Nucleo in ferro amorfo ad alta-bassa efficienza-perdite per trasformatori

Cos'è un nucleo di ferro amorfo?

Un nucleo di ferro amorfo è un componente magnetico dolce costituito da un metallo amorfo, un vetro metallico prodotto raffreddando la lega fusa così velocemente che non può formarsi alcuna struttura cristallina. Il metallo fuso viene colato su una ruota di rame rotante e si solidifica in un nastro a una velocità di raffreddamento di circa un milione di gradi Celsius al secondo. Poiché la disposizione atomica è casuale anziché cristallina, non ci sono bordi di grano per le pareti dei domini, il che conferisce al materiale un eccezionale comportamento magnetico morbido.

Caratteristiche dei nuclei in lega amorfa

Solidificazione rapida: il nastro viene prodotto con una velocità di raffreddamento di circa 1.000.000 di gradi al secondo.

Struttura non-cristallina: l'assenza di bordi di grano elimina l'anisotropia magnetica e migliora la risposta magnetica morbida.

Elevata permeabilità: il materiale concentra efficacemente il flusso magnetico e riduce la corrente magnetizzante.

Basse perdite nel nucleo: le perdite sono significativamente inferiori rispetto all'acciaio al silicio convenzionale, riducendo la generazione di calore e aumentando l'efficienza.

Elevata densità di flusso di saturazione: i nuclei amorfi funzionano a una densità di flusso maggiore rispetto ai nuclei di ferrite, consentendo progetti più piccoli e leggeri.

Confronto con acciaio al silicio e ferrite

Per i trasformatori di distribuzione, i nuclei amorfi riducono-la perdita di carico di circa il 60%-80% rispetto ai nuclei convenzionali in acciaio al silicio della stessa potenza, motivo per cui gli operatori di rete li adottano nei programmi di riduzione-delle perdite.

Applicazioni

Trasformatori di potenza: trasformatori di distribuzione più piccoli, più leggeri e più efficienti dal punto di vista energetico.

Elettronica di potenza: trasformatori ad alta-potenza, media- e alta-frequenza e alimentatori switching.

Induttori: induttanze di modo-comune, induttori di boost PFC e reattori di filtro.

Altri componenti: parti di soppressione EMI, amplificatori magnetici e trasformatori di impulsi.

Considerazioni sulla progettazione

Il nastro amorfo è molto sottile, tipicamente da 20 a 30 µm, e duro, il che aumenta la difficoltà di perforazione e riduce il fattore di impilamento di cui tenere conto. Il materiale è anche magnetostrittivo, quindi i nuclei devono essere fissati e ricotti adeguatamente per limitare il rumore udibile. Quando viene progettato un trasformatore con nucleo amorfo, la corrente a vuoto-, la corrente di spunto e il rumore devono essere verificati con il lotto di nuclei effettivo, poiché piccole variazioni nella ricottura influiscono sui valori di perdita. GNEE Electric fornisce nuclei ad anello amorfo, nuclei C- e nuclei di trasformatori di distribuzione con dati di perdita misurati, testati in conformità con GB/T 19346.1 e IEC 60404-6.

Domande frequenti

1. Come viene prodotto il nastro amorfo?

La lega fusa viene espulsa su una ruota di rame in rapida rotazione e si solidifica a circa un milione di gradi Celsius al secondo in un nastro spesso da 20 a 30 µm, senza formare una struttura cristallina.

2. Perché la perdita del nucleo amorfo è molto inferiore rispetto all'acciaio al silicio?

La struttura atomica casuale elimina i confini dei grani e riduce l'energia necessaria per spostare le pareti del dominio magnetico, mentre il nastro sottile sopprime le correnti parassite. Entrambi gli effetti riducono l'isteresi e le perdite di correnti parassite-.

3. I nuclei amorfi possono sostituire i nuclei di ferrite ad alta frequenza?

In molti progetti ad alta-potenza sì, perché il materiale amorfo offre densità di flusso di saturazione e permeabilità più elevate. La ferrite vince ancora a frequenze molto elevate dove la sua perdita di correnti parassite estremamente bassa-e il basso costo contano di più.

4. Qual è lo spessore tipico del nastro amorfo?

Lo spessore standard del nastro è compreso tra 20 e 30 µm, circa un-terzo del diametro di un capello umano.

5. Quali standard si applicano ai test sui nuclei amorfi?

Le misurazioni di perdita e permeabilità seguono GB/T 19346.1 e IEC 60404-6; I requisiti applicativi del trasformatore seguono la serie IEC 60076.