Máy biến áp điện tử

Đặc điểm gấp

Biến áp điện tử, đầu vào là AC220V, đầu ra là AC12V, và công suất có thể đạt 50W-300W. Nó chủ yếu là mạch biến áp được phát triển trên cơ sở mạch chấn lưu điện tử cao tần. Nó có hiệu suất ổn định, kích thước nhỏ và công suất cao, do đó khắc phục được các nhược điểm của máy biến áp tấm thép silicon truyền thống như lớn, nặng và giá cao.

Máy biến áp điện tử là một nguồn cung cấp điện chuyển mạch không được kiểm soát, thực chất là một loại máy biến tần. Đầu tiên, nguồn AC được chỉnh lưu thành nguồn DC. Sau đó, một bộ dao động tần số cao được sử dụng để tạo thành một bộ dao động tần số cao với các bộ phận điện tử để chuyển đổi nguồn DC thành nguồn AC tần số cao. Điện áp yêu cầu được đưa ra thông qua một máy biến áp chuyển mạch và sau đó được chỉnh lưu hai lần để sử dụng cho các thiết bị điện. Bộ nguồn đóng cắt có ưu điểm là kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện khác nhau.

Theo các chế độ dẫn động khác nhau của ống công tắc cao tần, nó có thể được chia thành loại dao động tự kích thích và loại kích thích riêng biệt.

sử dụng

Ứng dụng của máy biến áp điện tử trong các thiết bị chiếu sáng truyền thống là rất phổ biến như đèn huỳnh quang, đèn bàn, đèn tiết kiệm điện, đèn quảng cáo, ... Hầu như tất cả đều có thể sử dụng máy biến áp điện tử, và sau khi sử dụng máy biến áp điện tử, có thể bỏ qua bộ khởi động. Trong chiếu sáng LED, hầu hết các sản phẩm mới cũng sử dụng biến áp điện tử. Về cơ bản, máy biến áp điện tử có hiệu suất cao, giá thành rẻ, tiết kiệm nguyên liệu sắt và đồng, cấu tạo nhỏ và trọng lượng nhẹ về chức năng biến đổi điện áp. Nhược điểm là điện áp chịu đựng và hiệu suất tác động dòng điện cao kém hơn so với máy biến áp màu.

Ứng dụng trong công nghệ cung cấp điện

Máy biến áp điện tử trong thiết bị cung cấp điện nói chung sử dụng máy biến áp điện tử (phần tử điện từ mềm) làm bằng lõi từ mềm. Mặc dù có máy biến áp điện tử lõi không khí và máy biến áp gốm áp điện không sử dụng lõi từ mềm nhưng đến đầu thế kỷ 21, hầu hết máy biến áp điện tử trong các thiết bị cung cấp điện vẫn sử dụng lõi từ mềm.

Vì vậy, hãy thảo luận về mối quan hệ giữa công nghệ cung cấp điện và máy biến áp điện tử: vai trò của máy biến áp điện tử trong công nghệ cung cấp điện, yêu cầu của công nghệ cung cấp điện cho máy biến áp điện tử, ảnh hưởng của vật liệu từ mềm mới và cấu trúc lõi từ mới trong máy biến áp điện tử đối với phát triển công nghệ cung cấp điện, nhất định Sẽ khơi dậy sự quan tâm của các bạn trong ngành cung cấp điện và ngành vật liệu từ mềm. Baidu Baike đưa ra một số ý kiến ​​nhằm tạo điều kiện đối thoại, trao đổi và phát triển chung giữa ngành cung cấp điện, ngành máy biến áp điện tử và ngành vật liệu từ mềm về các vấn đề liên quan của máy biến áp điện tử và vật liệu từ mềm.

