materia y magnetyczne przeznaczone do konstrukcji element w indukcyjnych w uk adach zasilaj cych n.
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


Download Now 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