Swyddogaethau a Dosbarthiad Craidd Trawsnewidydd

1. Swyddogaethau Transformer Cores

Mae trawsnewidyddion ymarferol bob amser yn gweithredu o dan amodau cerrynt eiledol (AC). Mae colledion pŵer yn digwydd nid yn unig yng ngwrthwynebiad y dirwyniadau ond hefyd yn y craidd oherwydd magnetization AC. Cyfeirir at y golled pŵer yn y craidd yn gyffredin fel 'colled haearn' (neu golled craidd), a achosir gan ddau brif ffactor: 'colled hysteresis' a 'colled cerrynt eddy.' Colli hysteresis yw'r egni a afradlonir yn ystod y broses magneteiddio oherwydd y ffenomen hysteresis. Mae maint y golled hon yn gymesur â'r ardal sydd wedi'i hamgáu gan ddolen hysteresis y deunydd. Oherwydd bod gan ddur silicon ddolen hysteresis gul, mae ei ddefnyddio fel y deunydd craidd yn lleihau colli hysteresis yn sylweddol ac yn lleihau cynhyrchu gwres yn sylweddol.

Gan fod gan ddur silicon y manteision hyn, pam nad yw'r craidd wedi'i wneud o floc solet o ddur silicon, ond yn hytrach yn cael ei brosesu'n ddalennau tenau? Mae hyn oherwydd bod craidd wedi'i lamineiddio yn lleihau math arall o golled haearn - colled cerrynt eddy. Yn ystod y llawdriniaeth, mae'r cerrynt eiledol yn y dirwyniadau yn cynhyrchu fflwcs magnetig eiledol. Mae'r fflwcs magnetig cyfnewidiol hwn yn anwytho cerrynt o fewn y craidd. Mae'r ceryntau anwythol hyn yn cylchredeg mewn planau sy'n berpendicwlar i gyfeiriad y fflwcs magnetig ac felly fe'u gelwir yn gerrynt trolif. Mae colled cerrynt Eddy hefyd yn achosi i'r craidd gynhesu. Er mwyn lleihau'r golled hon, mae craidd y trawsnewidydd yn cael ei adeiladu trwy bentyrru dalennau dur silicon sydd wedi'u hinswleiddio oddi wrth ei gilydd. Mae hyn yn gorfodi'r ceryntau trolif i lifo trwy ddolenni cul gydag ardal drawstoriadol lai, a thrwy hynny gynyddu gwrthiant trydanol llwybr y cerrynt trolif. Yn ogystal, mae'r silicon yn y dur yn cynyddu gwrthedd trydanol y deunydd, sy'n helpu i leihau ceryntau trolif ymhellach. Ar gyfer creiddiau trawsnewidyddion, mae dalennau dur silicon wedi'u rholio oer 0.35 mm o drwch yn cael eu dewis yn gyffredinol. Cânt eu torri'n stribedi hirsgwar yn ôl y dimensiynau craidd gofynnol ac yna eu pentyrru i ffurfio 'ffigwr wyth' neu siâp ffrâm hirsgwar. Mewn theori, po deneuaf yw'r dalennau dur silicon a'r culach yw'r stribedi, y gorau yw'r effaith wrth leihau cerrynt eddy. Mae hyn nid yn unig yn lleihau colled cerrynt trolif ac yn gostwng y cynnydd tymheredd ond hefyd yn arbed deunydd. Fodd bynnag, mewn gweithgynhyrchu gwirioneddol, nid y ffactorau ffafriol hyn yw'r unig ystyriaethau. Byddai gwneud y dalennau'n rhy denau a chul yn cynyddu oriau llafur yn sylweddol ac yn lleihau ardal drawsdoriadol effeithiol y craidd. Felly, wrth weithgynhyrchu creiddiau dur silicon, rhaid pwyso a mesur y manteision a'r anfanteision yn seiliedig ar amgylchiadau penodol i ddewis y dimensiynau gorau posibl.

