Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
Objet de l'article : Piles de laminage CRGO vs noyaux nanocristallins, du point de vue de la conception et de l'achat.
Vous connaissez déjà les bases :
Les fiches techniques disent des choses similaires, dans des polices légèrement différentes. La question est la suivante comment ils se comportent lorsque vous construisez des noyaux et des piles de laminage réels, et où chaque choix mérite vraiment sa place.
Rassemblons sur une page les valeurs typiques du catalogue. Ces valeurs sont les suivantes chiffres approximatifs de l'ingénierie, et non des limites de conception.
| Paramètre (typique) | Pile de laminage CRGO | Noyau enroulé en ruban nanocristallin |
|---|---|---|
| Densité de flux de saturation Bs | ≈ 1.8-2.0 T | ≈ 1.2-1.3 T |
| Perméabilité relative µr (plage utilisable) | ≈ 30,000-50,000 | ≈ 80 000-150 000 (modulable, voire plus) |
| Perte dans le noyau à 50 Hz, 1,7 T | ≈ 0,9-1,6 W/kg (Hi-B à l'extrémité inférieure) | En général, ils ne fonctionnent pas aussi intensément à 50 Hz |
| Perte dans le noyau à 20 kHz, 0,1 T | >150 W/kg | <15 W/kg |
| Température de Curie | ≈ 730-750 °C | ≈ 550-580 °C |
| Résistivité électrique | ≈ 40-50 μΩ-cm | ≈ 100-120 μΩ-cm |
| Facteur d'empilage/de laminage typique | ~0,96 pour de bonnes piles de pas à pas | ~0,75-0,80 pour les rubans enroulés |
| Bande de fréquence "Sweet-spot | 50/60 Hz, jusqu'à quelques centaines de Hz | De quelques kHz à des dizaines de kHz (en fonction du flux) |
| La géométrie en pratique | EI, noyaux en gradins, pattes enroulées, réacteurs | Tores, noyaux coupés, noyaux C, piles spéciales |
| Coût relatif des matériaux par kg | Plus bas | Plus élevé |
| Potentiel de densité de puissance relative | Limité par des pertes à des fréquences plus élevées | Très forte dans la gamme des moyennes fréquences |
Les données ci-dessus fusionnent des exemples publiés par les principaux fournisseurs et des notes d'information, et non une seule fiche de commercialisation.
Quelques éléments sautent aux yeux :
Ces deux faits indiquent déjà où se situe la victoire de l'un et de l'autre.
Si vous faites Transformateurs de puissance ou de distribution MT/HT à la fréquence de la grille, il est presque certain que vous utilisez des stratifiés CRGO pour le noyau principal :
Pour une unité de 1 MVA à 50 Hz, le passage au nanocristallin pour les branches principales n'est généralement pas envisageable :
Ainsi, pour transformateurs de puissance classiques, Les piles de laminage de CRGO l'emportent largement sur les piles de laminage d'aluminium. coût par kVA, L'objectif est d'améliorer la qualité de l'eau, la praticité et l'écosystème.
Chaque fois que la spécification a une odeur :
...vous apprécierez d'avoir ~1.9-2.0 T au lieu de ~1,25 T.
Le nanocristallin peut supporter une induction élevée dans des cas particuliers, mais l'idée est simple : si le noyau vit près de la limite pendant les défaillances, le CRGO est généralement plus sûr.
Sur les gros cœurs :
Il existe des noyaux nanocristallins de ces tailles (empilements de nano laminés, pas seulement des tores), mais il s'agit d'articles spécialisés dont les fournisseurs sont moins nombreux et dont les fenêtres de processus sont plus étroites.
Si votre équipe d'acheteurs souhaite deuxième et troisième sources pour chaque élément stratégique, les piles CRGO simplifient la vie.
Voici maintenant la partie intéressante. Les endroits où le CRGO est techniquement possible, mais pas judicieux.
Pensez-y :
Dans ce groupe, La perte de base de CRGO explose. Le nanocristal reste calme :
Ainsi, si votre fréquence de commutation fondamentale ou dominante se situe dans la région 5-50 kHz et que la puissance n'est pas minime, le nanocristallin est généralement le premier choix, pas la ferrite ni le CRGO.
Les selfs de mode commun et les filtres EMI sont des domaines classiques du nanocristal :
Avec CRGO, vous auriez soit
Ainsi, si votre BoM possède plusieurs grandes selfs CM en ferrite, Le passage à des noyaux nanocristallins à enroulement en bande est souvent l'amélioration de la densité la plus facile..
Pour les transformateurs de courant (TC) et les transformateurs d'instruments de précision :
Si le TC est confronté à des formes d'ondes déformées - entraînements, chargeurs de VE, sorties d'onduleurs - les noyaux nanocristallins tendent à maintenir la précision du rapport et de la phase là où l'acier au silicium commence à s'égarer.
Parfois, la fréquence fondamentale est toujours de 50/60 Hz, mais.. :
Ici, le nanocristal se comporte comme “CRGO + ferrite de filtrage en un seul matériau”.”. Vous obtenez :
C'est l'une des raisons pour lesquelles les transformateurs modernes de type sec et les réacteurs spéciaux destinés à l'électronique de puissance contiennent du nanocristallin.
Il ne s'agit pas de règles strictes. Il s'agit simplement d'un contrôle de santé en vue d'une sélection précoce :
Si votre projet se situe exactement sur une frontière, attendez-vous à des itérations, et non à une seule réponse “correcte”.
