電源技術(shù)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(dǎo)的作者表示感謝！同時，希望廣大讀者關(guān)注《國際電子變壓器》，我們今后將分別對電子變壓器的設(shè)計，制造，材料和應(yīng)用進(jìn)行綜述總結(jié)，供廣大讀者參考。 新軟磁材料和新磁芯結(jié)構(gòu)在電子變壓器中的應(yīng)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(shù)的發(fā)展。 電子變壓器在電源技術(shù)中起著重要作用。 5現(xiàn)在正在開發(fā)磁性液體磁芯可以實現(xiàn)這種設(shè)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(bǔ)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(jīng)用軟磁鐵氧體制成這種磁芯，叫SX形磁芯，并且已經(jīng)用于各種電視機(jī)的開關(guān)電源，作為驅(qū)動變壓器，控制它的電感，使電路出現(xiàn)電壓諧振或者電流諧振，而實現(xiàn)軟開關(guān)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(xiàn)局部飽和，激磁電流和磁通的對稱性好。現(xiàn)在可以用計算機(jī)控制磁芯剪切加工，已經(jīng)有專用繞線機(jī)繞線。 立體布置的三角形三相磁芯，現(xiàn)在正在國內(nèi)風(fēng)行。 現(xiàn)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(jié)構(gòu)在電子變壓器中的應(yīng)用 證明在高頻和超高頻下，軟磁復(fù)合材料也可取代部分鐵氧體市場。磁導(dǎo)率在300MHz以下，都可達(dá)到16。 有人用鈷/二氧化硅（Co/SiO2）納米復(fù)合軟磁材料制作不同于薄膜的大尺寸磁芯?？梢栽诖蠊β孰娫粗写婀桎摵蛙洿盆F氧體。磁導(dǎo)率為100左右。 已經(jīng)有人對大功率電源的電感器用軟磁復(fù)合材料——磁粉芯進(jìn)行了開發(fā)研究。在100kHz下?lián)p耗低，已經(jīng)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(fù)合材料的典型例子。因此，根據(jù)工作頻率可以進(jìn)行調(diào)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(dǎo)率現(xiàn)在一般在100以內(nèi)。軟磁復(fù)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(fù)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(jīng)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(nèi)，磁性能變化5％～10％，而且可逆； 非晶納米晶合金經(jīng)過20多年的推廣應(yīng)用，已經(jīng)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(lǐng)域中，正在和軟磁鐵氧體競爭。日本預(yù)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(chǎn)。 根據(jù)以上比較，只要達(dá)到一定生產(chǎn)規(guī)模，鐵基非晶合金在工頻范圍內(nèi)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(chǎn)廠制造。 6）鐵基非晶合金的磁致伸縮系數(shù)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(qiáng)。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(xiàn)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(jìn)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(fù)載損耗110W，折合成人民幣880元，總的評估價為3740元/臺。～，相當(dāng)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(shù)，折合成貨幣進(jìn)行補(bǔ)償。因此，國內(nèi)一般人所認(rèn)同的拋開變壓器的損耗水平，籠統(tǒng)地談?wù)撹F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(fù)載損耗（銅損）都一樣，負(fù)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(zhuǎn)動的能量壁壘非常小，具有前所未有的軟磁性，所以磁導(dǎo)率高，矯頑力小，損耗低。一般人認(rèn)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(lǐng)域，正在和硅鋼競爭。 用這種方法的試驗結(jié)果表明，可以大大降低鐵氧體的制造能耗和成本。 現(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)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(nèi)金寧生產(chǎn)的JP4E也達(dá)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(jìn)入高頻市場，現(xiàn)在正在努力擴(kuò)展。 軟磁鐵氧體的特點是：飽和磁通密度低，磁導(dǎo)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(guān)電源用濾波電感器，鐵芯損耗為22W/kg，％硅鋼（36W/k
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