Vysoký{0}}výkon transformátorov uprednostňujeplochý medený drôtanavíjanie fóliecez okrúhly drôt hlavne kvôli jednému fyzickému obmedzeniu: pri vysokom prúde a vyššej frekvencii prúd prestane rovnomerne prechádzať prierezom okrúhleho vodiča-, namiesto toho sa natlačí k povrchu - jav nazývaný efekt kože -, ktorý spôsobuje, že jadro hrubého okrúhleho drôtu je z veľkej časti plytvá meďou.
Plochý drôt aokrajové vinutievyriešte to tak, že radiálnu hrúbku vodiča udržíte bližšie k efektívnej prúdovej{0}}hĺbke a zároveň poskytujete veľkú prierezovú{1}}plochu cez šírku, vďaka čomu majú vysokovýkonné transformátory lepšie využitie medi, pevnejšie vinutie a lepší odvod tepla, než aký môže ponúknuť okrúhly drôt pri rovnakej hodnote prúdu.
Nižšie si prejdeme matematiku efektu kože za týmto, príklad skutočného suchého -typu transformátora a čo to znamená pre navíjacie zariadenie a proces.
I. Aké fyzické obmedzenie spôsobuje, že okrúhly drôt je pri vysokom prúde neúčinný?
Pri vyššej frekvencii a prúdovej hustote sa prúd nedistribuuje rovnomerne po-priereze vodiča -, sústreďuje sa blízko povrchu, čo je správanie opísané hĺbkou pokožky.
Vzorec na hĺbku pokožky:
δ = √(ρ / (π × f × μ))
kde:
δ= hĺbka pokožky, hĺbka od povrchu vodiča, kde hustota prúdu klesá na približne 37 % jeho povrchovej hodnoty (m)
ρ= rezistivita vodiča (meď: približne 1,68 × 10⁻⁸ Ω·m)
f= frekvencia (Hz)
μ= priepustnosť vodiča (μ₀ × μr; pre meď μr ≈ 1, teda μ ≈ 4π × 10⁻⁷ H/m)
Spracovaný príklad - frekvencia napájania (50 Hz):
δ = √(1.68×10⁻⁸ / (π × 50 × 4π×10⁻⁷)) ≈ 9,2 mm
Fungovaný príklad o - vyššiu frekvenciu (20 kHz, bežné v prevedení -režim/suchý-typ):
δ = √(1.68×10⁻⁸ / (π × 20,000 × 4π×10⁻⁷)) ≈ 0,46 mm
a. čo tieto čísla znamenajú pre výber drôtu
Pri 50 Hz okrúhly drôt s priemerom približne 18 mm (2× hĺbka plášťa) stále efektívne využíva väčšinu svojho prierezu; ale pri 20 kHz sa táto využiteľná hĺbka zmenší na menej ako pol milimetra -, čo znamená, že akýkoľvek okrúhly drôt hrubší ako približne 1 mm neprenáša stredom takmer žiadny prúd, plytvá meďou a zvyšuje zbytočnú hmotnosť a náklady.
b. prečo to plochý drôt rieši efektívnejšie ako okrúhly drôt
Plochý vodič môže byť dimenzovaný tak, aby sa jeho hrúbka približovala k hĺbke kože, pričom sa jeho šírka zväčšuje, aby sa dosiahla potrebná prierezová{0}}plocha -, ktorá poskytuje rovnakú prúdovú-kapacitu ako oveľa ťažší okrúhly vodič, bez zbytočného, elektricky neaktívneho jadra, ktoré guľatý vodič prenáša pri vysokej frekvencii alebo vysokej prúdovej hustote.
II. Ako sa to prejavuje pri výrobe transformátorov skutočne suchého-typu?
Suché vinutie transformátoraaplikácie sú bežným miestom, kde sa tento kompromis stáva skutočným výrobným rozhodnutím, najmä keď sa prúdové hodnotenia vyšplhajú do rozsahov, kde sa okrúhly drôt stáva nepraktickým.
a. skutočný-príklad: vyriešenie problému s prehrievaním pomocou okrajového navíjania
Výrobca suchého{0}}transformátora, ktorý vyrába strednonapäťovú distribučnú jednotku dimenzovanú na vysoký sekundárny prúd, pôvodne skonštruoval nízkonapäťové vinutie s ťažkým okrúhlym drôtom, ktorého veľkosť zodpovedá menovitému prúdu na základe štandardných smerníc pre hustotu prúdu.
Pri testovaní bolo vinutie teplejšie, než sa predpokladalo, a vykazovalo nerovnomerné rozloženie teploty medzi závitmi -, čo je vzor vysledovaný k jadru okrúhleho drôtu, ktorý prenáša zanedbateľný prúd v porovnaní s jeho vonkajšími vrstvami, čo znamená, že drôt bol ťažší a objemnejší, než bolo potrebné, pričom stále sústreďoval teplo blízko povrchu.
Prepínanie naokrajovo vinutá cievkakonštrukcia s plochým medeným drôtom s ekvivalentnou plochou prierezu-vyriešila vzor horúceho miesta{1}}, zlepšila odvod tepla cez väčší plochý povrch cievky a znížila celkový objem vinutia.
Narazili ste na podobný problém s tepelnou alebo prúdovou-hustotou vášho vlastného transformátora? Kontaktujte náš tím a diskutujteplochý drôta zariadenie na navíjanie okrajov vhodné pre váš profil navíjania.
b. prečo je to dôležitejšie, keď sa výkon transformátora zvyšuje
So stúpajúcim menovitým prúdom sa priemer kruhového drôtu potrebný na splnenie smerníc o prúdovej hustote neúmerne zväčšuje v porovnaní s jeho využiteľným prúdovým -prierezom-, čo znamená skôr neefektívnosť medi opísanú vyššie, než aby zostala konštantná naprieč celým radom transformátorov.