Au niveau des pièces, le nanocristallin peut sembler cher. Au niveau niveau du système, une fois le facteur pris en compte :
...il peut être moins cher par kW traité, en particulier dans les convertisseurs à moyenne fréquence.
Bandes et laminés CRGO :
Nanocristallin :
Si votre projet est essentiel pour la sécurité ou s'il a une longue durée de vie, il vaut la peine de le concevoir. enveloppes mécaniques et fenêtres d'empilage pour le pelliculage qui peut accepter au moins deux géométries de noyaux nanocristallins, et non pas une seule pièce brevetée.
Ces éléments ne figurent pas sur la fiche technique, mais ils permettent d'obtenir un rendement élevé.
Le ruban nanocristallin est :
Un serrage excessif ou une pression inégale peuvent :
Concevez votre schéma de serrage de manière à traiter l'âme enroulée comme un composant de précision, et non comme une pile de laminés lourds.
Pour les piles de laminage :
Donc, si vous cherchez à obtenir un pourcentage d'efficacité fractionnaire, le contrôle des processus dans l'atelier est aussi important que la qualité des matériaux.
Les conceptions indiquent parfois “transformateur 50 Hz” lorsque la charge est une armoire de commande :
Dans ce cas :
Vous pouvez vérifier le bien-fondé de votre choix de matériel en posant quelques questions directes.
Il est bien sûr possible de mélanger les deux : L'empilement de tôles principales CRGO + TC nanocristallins et selfs CM dans le même produit est déjà courant dans les appareillages de commutation et les convertisseurs de puissance modernes.
En général, non.
Le nanocristallin veut une autre densité de flux, différents utilisation des fenêtres, et souvent différents refroidissement stratégie.
Les échanges directs un pour un ont tendance à saturer le noyau ou à sous-utiliser le matériel.
Si vous souhaitez bénéficier des avantages du nanocristal, considérez-le comme une nouvelle conception magnétique, et non comme une qualité de laminage de remplacement.
Oui, mais il ne s'agit pas de pièces de base.
Les chercheurs et certains fabricants construisent noyaux nanocristallins laminés en empilant des rubans traités ou des tuiles découpées en ruban, principalement pour l'électronique de puissance à haute fréquence où les tores standard ne conviennent pas.
Pour l'instant, cependant, la plupart des pièces nanocristallines que vous verrez dans le commerce sont.. :
tores (pleins ou coupés)
C-cores
formes spéciales de la plaie
Si vous travaillez dans le domaine des transformateurs de puissance classiques, vous vivrez encore pendant un certain temps essentiellement dans des piles de laminage CRGO.
À un niveau élevé :
Les deux ont perte beaucoup plus faible que le CRGO à la fréquence de ligne. L'amorphe peut réduire les pertes de noyau jusqu'à ~70% par rapport à l'acier au silicium conventionnel dans de nombreux cas.
Le nanocristallin est souvent plus performant que l'amorphe en ce qui concerne la qualité de l'air et de l'eau. fréquences plus élevées, avec une perméabilité plus élevée et une perte plus faible dans la bande des dizaines de kHz.
Ainsi :
Pour les transformateurs de distribution 50/60 Hz ultra-efficaces en grandes quantités : les transformateurs amorphes et les transformateurs GOES avancés se concurrencent.
Pour les magnétiques à moyenne fréquence et les interférences électromagnétiques, le nanocristallin a tendance à l'emporter.
Parfois oui.
Pour un flyback de 20-50 W à 100 kHz :
La ferrite est bon marché, facile et suffisante.
Le nanocristallin prend tout son sens lorsque la puissance, le courant ou la polarisation en courant continu augmentent, ou lorsque la taille est fortement limitée.
Pour les SMPS de forte puissance (classe kW) avec des objectifs exigeants en matière d'EMI et d'efficacité, transformateurs et selfs nanocristallins peut être un levier important.
Trois points courts suffisent généralement :
Au niveau du convertisseur, la perte et le refroidissement coûtent plus cher que l'acier. Une perte de noyau plus faible peut réduire les besoins en matière de dissipation thermique, de ventilateur ou de refroidissement liquide.
Une plus grande perméabilité signifie moins de cuivre, Les circuits imprimés et l'assemblage sont parfois moins chers.
Dans de nombreux projets, le volume et le poids des aimants sont désormais des contraintes au niveau du système (espace de rangement, emballage du véhicule), et non plus seulement des éléments du cahier des charges.
Si cela ne fonctionne toujours pas, lancez un coût simple par watt économisé comparaison entre les conceptions CRGO et nanocristallines. Les chiffres ont tendance à parler discrètement mais clairement.
Les piles de laminage CRGO ne sont pas près de disparaître. Ils sont imbattables pour les grands transformateurs à basse fréquence et pour tout ce qui vit à un flux élevé dans des conditions de défaut.
Les noyaux nanocristallins ne sont pas non plus magiques. Ils ne font qu'infléchir les compromis en votre faveur une fois :
Si vous les traitez comme des outils, et non comme des équipes, et que vous les alignez sur la bonne bande de fréquence et sur le bon devoir, vous obtiendrez de bons résultats. piles de laminage, noyaux enroulés et décisions d'achat s'aligneront beaucoup plus facilement.
Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
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