materia y magnetyczne przeznaczone do konstrukcji element w indukcyjnych w uk adach zasilaj cych
Download
Skip this Video
Download Presentation
Materiały magnetyczne przeznaczone do konstrukcji elementów indukcyjnych w układach zasilających

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 22

Materiały magnetyczne przeznaczone do konstrukcji elementów indukcyjnych w układach zasilających - PowerPoint PPT Presentation


  • 143 Views
  • Uploaded on

Materiały magnetyczne przeznaczone do konstrukcji elementów indukcyjnych w układach zasilających. Krzysztof Górecki Katedra Elektroniki Morskiej Akademia Morska w Gdyni. Plan prezentacji. Wprowadzenie Parametry materiałów ferromagnetycznych Właściwości ferromagnetyków

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Materiały magnetyczne przeznaczone do konstrukcji elementów indukcyjnych w układach zasilających' - bian


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
materia y magnetyczne przeznaczone do konstrukcji element w indukcyjnych w uk adach zasilaj cych

Materiały magnetyczne przeznaczone do konstrukcji elementów indukcyjnych w układach zasilających

Krzysztof Górecki

Katedra Elektroniki Morskiej

Akademia Morska w Gdyni

plan prezentacji
Plan prezentacji
  • Wprowadzenie
  • Parametry materiałów ferromagnetycznych
  • Właściwości ferromagnetyków
  • Materiały ferromagnetyczne stosowane w układach zasilających
  • Wpływ wybranych czynników na materiały magnetyczne
  • Modelowanie materiałów magnetycznych
  • Podsumowanie
wprowadzenie
Wprowadzenie
  • Elementy magnetyczne układów zasilających:
    • Dławiki,
    • Transformatory
  • Składnikiem tych elementów jest rdzeń ferromagnetyczny
  • Właściwości magnetyczne materiałów opisuje ich względna przenikalność magnetyczna mr:
    • Diamagnetyki mr < 1,
    • Paramagnetyki mr > 1,
    • Ferromagnetyki mr >> 1.
wprowadzenie c d
Wprowadzenie (c.d.)
  • Rozwój materiałów magnetycznych
parametry ferromagnetyk w
Parametry ferromagnetyków
  • krzywa magnesowania B(H)
  • Stratność
  • Indukcja nasycenia BS
  • Pole koercji HC
  • Indukcja remanecji BR
  • Przenikalność magnetyczna m = dB/dH
  • Temperatura Curie TC
wymagania na materia y magnetyczne stosowane w uk adach zasilaj cych
Wymagania na materiały magnetyczne stosowane w układach zasilających
  • Parametry
    • duża wartość względnej przenikalności magnetycznej,
    • słaba zależność przenikalności magnetycznej od temperatury, czasu i częstotliwości,
    • mała stratność,
    • wysoka temperatura Curie,
    • niska wartość indukcji remanencji i pola koercji (wąska pętla histerezy),
    • wysoka wartość indukcji nasycenia,
  • Inne
    • wysoka stabilność czasowa własności magnetycznych oraz odporność na procesy starzenia,
    • niska cena i dostępność surowców.
materia y magnetyczne stosowane w uk adach zasilaj cych1
Materiały magnetyczne stosowane w układach zasilających
  • Stal krzemowa
    • stop żelaza i krzemu (3 – 4 %)
    • Blacha (0,1 – 0,5 mm ) pokryta izolatorem (lakierowana lub utleniana)
    • Rdzenie izotropowe – walcowane na gorąco (kształtki blaszane)
    • Rdzenie anizotropowe – walcowane na zimno (rdzenie pierścieniowe i zwijane)
    • Zastosowania: dławiki i transformatory pracujące przy częstotliwości do 400 Hz
    • Wady stali krzemowej (w porównaniu z żelazem):
      • Mniejsza indukcja nasycenia,
      • Większa kruchość rdzenia,
      • Mniejsza odporność na naprężenia
materia y magnetyczne stosowane w uk adach zasilaj cych2
Materiały magnetyczne stosowane w układach zasilających
  • Stopy żelaza z niklem
  • Zastosowanie
    • Rdzenie transformatorów i cewek pracujących przy częstotliwościach akustycznych
    • Ekrany magnetyczne
materia y magnetyczne stosowane w uk adach zasilaj cych3
Materiały magnetyczne stosowane w układach zasilających
  • Rdzenie proszkowe i żelazo karbonylkowe
    • Drobiny sproszkowanego żelaza połączone żywicą
    • Właściwości
      • Niska maksymalna temperatura pracy,
      • Niska przenikalność magnetyczna
      • Wysoka indukcja nasycenia
      • Małe prądy wirowe
      • Słaby wpływ temperatury na charakterystyki rdzenia
    • Zastosowania
      • Rdzenie dławików przetwornic dc-dc
      • Rdzenie cewek w.cz.
      • Filtry niskiej częstotliwości
materia y magnetyczne stosowane w uk adach zasilaj cych4
Materiały magnetyczne stosowane w układach zasilających
  • Stopy amorficzne - stopy żelaza z kobaltem, niklem, borem, niobem, magnezem
    • Cienka taśma o grubości 10 – 50 mm,
    • Brak struktury krystalicznej
    • Liniowa pętla histerezy
    • Zastosowania
      • Niskoczęstotliwościowe materiały amorficzne
        • Wysokosprawne transformatory
      • Wysokoczęstotliwościowe materiały amorficzne
        • Transformatory przetwornic przeciwsobnych i flyback
        • Dławiki przetwornic z aktywną PFC
        • Cewki w UPS
        • Obciążenia w urządzeniach mocy i w spawarkach
materia y magnetyczne stosowane w uk adach zasilaj cych5
Materiały magnetyczne stosowane w układach zasilających
  • Nanokryształy magnetyczne
    • Powstają z cienkich warstw amorficznych 15 – 25 mm
    • Zawierają żelazo, miedź, niob, bor i krzem
    • Materiał kruchy – niezbędne dopasowane laminaty epoksydowe lub plastikowe opakowania
  • Właściwości
    • Liniowa pętla histerezy
    • Małe straty wysokoczęstotliwościowe
  • Zastosowania:
    • Transformatory w przetwornicach dc-dc
    • Transformatory separujące
    • Transformatory impulsowe
materia y magnetyczne stosowane w uk adach zasilaj cych6
Materiały magnetyczne stosowane w układach zasilających
  • Ferryty
    • Ceramika - mieszanina tlenków żelaza z tlenkami manganu i cynku (MnZn) lub z tlenkami manganu i niklu (MnNi)
  • Właściwości
    • Liniowa zależność przenikalności od temperatury
    • Straty w rdzeniu są potęgową funkcją częstotliwości i składowej zmiennej indukcji oraz kwadratową funkcją temperatury
  • Zastosowania
    • Dławiki i transformatory w przetwornicach dc-dc
    • Filtry w.cz.
    • Rdzenie anten ferrytowych
    • Elementy redukujące zakłócenia elektromagnetyczne
charakterystyki rdzeni ferrytowych
Charakterystyki rdzeni ferrytowych
  • Pętla histerezy i przenikalność
charakterystyki rdzeni ferrytowych1
Charakterystyki rdzeni ferrytowych
  • Stratność
  • Wzajemnie sprzeczne wymaganie dużych wartości TC oraz BS
modele rdzeni ferromagnetycznych
Modele rdzeni ferromagnetycznych