1. Yêu cầu của công nghệ cung cấp điện cho máy biến áp điện tử

Yêu cầu của công nghệ cung cấp điện cho máy biến áp điện tử, giống như tất cả các sản phẩm là hàng hóa, là theo đuổi tỷ lệ hiệu suất trên giá tốt nhất đồng thời hoàn thành các chức năng cụ thể trong các điều kiện sử dụng cụ thể. Đôi khi giá cả và chi phí có thể được nhấn mạnh, và đôi khi hiệu quả và hiệu suất có thể được nhấn mạnh. Nhẹ, mỏng, ngắn và nhỏ là hướng phát triển của máy biến áp điện tử, nhấn mạnh vào việc giảm giá thành. Xuất phát từ những yêu cầu chung, có thể rút ra bốn yêu cầu cụ thể đối với máy biến áp điện tử: điều kiện sử dụng, hoàn thiện chức năng, nâng cao hiệu suất và giảm giá thành.

2. Điều kiện sử dụng Điều kiện sử dụng của máy biến áp điện tử bao gồm hai khía cạnh:

Độ tin cậy và khả năng tương thích điện từ. Độ tin cậy có nghĩa là máy biến áp điện tử có thể hoạt động bình thường đến hết tuổi thọ trong các điều kiện sử dụng cụ thể. Trong điều kiện sử dụng chung, nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng lớn nhất đến máy biến áp điện tử. Thông số xác định độ bền của máy biến áp điện tử bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ là điểm Curie của vật liệu từ mềm. Vật liệu từ mềm có điểm Curie cao và ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ; vật liệu từ mềm có điểm Curie thấp và nhạy cảm hơn với sự thay đổi nhiệt độ và bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ.

Ví dụ, điểm Curie của Ferit Mn-Zn chỉ là 215 ° C, tương đối thấp. Mật độ từ thông, độ từ thẩm và sự mất mát đều thay đổi theo nhiệt độ. Ngoài nhiệt độ bình thường là 25 ° C, cần phải có 60 ° C và 80 ° C. , Dữ liệu tham số khác nhau ở 100 ℃. Do đó, nhiệt độ hoạt động của lõi ferit Mn-Zn thường được giới hạn ở mức dưới 100 ° C, nghĩa là, khi nhiệt độ môi trường là 40 ° C, nhiệt độ tăng phải nhỏ hơn 60 ° C. Điểm Curie của hợp kim vô định hình dựa trên coban là 205 ° C, cũng thấp và nhiệt độ hoạt động cũng được giới hạn dưới 100 ° C. Điểm Curie của hợp kim vô định hình dựa trên sắt là 370 ℃, và nó có thể được sử dụng dưới 150 ℃ ~ 180 ℃. Điểm Curie của tính thấm cao vĩnh viễn là 460 ℃ đến 480 ℃, và nó có thể được sử dụng dưới 200 ℃ ~ 250 ℃. Điểm Curie của hợp kim nano tinh thể vi tinh thể là 600 ℃, và điểm Curie của thép silic định hướng là 730 ℃, và nó có thể được sử dụng ở 300 ℃ ~ 400 ℃. (Tương thích điện từ trường có nghĩa là máy biến áp điện tử không tạo ra nhiễu điện từ cho thế giới bên ngoài mà còn có thể chịu được nhiễu điện từ bên ngoài. Nhiễu điện từ bao gồm: nhiễu âm thanh nghe được và nhiễu tần số cao không nghe được. Nguyên nhân chính gây ra nhiễu điện từ máy biến áp điện tử. Đó là hạn chế từ của lõi từ. Các vật liệu từ mềm có hệ số từ trở lớn sẽ tạo ra nhiễu điện từ lớn). nhiễu triệt nhiễu. Hệ số ma sát từ của vật liệu cố định Ni50 có độ thẩm thấu cao là 25 × 10-6, và hệ số từ giới của ferit mangan-kẽm là 21 × 10-6. Ba loại vật liệu từ mềm trên là những vật liệu dễ bị nhiễu điện từ, vì vậy cần chú ý khi ứng dụng. Hệ số ma sát từ của thép silic định hướng 3% là (1 ~ 3) × 10-6, và hệ số từ ma sát của hợp kim nano tinh thể vi tinh thể là (0,5 ~ 2) × 10-6. Hai loại vật liệu từ mềm này tương đối dễ sản xuất vật liệu gây nhiễu điện từ. Hệ số ma sát từ của thép silic 6,5% là 0,1 × 10-6, hệ số từ từ của tính thấm cao Ni80 permalloy là (0,1 ~ 0,5) × 10-6, và hệ số ma sát từ của hợp kim vô định hình gốc coban là 0,1 × 10-6 hoặc ít hơn. Ba vật liệu từ mềm này là vật liệu không dễ bị nhiễu điện từ. Tần số của nhiễu điện từ được tạo ra bởi hiện tượng hạn chế từ thường giống như tần số hoạt động của máy biến áp điện tử. Nếu có nhiễu điện từ thấp hơn hoặc cao hơn tần số hoạt động, đó là do các nguyên nhân khác.

