Odolné toroidní železné jádro pro zvýšený výkon elektrického transformátoru

Toroidní železné jádro Popis produktu

---

 

 

Charakteristika toroidního železného jádra

Vysoká účinnost magnetického obvodu: Toroidní struktura vytváří plně uzavřený magnetický obvod, bez švů nebo vzduchových mezer, které se vyskytují u tradičních laminovaných jader. Magnetické pole může plynule vést podél toroidu, což má za následek mnohem nižší magnetický odpor než ne-toroidní jádra (např. tyčová-tvar, U-tvar). To minimalizuje únik magnetické energie a zlepšuje účinnost magnetického obvodu o 10%-30%.

 

Nízká energetická ztráta: Uzavřený magnetický obvod snižuje ztrátu hystereze způsobenou náhlými změnami magnetického odporu. V kombinaci s magnetickými materiály s nízkými{1}}ztrátami (jako je křemíková ocel nebo amorfní slitiny) je celková ztráta energie (zejména žádná{2}}ztráta zatížení) výrazně nižší než u ne-toroidních jader, což splňuje požadavky na vysokou-účinnost a úsporu energie-.

 

Silná provozní stabilita: Toroidní struktura má dobré mechanické vyvážení, což vede k malé amplitudě vibrací a nízkému provoznímu hluku (o 5-15dB nižší než u tradičních laminovaných jader) při střídavých magnetických polích. Navíc jsou jeho magnetické vlastnosti rovnoměrně rozloženy, což zabraňuje místnímu magnetickému nasycení a zajišťuje dlouhodobý stabilní provoz zařízení.

 

Hlavní klasifikace materiálů a použitelné scénáře

Výkon a použití toroidního železného jádra jsou určeny především jeho základním materiálem. Běžné klasifikace a jejich aplikace jsou následující:

 

Toroidní jádro z měkkého železa:

Vyrobeno z čistého železa nebo -nízkouhlíkového měkkého železa. Má vysokou magnetickou permeabilitu a nízkou cenu, ale relativně vysokou-ztrátu frekvence. Je vhodný pro nízkofrekvenční scénáře (např. výkonové -frekvenční transformátory, malé tlumivky).

 

Toroidní jádro z křemíkové oceli:

Vyrobeno z křemíkové-obsahující nízkou-uhlíkovou ocel (křemíková ocel s orientací na zrnitost-nebo bez-zrn-orientované). Vyznačuje se nízkou ztrátou železa a stabilními magnetickými vlastnostmi, díky čemuž je hlavní volbou pro středně-až{7}}nízkofrekvenční pole (např. distribuční transformátory, železná jádra pro motory domácích spotřebičů).

 

Toroidní jádro z amorfní/nanokrystalické slitiny:

Vyrobeno z amorfních slitin (např. slitiny železa-křemíku-boru) nebo nanokrystalických slitin. Má ultra-nízké ztráty a vysokou hustotu saturačního magnetického toku, vhodné pro scénáře s vysokou-frekvencí a vysokou-účinností (např. nové energetické-transformátory na desce, vysoko-indukční tlumivky).

 

Typické výrobní procesy

Výroba toroidních železných jader musí odpovídat materiálovým vlastnostem se dvěma základními procesy:

 

• Proces navíjení: Pásy kontinuálního magnetického materiálu (např. pásy křemíkové oceli, pásy amorfní slitiny) jsou navíjeny do toroidního tvaru pomocí specializovaného zařízení, následuje žíhání (k odstranění vnitřního pnutí) a vytvrzení pro konečné tvarování. Tento proces vytváří bezešvá jádra s optimálními magnetickými vlastnostmi, vhodná pro scénáře vyžadující nízké ztráty (např. vysoce-účinné transformátory).

 

• Proces laminace: Magnetické materiály jsou nařezány na kusy ve tvaru vějíře-nebo oblouku{1}}, které jsou poté laminovány a spojeny do toroidního tvaru, po čemž následuje fixace a žíhání. Tento proces nabízí vysokou flexibilitu a umožňuje výrobu velkých-rozměrových nebo speciálně tvarovaných toroidních jader. To však vede k malému počtu švů, což vede k mírně horším magnetickým vlastnostem ve srovnání s procesem navíjení.

 

Rozdíly jádra od tradičních laminovaných jader

Ve srovnání s široce používanými obdélníkovými laminovanými jádry se výhody toroidních jader zaměřují na magnetické obvody a spotřebu energie, přičemž konkrétní srovnání jsou následující:

 

Magnetický obvod a ztráta: Toroidní jádra mají uzavřený magnetický obvod a žádné švy, což má za následek nízký magnetický odpor a nízké ztráty. Laminovaná jádra mají více švů a vzduchových mezer, což vede k většímu úniku magnetické energie a vyšším ztrátám.

 

Velikost a hmotnost: Při stejném výkonu mají toroidní jádra vyšší účinnost magnetického obvodu, což umožňuje 20%-40% zmenšení velikosti a 15%-30% snížení hmotnosti. To lépe odpovídá požadavku na miniaturizaci zařízení.

 

Hluk a náklady: Toroidní jádra mají malé vibrace a nízkou hlučnost. Jejich výrobní proces je však složitý (zejména proces navíjení), což vede k o 10 až 50 % vyšším nákladům než u běžných laminovaných jader.

specifikace prstencového jádra

Velikost magnetického jádra (mm)			Velikost ochranného boxu (mm)			Efektivní průřezová- plocha Ae (mm2)		Délka magnetické dráhy Ie (mm)		Maximální DC nadproudové třídy (A)
id	od	ht	ID	OD	HT
14	19	6.5	12	22	8	11.86		51.81		20
14	20	10	12	22.3	11.4	29.68		52.29		40
16	21	10	15	24	12.3	24.85		57.41		60
16	23	8	15	24	9.7	20.44		61.23		60
16	23	10	15	24	12.3	34.62		59.92		60
17	22	10	15.3	24.4	12.3	24.86		60.59		60
17	21	8	15.3	24	9.7	25.56		60.67		60
17	23	8	15.3	24.4	9.7	26.89		61.34		60
18	23	10	16.4	24.4	12.3	29.78		60.38		70
18	24	9	16.4	25	11.2	34.78		60.89		70
18	25	10	16.4	25.9	12.3	37.97		64.56		70
19	24	9	17.3	25	11.2	40.39		65.32		80
19	25	10	17.3	26	12.3	39.42		62.31		80
19	26	10	17.3	27.3	12.3	48.32		69.56		80
20	25	10	18.5	26.3	12.3	39.29		70.32		90
20	28	10	18.5	29	12.3	45.76		73.88		90
20	32	10	18.5	32.3	12.3	58.91		78.75		90
21	29	10	18.2	31.3	12.3	39.65		77.19		100
21	26	8	18.3	27.4	9.7	46.54		78.32		100
21	28	10	18.3	30	12.3	50.39		77.45		100
22	28	10	20.5	30	12.3	49.32		79.89		120
22	32	10	20.5	33.4	12.3	43.58		73.43		120
23	32	10	21.3	33.4	12.3	44.56		74.56		120