Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
Non si tratta di una lunga teoria, ma solo di etichette per parlare delle stesse cose.
Ap = Aw - Ac, utilizzato dalla maggior parte dei produttori di nuclei per valutare la capacità di potenza.Le formule a livello di potenza possono sempre essere ridotte a qualcosa del tipo
Aw - Ac ∝ P / (Kw - Bmax - J - f)
per una densità di flusso, una densità di corrente, una frequenza e un utilizzo scelti.
Quindi Ap ti porta quanto è grande il nucleo deve essere. Questo articolo riguarda come dividere Ap tra Aw e Ac quando si ordina o si progetta la pila di laminazione.
Prendi due pile di laminazione con lo stesso Ap:
Entrambi soddisfano l'equazione della potenza sulla carta. Non si comporteranno allo stesso modo una volta avvolti, isolati e spediti.
Alcuni esempi che probabilmente riconoscerete:
Quindi, quando gli acquirenti ci inviano disegni che dicono solo “Ap ≥ X cm⁴”, si tratta di una mezza storia. Il rapporto stabilisce quanto sarà stressante la vita degli utensili per rame, isolamento e laminazione.
Un modello mentale approssimativo che funziona abbastanza bene nelle discussioni sulla pila:
Una volta che Ap è fissato dal requisito di potenza, si scivola lungo una linea di soluzioni:
Questo è tutto. Il resto lo decidi tu quale lato del problema che si preferisce combattere.
Invece di numeri assoluti (che rimbalzano con materiale e frequenza), di solito è più utile parlare di sbieco - che favoriscono chiaramente Ac o Aw.
Di seguito è riportata una tabella qualitativa da inserire nelle discussioni sulle specifiche.
| Pregiudizio del design | Come appare nel disegno | Dove si presenta | Aspetto principale | Cosa morde per primo |
|---|---|---|---|---|
| Pesantemente centrale (Ac-biased) | Ampia linguetta / arto, altezza finestra ridotta, larghezza finestra ridotta. L'altezza della pila sembra modesta, ma la sezione trasversale dell'acciaio è generosa. | Unità a bassa tensione e alta corrente dove il rame è grosso e corto; trasformatori di distribuzione compatti. | Corrente magnetizzante più bassa, più facile mantenere Bmax basso; spesso più silenzioso a vuoto; ottimo dove la distorsione di rete è negativa. | L'isolamento HV si esaurisce rapidamente. È più difficile posare i cavi. L'avvolgitore si lamenta del riempimento degli ultimi strati. |
| Equilibrato | Finestra approssimativamente proporzionale alla larghezza dell'arto; rapporto d'aspetto della finestra tra ~2:1 e 3:1; spessore della pila simile alla larghezza della lingua. | La maggior parte dei set di laminazione EI/UI a catalogo è destinata a trasformatori di potenza “generici”. | Corrente di magnetizzazione ragionevole, area di rame ragionevole. Funziona bene quando non si conosce l'esatto dovere o la gamma di prodotti è ampia. | È comunque necessario tenere d'occhio Kw quando la tensione sale. L'autonomia termica è solo “buona”, non generosa. |
| Pesante per le finestre (Aw-biased) | Finestre alte, arti sottili; spessore della pila spinto verso l'alto per raggiungere l'Ac. I disegni mostrano molto spazio tra le bobine e il nucleo. | Progetti ad alta tensione, ad alto isolamento o con più avvolgimenti; alimentazione medica, di test e di controllo. | Spazio confortevole per il sistema di isolamento; maggiore facilità nel mantenere lo spazio libero e la distanza; supporto di più avvolgimenti paralleli e schermi. | Il nucleo funziona a una B più alta o necessita di un acciaio migliore per rimanere nei limiti di perdita. Il costo della laminazione per kVA aumenta. |
| Finestra estrema | Finestra molto alta e larga; Ac appena sufficiente secondo i calcoli; pila all'altezza massima consentita. | Prototipi, lavori di “adattamento al vecchio serbatoio”, lavori di riparazione con geometria fissa della finestra. | Si adatta a vincoli meccanici non negoziabili. | Sensibile alle tolleranze e al fattore di impilamento. Alcune perdite di % Ac dovute a vernice o bave possono spingere il Bmax oltre le specifiche. |
È possibile leggere la riga della tabella che corrisponde al proprio mondo e sapere già dove è necessario modificare il rapporto.
Dal punto di vista della laminazione, la messa a punto di Aw e Ac si riduce solitamente a poche leve.
Per pile EI/UI laminate:
Tutti e tre danno spazio al magnetismo mantenendo quasi inalterata la Aw.
Su un disegno di laminazione questo si manifesta spesso come nuovi valori per:
Pertanto, quando si negozia un cambiamento con il fornitore di laminazione, è utile dire esplicitamente quali di questi elementi si è disposti a spostare, non solo “ho bisogno di 10% in più Aw”.
Questa è la guida breve e un po' approssimativa che vediamo funzionare bene nei progetti B2B.
Quindi calcolare il minimo Ap dal set di formule abituale o dalla guida ad alta frequenza o a frequenza di potenza che utilizzate.
Solo a questo punto aprire i tavoli di laminazione.