Mae trawsnewidyddion yn cael eu cynhyrchu yn seiliedig ar yr egwyddor o anwythiad electromagnetig. Mae dau ddirwyn yn cael eu dirwyn o amgylch aelod craidd caeedig: y dirwyniad cynradd a'r dirwyniad eilaidd. Pan fydd foltedd AC yn cael ei gymhwyso i'r dirwyniad cynradd, mae cerrynt eiledol yn llifo trwyddo, gan sefydlu grym magnetotif (MMF). O dan ddylanwad yr MMF hwn, cynhyrchir prif fflwcs magnetig bob yn ail yn y craidd. Mae'r prif fflwcs magnetig hwn yn mynd trwodd ac yn cysylltu'r dirwyniadau cynradd ac eilaidd. Oherwydd anwythiad electromagnetig, cynhyrchir grymoedd electromotive (EMF) yn y ddau ddirwyn. Mae Cyfraith Lenz yn esbonio'r rheswm y gall foltedd camu i fyny neu gamu i lawr: mae'r fflwcs magnetig a gynhyrchir gan y cerrynt anwythol bob amser yn gwrthwynebu'r newid yn y fflwcs magnetig gwreiddiol. Pan fydd y fflwcs magnetig gwreiddiol yn cynyddu, mae'r fflwcs magnetig a gynhyrchir gan y cerrynt anwythol yn ei wrthwynebu. Mewn geiriau eraill, mae'r fflwcs magnetig anwythol yn y dirwyniad eilaidd gyferbyn â'r prif fflwcs magnetig a gynhyrchir gan y dirwyniad cynradd, gan arwain at foltedd eiledol lefel is ar draws y dirwyniad eilaidd. Felly, mae'r craidd yn gwasanaethu fel cylched magnetig y trawsnewidydd, tra bod y dirwyniadau yn ffurfio ei gylched drydanol.

2. Dosbarthiad Cyfluniadau Craidd y Trawsnewidydd

Mathau Cregyn a Chreiddiau Math-Craidd

Yr enw ar y rhan o'r craidd y mae'r dirwyniadau o'i chwmpas yw'r 'aelod craidd,' a'r rhan nad oes ganddo weiniadau ond sy'n gwasanaethu fel llwybr magnetig yn unig yw'r 'iau.' Cyfeirir at graidd fel 'math cregyn' pan fo'r craidd yn amgylchynu'r dirwyniadau, a 'math craidd' pan fydd y dirwyniadau o amgylch yr aelod craidd. Mae gan ffurfweddiadau math cregyn a math craidd eu nodweddion unigryw, ond mae'r prosesau gweithgynhyrchu y maent yn eu gorchymyn yn sylweddol wahanol. Unwaith y dewisir strwythur penodol, mae'n anodd newid i un arall. Yn Tsieina, mae'r rhan fwyaf o greiddiau trawsnewidyddion yn defnyddio dyluniad math craidd wedi'i bentyrru.

Defnyddir dalennau dur silicon ar gyfer trawsnewidyddion amledd isel ac maent yn dod mewn gwahanol fathau. Yn seiliedig ar y broses weithgynhyrchu, gellir eu rhannu yn:
A: Annealed (taflenni du)
N: Heb ei anelio (taflenni gwyn)

Yn seiliedig ar eu siâp, gellir eu dosbarthu i: math EI, math UI, math C, a math Sgwâr (Ceg).

Defnyddir dalennau dur silicon math sgwâr yn gyffredin mewn trawsnewidyddion pŵer uchel. Maent yn cynnig perfformiad inswleiddio rhagorol, rhwyddineb afradu gwres, a llwybr magnetig byr. Fe'u defnyddir yn bennaf ar gyfer trawsnewidyddion sydd â chyfraddau pŵer uwch na 500-1000 W a thrawsnewidwyr pŵer uchel. Gelwir set o ddalennau dur silicon sy'n cynnwys dwy daflen math C yn graidd math CD. Ar gyfer trawsnewidyddion pŵer a wneir gyda thaflenni math CD, o dan yr un ardal drawsdoriadol, po uchaf yw'r ffenestr, y mwyaf yw gallu pŵer y trawsnewidydd. Gan y gellir gosod coiliau ar wahân ar ddwy ochr y craidd, gellir dosbarthu nifer y troeon coil ar draws dau bobinau, gan arwain at hyd tro cyfartalog byrrach fesul bobbin a llai o golled copr. Ar ben hynny, os caiff dwy coil cymesurol eu dirwyn ar bobinau ar wahân, gellir cyflawni cymesuredd perffaith.

Gelwir set o ddalennau dur silicon sy'n cynnwys pedair dalen math C yn graidd math ED. Mae gan drawsnewidyddion a wneir gyda creiddiau math ED broffil gwastad, eang. O dan yr un sgôr pŵer, mae trawsnewidyddion math ED yn fyrrach ac yn ehangach na thrawsnewidwyr math CD. Oherwydd bod y coiliau wedi'u gosod yng nghanol y dalennau dur silicon gyda llwybr magnetig allanol, maent yn arddangos fflwcs gollyngiadau isel ac ychydig iawn o ymyrraeth i gydrannau cyfagos. Fodd bynnag, mae pob coiliau'n cael eu dirwyn ar un bobin trwchus, gan arwain at hyd tro cyfartalog hirach a cholled copr uwch.

Mae creiddiau math C yn cynnig perfformiad gwell, gan arwain at drawsnewidyddion sy'n gryno, yn ysgafn ac yn effeithlon iawn. O safbwynt y cynulliad, ychydig iawn o rannau sydd eu hangen ar greiddiau math C ac mae ganddynt amlbwrpasedd uchel, gan arwain at effeithlonrwydd cynhyrchu uchel. Fodd bynnag, mae'r broses beiriannu ar gyfer dalennau dur silicon math C yn gymhleth ac mae angen offer arbenigol arnynt, gan wneud eu cost gyfredol yn gymharol uchel.