III. Aké ďalšie výhody ponúka plochý drôt okrem efektu na pokožku?
| Faktor | Okrúhly drôt | Navíjanie plochého drôtu / fólie |
|---|---|---|
| Faktor medenej výplne | Nižšie (medzery medzi okrúhlymi otáčkami) | Vyššie (balenie od -k{1}}okraju) |
| Plocha povrchu pre odvod tepla | Nižšie v pomere k objemu | Vyššie, zlepšuje chladenie |
| Mechanická pevnosť pri skratových{0}}silách | Nižšia | Vyššie, lepšie odoláva elektromagnetickým silám |
| Kompaktnosť vinutia | Väčšie pre ekvivalentný menovitý prúd | Kompaktnejší |
| Spôsob výroby | Štandardné navíjanie vrstvy/letáku | Okrajové navíjanie vyžaduje špeciálne nástroje |
a. prečo je mechanická pevnosť dôležitá pre-výkonné konštrukcie
Transformátory s vysokým{0}}výkonom sú vystavené značným elektromagnetickým silám počas skratu-a širšia kontaktná plocha plochého drôtu a jeho tuhosť vo všeobecnosti odolávajú týmto silám lepšie ako okrúhly drôt, ktorý je pri rovnakých poruchových podmienkach náchylnejší na posunutie a poškodenie izolácie.
b. prečo naplniť faktorové zlúčeniny súčasnú{1}}výhodu
Pretože plochý drôt a vinutie fólie zabalí viac medi do toho istého okna vinutia (faktor, ktorý je vo všeobecnosti podrobnejšie opísaný v návrhu faktora plnenia), súčasné -nosné a tepelné výhody zamedzenia efektu plášťa sa ešte zosilnia jednoduchým osadením väčšieho množstva použiteľnej medi do jadra s pevnou veľkosťou.
IV. Čo vyžaduje Edgewise navíjanie od navíjacieho stroja?
Výroba plochých vinutia{0}}vinutých drôtov s okrajom je mechanicky odlišná od štandardného vinutia kruhového drôtu a zariadenie s tým musí počítať.
a. ohýbanie plochého drôtu "tvrdým spôsobom"
Okrajové navíjanieohýba plochý drôt okolo jeho úzkeho okraja a nie jeho plochého čela, čo vyžaduje podstatne presnejšiu kontrolu napätia a ohybu ako navíjanie okrúhleho drôtu, aby sa predišlo vybočeniu, prasknutiu okraja alebo nerovnomernému rozstupu cievky.
b. prečo sa nástroje a riadenie napätia líšia od strojov s kruhovým drôtom
Štandardné zariadenie na navíjanie okrúhleho drôtu nie je vo všeobecnosti vhodné na prácu s plochým drôtom bez úpravy -, vodidlá drôtu, napínače a tvarovacie nástroje musia byť dimenzované a tvarované špeciálne pre obdĺžnikový prierez plochého drôtu-, aby sa predišlo rizikám deformácie, ktoré sa netýkajú okrúhleho drôtu.
V. Aké normy sa riadia-konštrukciou vinutia transformátora s vysokým výkonom?
Návrh výkonového transformátora, vrátane konštrukcie vinutia a požiadaviek na tepelný výkon, spadá podIEC 60076, medzinárodný štandardný rad pre výkonové transformátory.
Kontrola príslušnej časti IEC 60076 pre výkonovú a napäťovú triedu vášho transformátora pomôže potvrdiť požiadavky na tepelný a mechanický výkon, ktoré musí váš návrh vinutia - vrátane výberu tvaru drôtu - spĺňať pred dokončením návrhu.
a. prečo je to dôležité pri rozhodovaní o tvare drôtu
Požiadavky na-tepelnú a skratovú{1}}odolnosť riadené normami často robia z plochého drôtu praktickú voľbu pri vyšších menovitých výkonoch, nielen preferenciu -, ktorá spĺňa menovité zvýšenie teploty a limity mechanickej odolnosti, čím sa okrúhly vodič s rastúcim menovitým prúdom postupne sťažuje.
VI. Ktorý stroj KIOXIA podporuje plochý drôt a navíjanie po hrane?
Vytváranie konzistentných cievok s plochým drôtom bez dutín- závisí od navíjacieho zariadenia vytvoreného špeciálne pre mechanické správanie plochého drôtu, nie od zariadenia s kruhovým drôtom upraveného dodatočne.
KIOXIA Light Ring Equipment Groupvytvára navíjacie platformy navrhnuté tak, aby zvládali riadenie napätia a presnosť tvarovania, ktoré vyžaduje navíjanie okrajov a plochých drôtov, čo pomáha výrobcom vyhnúť sa rizikám ohnutia a nekonzistentnosti, ktoré so sebou prináša používanie zariadení s okrúhlym{0}}drôtom{1}} na výrobu plochých drôtov.
Pre výrobcov, ktorí zvyšujú-výrobu vysokovýkonných transformátorov alebo tlmiviek, kde efekt kože a hustota prúdu robí z plochého drôtu lepšiu inžiniersku voľbu, v spolupráci so skúsenýmivýrobca stroja na navíjanie cievokna nástrojoch vhodných pre vaše špecifické rozmery drôtu je najspoľahlivejšia cesta k konzistentnej kvalite vinutia.
Preskúmajte celý rad na transformercoilwindingmachine.com a nájdite riešenie vinutia prispôsobené vašim požiadavkám na plochý drôt a vysoký-výkonový transformátor.