Scrivete questo pregiudizio nelle specifiche. Una riga è sufficiente:
“Preferisco la soluzione con nucleo pesante / bilanciata / con finestre per un determinato Ap”.”
In questo modo si risparmia un bel po' di "avanti e indietro".
Una volta che è noto un Aw provvisorio:
Poi, controllo della sanità mentale:
Regolare l'Aw o il numero di finestre prima di modificare qualsiasi cosa in Ac.
I calcoli di progettazione spesso presuppongono un fattore di impilamento ordinato. Le pile di laminazione reali non lo sono.
Per ogni set di laminazione candidato:
Se la vostra scelta di “appesantire le finestre” spinge il Bmax troppo vicino al ginocchio, non è il caso di farlo:
Fare questo prima è molto più conveniente che chiedere un'altezza di impilaggio maggiore dopo la realizzazione degli utensili.
Per i progetti laminati o in ferrite ad alta frequenza, vale la stessa logica Aw - Ac, ma i compromessi cambiano.
Documenti su trasformatori a stato solido e trasformatori a matrice mostrano che a Bmax e densità di corrente fisse, il volume del trasformatore scala approssimativamente con Ap / f, con minimi di volume quando Aw e Ac crescono in una certa proporzione che bilancia il volume del rame e del nucleo.
In pratica:
Quindi, anche se le formule diventano più complesse, la vecchia domanda è sempre presente:
“Dato l'Ap, volete una finestra più grande e un nucleo più piccolo, o il contrario?”.”
Si guadagna molto esplicitando per tempo questa scelta.
Se volete che il vostro fornitore di laminazione (o l'officina di stampaggio interna) raggiunga il compromesso Aw / Ac che avevate in mente, non è sufficiente fornire solo Ap e altezza della pila.
Includere, come minimo:
Anche queste poche linee in più impediscono alla pila di laminazione di tornare al punto di bilanciamento generico che potrebbe non essere adatto all'avvolgimento e all'isolamento reali.
No. Per un dato Ap esiste un famiglia di coppie Aw / Ac che soddisfano tutte l'equazione di potenza. Quale sia la “migliore” dipende da:
quanto è costoso il rame rispetto all'acciaio nella vostra attività,
se le perdite sono dominate dal nucleo o dal rame,
norme di isolamento e di spazio libero per il proprio livello di tensione,
limiti di produzione sull'altezza della pila e sull'altezza dell'avvolgimento.
Perciò, invece di cercare un rapporto magico, scegliete una polarizzazione (con nucleo, bilanciata, con finestra) che corrisponda al progetto e poi mantenetela coerente in tutta la linea di prodotti.
Il fattore di impilamento scala direttamente l'Ac. Se si passa dalle laminazioni convenzionali in acciaio Si (fattore di impilamento intorno a 0,95) alle laminazioni amorfe (spesso vicine a 0,8), la efficace L'Ac scende mentre l'Aw rimane fissa.
Se non si regolano le dimensioni, il progetto scivola tranquillamente verso una polarizzazione a finestre con un Bmax più alto. Quando si cambia materiale o rivestimento, bisogna sempre ricalcolare Ac con il nuovo fattore di impilamento e ricontrollare se l'equilibrio Aw / Ac è ancora di vostro gradimento.
Solo fino a un certo punto.
È possibile spremere più rame nello stesso Aw:
raccolta di smalto/isolamento più sottile,
migliorare la pratica dell'avvolgimento,
accettare rame più caldo (J più alto).
Ma Kw e Ku hanno dei limiti fisici. I progetti ad alta tensione necessitano soprattutto di spazio per l'isolamento solido e i condotti, quindi il Kw diminuisce naturalmente all'aumentare dei kV.
Se il Kw calcolato è già alto e le bobine campione sono ancora strette, di solito è segno che Aw stessa deve crescere, non che il team di avvolgimento dovrebbe “impegnarsi di più”.
Sì. Anche i cataloghi di nuclei in ferrite utilizzano Ap = Aw - Ac come metrica di dimensionamento e pubblicano prodotti di area per ogni forma.
Ciò che cambia è:
si opera a una frequenza molto più alta,
Bmax è inferiore,
la densità di corrente e l'effetto pelle diventano più critici.
Pertanto, i progetti di ferrite ad alta frequenza si trovano spesso in un territorio a finestre, ma vale lo stesso principio: una volta che si dispone di Ap, è ancora possibile scegliere tra più finestre o più area del nucleo. La risposta giusta dipende dalle perdite e dalla producibilità, non solo dal materiale.
Se si dispone solo di valori nominali e tensioni:
Usare il foglio di progettazione standard o il software per stimare: necessario Ap
Bmax iniziale, J
Kw approssimativo in base alla classe di tensione.
Decidete quale problema vi danneggia di più in questo prodotto: la perdita del nucleo e la corrente di magnetizzazione.
o spazio di avvolgimento/isolamento.
Comunicare al fornitore: il target Ap,
bias preferito (core-heavy / balanced / window-heavy),
Aw minima che ritenete necessaria (dalla vostra stima di Kw).
Questo è sufficiente perché uno specialista della laminazione scelga o metta a punto una pila che rispetti le vostre intenzioni, anziché limitarsi ad abbinare le tabelle kVA.
Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
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