器磁芯材料損耗,是在畸變小于2%的正弦波電壓下進行的。如果考慮損耗,總的評估價為89%。用鐵基非晶合金磁芯,報價為2500元/臺;空載損耗6W,折合成人民幣360元;負載損耗110W,折合成人民幣880元,總的評估價為3740元/臺?!?,相當于人民幣6~。另一種方法是對鐵基非晶合金工頻變壓器的損耗降低瓦數,折合成貨幣進行補償。因此,國內一般人所認同的拋開變壓器的損耗水平,籠統(tǒng)地談論鐵基非晶合金工頻變壓器的重量、成本和價格,是硅鋼工頻變壓器的130%~150%,并不符合市場要求的性能價格比原則。 4)假定工頻變壓器的負載損耗(銅損)都一樣,負載率也都是50%。但是,即使重量重,對同樣容量的工頻變壓器,磁芯采用鐵基非晶合金的損耗,比采用硅鋼的要低70%~80%。 3)~,~。 2)~,~,同樣重量的鐵基非晶合金磁芯體積比硅鋼磁芯大。因此,妨礙疇壁運動和磁矩轉動的能量壁壘非常小,具有前所未有的軟磁性,所以磁導率高,矯頑力小,損耗低。一般人認為損耗小的原因是鐵基非晶合金帶材厚度薄,電阻率高。 鐵基非晶合金在工頻和中頻領域,正在和硅鋼競爭。 用這種方法的試驗結果表明,可以大大降低鐵氧體的制造能耗和成本。 現在國內生產的產品一般為10000左右。 Philips公司的3F4,3F45,3F5工作頻率都超過1MHz。TDK公司的PC50工作頻率為500kHz至1MHz。國內金寧生產的JP4E也達到300mW/cm3。 以100kHz,℃下的損耗為例,TDK公司的PC40為410mW/cm3,PC44為300mW/cm3,PC47為250mW/cm3。后兩個低是它的優(yōu)點,有利于進入高頻市場,現在正在努力擴展。 軟磁鐵氧體的特點是:飽和磁通密度低,磁導率低,居里溫度低,中高頻損耗低,成本低。 已用這種添加鉻的硅鋼制成25kHz開關電源用濾波電感器,鐵芯損耗為22W/kg,%硅鋼(36W/k
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