3. Hoàn thiện chức năng Máy biến áp điện tử được chia thành hai loại chính: Máy biến áp và cuộn cảm xét về mặt chức năng.

Các chức năng được thực hiện bởi các thành phần đặc biệt được thảo luận riêng.

Máy biến áp có 3 chức năng được hoàn thành: truyền tải điện năng, chuyển đổi điện áp và cách ly cách điện;

Cuộn cảm có hai chức năng: truyền lực và triệt tiêu gợn sóng. Có hai cách chuyển giao quyền lực.

Đầu tiên là phương pháp truyền tải máy biến áp, tức là điện áp xoay chiều đặt vào cuộn sơ cấp của máy biến áp tạo ra từ thông thay đổi trong lõi từ, làm cho cuộn thứ cấp sinh ra một hiệu điện thế đặt vào tải, do đó. công truyền từ phía sơ cấp sang phía thứ cấp. . Độ lớn của công suất truyền qua được xác định bởi hiệu điện thế cảm ứng, được xác định bởi mật độ từ thông biến thiên ΔB trên một đơn vị thời gian. ΔB không liên quan gì đến độ từ thẩm, nhưng với mật độ từ thông bão hòa Bs và mật độ từ thông dư Br. Từ góc độ mật độ từ thông bão hòa, thứ tự Bs của các vật liệu từ mềm khác nhau từ lớn đến nhỏ là: hợp kim sắt-coban là 2,3 ~ 2,4T, thép silic là 1,75 ~ 2,2T, hợp kim vô định hình gốc sắt là 1,25 ~ 1,75T, Hợp kim nano tinh thể vi tinh thể dựa trên sắt là 1,1 ~ 1,5T, hợp kim nhôm sắt-silic là 1,0 ~ 1,6T, tính từ tính cao sắt-niken permalloy là 0,8 ~ 1,6T, hợp kim vô định hình dựa trên coban là 0,5 ~ 1,4T, sắt-nhôm Hợp kim là 0,7-1,3T, hợp kim vô định hình dựa trên sắt-niken là 0,4-0,7T và ferit mangan-kẽm là 0,3-0,7T. Là vật liệu cốt lõi của máy biến áp điện tử, thép silic và hợp kim vô định hình dựa trên sắt chiếm ưu thế, trong khi ferit mangan-kẽm lại gặp bất lợi. Chuyển giao quyền lực

