Materia y magnetyczne przeznaczone do konstrukcji element w indukcyjnych w uk adach zasilaj cych
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 22

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


  • 88 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

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

Download Presentation

Materiały magnetyczne przeznaczone do konstrukcji elementów indukcyjnych w układach zasilających

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 cych

Materiały magnetyczne stosowane w układach zasilających


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


Parametry materia w magnetycznych

Parametry materiałów magnetycznych


Parametry materia w magnetycznych1

Parametry materiałów magnetycznych


Zastosowania materia w magnetycznych w energoelektronice

Zastosowania materiałów magnetycznych w energoelektronice


Charakterystyki rdzeni proszkowych

Charakterystyki rdzeni proszkowych


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


  • Login