Mae gan ddalennau dur silicon e-fath, a elwir hefyd yn ddalennau math cregyn neu ffigwr wyth, y fantais sylfaenol o rannu bobbin sengl ar gyfer dirwyniadau cynradd ac uwchradd, gan roi ffactor gofod ffenestr uchel (Space Factor Km: cymhareb arwynebedd trawsdoriadol net y wifren gopr i ardal y ffenestr). Mae'r dalennau dur silicon yn ffurfio cragen amddiffynnol o amgylch y dirwyniadau, gan atal difrod mecanyddol. Maent hefyd yn darparu ardal afradu gwres mawr ac yn lleihau gwasgariad maes magnetig. Fodd bynnag, maent yn arddangos anwythiad gollyngiadau uwch rhwng y dirwyniadau cynradd ac uwchradd a mwy o dueddiad i ymyrraeth magnetig allanol. Yn ogystal, oherwydd perimedr cyfartalog hirach y dirwyniadau, mae trawsnewidyddion math E yn gofyn am fwy o wifren gopr ar gyfer yr un nifer o droadau ac ardal drawsdoriadol graidd.

Trwch cyffredin ar gyfer dalennau dur silicon yw 0.35 mm a 0.5 mm. Mae dau ddull cydosod ar gyfer dalennau dur silicon: rhyngddalennog a pentyrru casgen. Mae'r dull rhyngddalennog bob yn ail â phennau agored y dalennau ar yr ochrau dirgroes. Mae'r dull hwn yn fwy diflas ond mae'n arwain at fylchau aer llai ac amharodrwydd magnetig is, sy'n fuddiol ar gyfer cynyddu fflwcs magnetig; felly, fe'i defnyddir yn eang mewn trawsnewidyddion pŵer. Defnyddir y dull pentyrru casgen yn gyffredin mewn cymwysiadau â cherrynt uniongyrchol (DC). Er mwyn atal dirlawnder a achosir gan gerrynt DC, rhaid gadael bwlch aer rhwng y dalennau dur silicon. Yn y dull hwn, gosodir E-dalennau a thaflenni I ar yr ochrau gyferbyn, a gellir addasu'r bwlch aer rhyngddynt gan ddefnyddio shims papur.

3. Mathau Craidd Coil

Rhennir y rhain yn dri math:
A. CRAIDD TOROIDAL: Wedi'i wneud trwy bentyrru laminiadau math O neu drwy ddirwyn dalennau dur silicon. Mae gwifren dirwyn i ben ar y math hwn o graidd yn anodd iawn.
B. CRAIDD ROD: Craidd haearn siâp gwialen.
C. CRAIDD DRWM: Craidd haearn siâp drwm.

4. Dosbarthiad Deunyddiau Craidd Trawsnewidydd

1. Categori Amlder Uchel: Craidd Ferrite
Defnyddir creiddiau Ferrite mewn trawsnewidyddion amledd uchel. Maent yn magnetau ceramig gyda strwythur crisialog asgwrn cefn, sy'n cynnwys haearn ocsid a chyfansoddion metelaidd deufalent eraill, megis kFe₂O₄ (lle mae k yn cynrychioli metelau eraill). Mae metelau a ddefnyddir yn gyffredin ar hyn o bryd yn cynnwys manganîs (Mn), sinc (Zn), nicel (Ni), magnesiwm (Mg), a chopr (Cu). Mae cyfuniadau cyffredin yn cynnwys y gyfres Manganîs-Sinc (MnZn), cyfres Nickel-Zinc (NiZn), a chyfres Magnesiwm-Sinc (MgZn). Mae gan y deunyddiau hyn nodweddion athreiddedd a rhwystriant uchel, gydag ystod amledd gweithredu o 1 kHz i dros 200 kHz.
Amrediad amledd craidd Ferrite: 18 kHz i dros 1 MHz.

2. Isel-Amlder Categori: Taflenni Dur Silicon ac aloion amorffaidd
Amrediad amledd craidd dur silicon: 5 Hz i 1 kHz.
Mae trawsnewidyddion sy'n defnyddio dur silicon fel arfer yn gweithredu ar 50 Hz. Fodd bynnag, o ran effeithlonrwydd, gall amlder ychydig yn uwch arwain at ganlyniadau gwell, yn dibynnu ar radd Gauss y daflen ddur silicon. Er y gall amleddau sain gyrraedd uwch na 20 kHz, nid yw hyn yn ymarferol. Argymhellir gweithredu ar 50–60 Hz, er y gallant weithredu fel arfer o fewn ystod amledd o 50–200 Hz.
Amrediad amledd craidd amorffaidd: 2 kHz i 13 kHz.