Thứ hai là phương pháp truyền dẫn, tức là năng lượng điện đưa vào cuộn cảm làm cho lõi từ được đóng điện và chuyển hóa thành năng lượng từ trường để tích trữ, sau đó khử từ thành năng lượng điện và giải phóng cho tải. Độ lớn của công suất truyền qua được xác định bởi sự tích trữ năng lượng của lõi cuộn cảm, năng lượng này được xác định bởi độ tự cảm của cuộn cảm. Độ tự cảm không liên quan trực tiếp đến mật độ từ thông bão hòa, nhưng liên quan đến độ từ thẩm. Độ từ thẩm cao, độ tự cảm lớn, tích trữ năng lượng lớn, công suất truyền tải lớn. Thứ tự độ thẩm thấu của các vật liệu từ mềm khác nhau như sau: Hợp kim cố định Ni80 là (1,2 ~ 3) × 106, hợp kim vô định hình gốc coban là (1 ~ 1,5) × 106, hợp kim nano tinh thể vi tinh thể dựa trên sắt Nó là (5 ~ 8 ) × 105, hợp kim vô định hình dựa trên sắt là (2 ~ 5) × 105, tính cố định Ni50 là (1 ~ 3) × 105, thép silic là (2 ~ 9) × 104, ferit kẽm mangan Phần thân là (1 ~ 3 ) × 104. Vì vật liệu lõi từ của cuộn cảm, Ni80 permalloy, hợp kim vô định hình dựa trên coban và hợp kim nano vi tinh thể dựa trên sắt chiếm ưu thế, trong khi thép silic và ferit mangan-kẽm lại gặp bất lợi. Kích thước của công suất truyền tải cũng liên quan đến số lần truyền tải trên một đơn vị thời gian, nghĩa là liên quan đến tần số làm việc của máy biến áp điện tử. Tần số hoạt động càng cao, công suất truyền càng lớn dưới cùng kích thước của các thông số lõi từ và cuộn dây. Việc chuyển đổi điện áp được hoàn thành bằng tỷ số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của máy biến áp. Không phụ thuộc vào kích thước truyền tải điện năng, tỉ số biến đổi điện áp bên sơ cấp và bên thứ cấp bằng tỉ số vòng dây của cuộn sơ cấp và của cuộn thứ cấp. Cách ly cách điện được thực hiện nhờ kết cấu cách điện của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của máy biến áp. Sự phức tạp của cấu trúc cách điện liên quan đến độ lớn của điện áp đặt vào và biến đổi. Điện áp càng cao thì cấu trúc cách điện càng phức tạp. Sự triệt tiêu gợn sóng đạt được nhờ thế tự cảm ứng của cuộn cảm. Khi dòng điện đi qua cuộn cảm thay đổi thì từ thông do cuộn dây tạo ra trong lõi từ cũng thay đổi, gây ra điện thế tự cảm ở hai đầu cuộn cảm' s, chiều của ngược với hướng của điện áp đặt vào, do đó ngăn dòng điện thay đổi. Tần số thay đổi của gợn sóng cao hơn tần số cơ bản và tần số dòng điện của gợn sóng lớn hơn tần số cơ bản, vì vậy nó có thể bị triệt tiêu nhiều hơn bởi điện thế tự cảm do cuộn cảm tạo ra. Khả năng triệt tiêu gợn sóng của cuộn cảm phụ thuộc vào độ lớn của điện thế tự cảm, tức là độ lớn của điện cảm, liên quan đến độ từ thẩm của lõi từ. Ni80 permalloy, hợp kim vô định hình gốc coban, hợp kim nano tinh thể vi tinh thể dựa trên sắt Tính từ tính cao, có lợi thế, trong khi thép silic và ferit mangan-kẽm có độ từ thẩm thấp và bất lợi.

4. Nâng cao hiệu suất là một yêu cầu phổ biến đối với nguồn cung cấp điện và máy biến áp điện tử.

một. Nâng cao hiệu quả của máy biến áp điện tử.

Ví dụ: Máy biến áp công suất 100VA, khi hiệu suất là 98% thì tổn thất chỉ là 2W và không nhiều. Nhưng với hàng trăm nghìn, hàng triệu máy biến áp, tổng tổn thất có thể lên tới hàng trăm nghìn watt, thậm chí hàng triệu watt. Ngoài ra, nhiều máy biến áp vận hành trong thời gian dài, tổng tổn thất hàng năm rất đáng kể, có thể lên tới hàng chục triệu kWh. Rõ ràng, nâng cao hiệu suất của máy biến áp điện tử có thể tiết kiệm điện. Sau khi tiết kiệm điện, có thể xây dựng ít trạm phát điện hơn. Sau khi xây dựng ít nhà máy điện hơn, có thể tiêu thụ ít than và dầu hơn, giảm CO2, SO2, NOx, khí thải, nước thải, muội than và tro xỉ, giảm ô nhiễm môi trường. Nó không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn có lợi ích kinh tế và xã hội kép là bảo vệ môi trường. Vì vậy, nâng cao hiệu suất là một yêu cầu chính đối với máy biến áp điện tử.

