Δακτύλιοι-Πυρήνες σιδήρου τύπου για ηλεκτρικούς μετασχηματιστές: Επιλογή και ποιότητα

Γιατί το σχήμα του δαχτυλιδιού

Ο σιδερένιος πυρήνας τύπου δακτυλίου-, που ονομάζεται επίσης σπειροειδής πυρήνας, είναι ένα κλειστό μαγνητικό κύκλωμα τυλιγμένο από συνεχή λωρίδα. Επειδή η ροή ταξιδεύει εξ ολοκλήρου μέσα στο δακτύλιο χωρίς να διασχίζει κανένα κενό αέρα, το ρεύμα μαγνήτισης είναι μικρό και η μαγνητική διαρροή ελάχιστη, γεγονός που βελτιώνει την απόδοση και μειώνει την παρεμβολή του μετασχηματιστή.

Για την ίδια ισχύ, ένας μετασχηματιστής τύπου δακτυλίου-είναι μικρότερος και ελαφρύτερος από μια ισοδύναμη μονάδα πυρήνα EI-και λειτουργεί πιο αθόρυβα επειδή δεν υπάρχουν αρμοί που μπορούν να δονηθούν. Αυτές οι ιδιότητες καθιστούν τον πυρήνα δακτυλίου την προτιμώμενη επιλογή για μετασχηματιστές υψηλής ποιότητας-σε συμπαγή εξοπλισμό.

Υλικά για πυρήνες δαχτυλιδιών

Το πιο κοινό υλικό είναι ο χάλυβας πυριτίου με προσανατολισμό σε κόκκους, ο οποίος προσφέρει κορεσμό περίπου 2,03 Τ και χαμηλή απώλεια στα 50 ή 60 Hz όταν η ροή ακολουθεί την κατεύθυνση κύλισης της λωρίδας. Ο βαθμός επιλέγεται από την εγγυημένη απώλεια πυρήνα, για παράδειγμα 30Q120 με μέγιστο 1,20 W/kg σε 1,7 T και 50 Hz.

Για μικρότερες-απώλειες φορτίου ή υψηλότερη συχνότητα λειτουργίας, χρησιμοποιούνται άμορφο κράμα και νανοκρυσταλλική ταινία. Αυτά τα υλικά κοστίζουν περισσότερο, αλλά μειώνουν δραματικά την απώλεια πυρήνα, κάτι που δικαιολογείται στους μετασχηματιστές-εξοικονόμησης ενέργειας και στα ηλεκτρονικά ισχύος υψηλής-συχνότητας.

Παράγοντες Επιλογής

Ο πρώτος παράγοντας επιλογής είναι η απαιτούμενη ισχύς, η οποία ορίζει τη διατομή του πυρήνα-και το μέγεθος του παραθύρου. Η διατομή-πρέπει να φέρει τη ροή εργασίας χωρίς κορεσμό και το παράθυρο πρέπει να ταιριάζει στην περιέλιξη με τον απαιτούμενο αριθμό στροφών και μέγεθος σύρματος.

Ο δεύτερος παράγοντας είναι η επιτρεπόμενη απώλεια, η οποία καθορίζεται από τον στόχο απόδοσης και την ψύξη του εξοπλισμού. Ο τρίτος παράγοντας είναι η συχνότητα λειτουργίας, η οποία αποφασίζει εάν χρησιμοποιείται πυριτικό χάλυβα, άμορφο ή νανοκρυσταλλικό υλικό και ο τελευταίος παράγοντας είναι ο μηχανικός περιορισμός του περιβλήματος, ο οποίος καθορίζει την εξωτερική διάμετρο και ύψος.

Διαστάσεις και ανοχές

Οι πυρήνες των δακτυλίων ορίζονται από την εξωτερική διάμετρο, την εσωτερική διάμετρο και το ύψος. Η εξωτερική διάμετρος και το ύψος καθορίζουν τον χώρο που καταλαμβάνεται στο προϊόν, ενώ η εσωτερική διάμετρος και το ύψος καθορίζουν το παράθυρο περιέλιξης. Το παράθυρο πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο για τη μπομπίνα περιέλιξης ή τη σαΐτα του μηχανήματος περιέλιξης.