Model Jilesa-Athertona

Ma - magnetyzacja wyznaczona na podstawie krzywej pierwotnego magnesowania,

C - stała elastycznych odkształceń ścian domen,

K - stała nieelastycznych odkształceń ścian domen,

d – znak pochodnej dH/dt

MS - magnetyzacja w nasyceniu,

a - średni parametr pola,

a - parametr kształtu

Wada – nie uwzględnia wpływu temperatury

na właściwości rdzenia

modele rdzeni ferromagnetycznych1

model elektrotermiczny

model Jilesa-Athertona

pomiary

Modele rdzeni ferromagnetycznych
  • Model elektrotermiczny
  • K. Górecki: Modelowanie cewki z rdzeniem ferrytowym w programie SPICE z uwzględnieniem samonagrzewania. Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji, vol. 49, Nr 3, 2003, ss. 389-404.
podsumowanie
Podsumowanie
  • Na przestrzeni ostatnich 200 lat pojawiały się nowe materiały magnetyczne, charakteryzujące się coraz mniejszą stratnością i coraz wyższą maksymalną częstotliwością pracy
  • Obecnie stosuje się powszechnie:
    • Rdzenie ze stopów żelaza z krzemem i żelaza z niklem w urządzeniach niskiej częstotliwości
    • Rdzenie ferrytowe i rdzenie proszkowe w urządzeniach pracujących przy częstotliwościach ponadakustycznych
  • Zakres zastosowań poszczególnych materiałów ogranicza między innymi zależność ich stratności od częstotliwości
  • Bardzo dobre właściwości wykazują nanokrystaliczne materiały magnetyczne, ale ich upowszechnienie wymaga znacznego obniżenia kosztu ich produkcji
ad