NS. Thiết kế máy biến áp điện tử

Tổn hao của máy biến áp điện tử bao gồm tổn hao lõi (tổn hao sắt) và tổn hao cuộn dây (tổn hao đồng). Tổn thất sắt tồn tại miễn là máy biến áp điện tử được đưa vào hoạt động, và là phần chính của tổn thất máy biến áp điện tử. Do đó, lựa chọn vật liệu lõi dựa trên tổn thất sắt là nội dung chính của thiết kế máy biến áp điện tử, và tổn thất sắt cũng trở thành một thông số chính để đánh giá vật liệu từ mềm. Suy hao lõi liên quan đến mật độ từ thông làm việc và tần số làm việc của lõi từ của máy biến áp điện tử. Khi giới thiệu tổn hao lõi của vật liệu từ mềm, nó phải được giải thích theo mật độ từ thông làm việc và tần số làm việc của tổn hao.

Ví dụ: P0,5 / 400, nghĩa là tổn thất sắt dưới mật độ từ thông làm việc là 0,5T và tần số làm việc là 400Hz. P0,1 / 100k đại diện cho tổn thất sắt ở mật độ từ thông làm việc là 0,1T và tần số làm việc là 100kHz. Vật liệu từ mềm bao gồm tổn thất từ ​​trễ, tổn thất dòng điện xoáy và tổn thất dư. Tổn thất dòng điện xoáy tỷ lệ nghịch với điện trở suất ρ của vật liệu. Ρ càng lớn thì tổn thất dòng điện xoáy càng nhỏ. Thứ tự ρ của các vật liệu từ mềm khác nhau từ lớn đến nhỏ là: 108 ~ 109μΩ? Cm đối với ferit mangan-kẽm, 150 ~ 180μΩ cm đối với hợp kim vô định hình dựa trên sắt-niken và 130 ~ 150μΩ cm đối với hợp kim sắt hợp kim vô định hình. cm, hợp kim vô định hình dựa trên coban là 120 ~ 140μΩ? cm, độ bền thẩm thấu cao là 40 ~ 80μΩ? cm, hợp kim sắt-silicon-nhôm là 40 ~ 60μΩ? cm, hợp kim sắt-nhôm là 30 ~ 60μΩ? cm, thép silicon là 40 ~ 50μΩ? cm, hợp kim sắt-coban là 20 ~ 40μΩ? cm. Do đó, ρ của ferit Mn-Zn cao hơn từ 106 đến 107 lần so với vật liệu từ mềm kim loại, và dòng điện xoáy có tần số cao nhỏ và ứng dụng chiếm ưu thế. Nhưng khi tần số làm việc vượt quá một giá trị nhất định, chất cách điện trong các hạt từ tính của ferit Mn-Zn bị phá vỡ và nóng chảy, ρ trở nên khá nhỏ và tổn thất nhanh chóng tăng lên mức cao. Tần số làm việc này giống như tần số làm việc của ferit Mn-Zn. Hạn chế tần suất hoạt động.

Vai trò của từng bộ phận

Biến áp điện tử cho đèn sân khấu, đèn downlight, vv được sử dụng trong chiếu sáng cửa hàng nói chung. 220v AC đến DC 12v50W, có một cuộn nam châm 7 đầu bên trong. 3 điện trở, 6 điốt, 4 tụ điện, 2 tranzito. Các chức năng của nó là:

Kháng: 1 kháng khởi động, 2 kháng giới hạn dòng, 3 kháng ổn định

Điốt: Bốn điốt được sử dụng để chỉnh lưu, hai điốt còn lại cũng được sử dụng để chỉnh lưu

Tụ điện: lọc

Triode: Một là bóng bán dẫn chuyển mạch, còn lại là để khởi động