Οι τυπικοί πυρήνες είναι διαθέσιμοι σε μια σειρά μεγεθών και οι προσαρμοσμένοι πυρήνες τυλίγονται στο σχέδιο. Οι διάμετροι διατηρούνται σε ανοχές περίπου συν ή πλην 0,5 mm και το ύψος συν ή πλην 0,3 mm για προϊόντα υψηλής ποιότητας.

Δοκιμή Ποιότητας

Κάθε παρτίδα παραγωγής πυρήνων δακτυλίου ελέγχεται για την απώλεια πυρήνα και το ρεύμα μαγνήτισης στην ονομαστική συχνότητα και πυκνότητα ροής και τα αποτελέσματα συγκρίνονται με τις εγγυημένες τιμές. Ο συντελεστής στοίβαξης επαληθεύεται ζυγίζοντας τον πυρήνα και συγκρίνοντας τον πραγματικό όγκο χάλυβα με τον γεωμετρικό όγκο.

Οι έλεγχοι διαστάσεων καλύπτουν την εξωτερική και εσωτερική διάμετρο, το ύψος, τη στρογγυλότητα και την ομαλότητα της εσωτερικής επιφάνειας. Οι πυρήνες που περνούν τις δοκιμές είναι επικαλυμμένοι ή περιβλημένοι και συσκευασμένοι με προστασία άκρων για μεταφορά.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Γιατί είναι τόσο χαμηλή η διαρροή ενός πυρήνα τύπου δακτυλίου-;
Α: Ο κλειστός δακτύλιος οδηγεί ολόκληρη τη ροή μέσα στο υλικό και η περιέλιξη περιβάλλει ολόκληρο τον δακτύλιο ομοιόμορφα. Δεν υπάρχει διάκενο αέρα και δεν υπάρχει αδέσποτη διαδρομή, επομένως η επαγωγή διαρροής και το ακτινοβολούμενο πεδίο είναι πολύ μικρότερα από ό,τι σε έναν πολυστρωματικό πυρήνα EI.

Ε: Πώς σχετίζεται το μέγεθος του πυρήνα με την ισχύ του μετασχηματιστή;
Α: Η ισχύς του μετασχηματιστή είναι περίπου ανάλογη με το γινόμενο της διατομής-του πυρήνα και του παραθύρου περιέλιξης. Οι προμηθευτές παρέχουν πίνακες ισχύος για τυπικούς πυρήνες δακτυλίου και για προσαρμοσμένα σχέδια η βαθμολογία υπολογίζεται από τη γεωμετρία, την πυκνότητα ροής και την πυκνότητα ρεύματος της περιέλιξης.

Ε: Ποια είναι η πυκνότητα ροής εργασίας ενός πυρήνα δακτυλίου από χάλυβα πυριτίου;
Α: Για χάλυβα προσανατολισμένου σε κόκκους, η πυκνότητα ροής εργασίας είναι συνήθως 1,5 έως 1,7 Τ στα 50 Hz. Αυτό διατηρεί το ρεύμα μαγνήτισης και την απώλεια χαμηλά ενώ χρησιμοποιείται το υλικό πολύ κάτω από τον κορεσμό του περίπου 2,03 T.

Ε: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο πυρήνας δακτυλίου στα 400 Hz;
Α: Ναι, αλλά η απώλεια πυρήνα αυξάνεται γρήγορα με τη συχνότητα. Για λειτουργία 400 Hz, ο πυρήνας πρέπει να μειωθεί σε χαμηλότερη πυκνότητα ροής εργασίας ή να επιλεγεί ένα λεπτότερο υλικό όπως η άμορφη ταινία.

Ε: Πώς παραδίδονται οι πυρήνες;
Α: Οι πυρήνες παραδίδονται γυμνοί, με μονωτική επίστρωση ή σε προστατευτικές θήκες με ή χωρίς ακροδέκτες. Η τυπική συσκευασία προστατεύει τις άκρες και αποτρέπει τη διάβρωση κατά τη μεταφορά και την αποθήκευση.