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          衡陽市金則利特種合金股份有限公司

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      4. 超微晶合金在全波形高壓隔離脈沖變壓器中的應用
        發布時間:2012-09-23 來源:本站 點擊數:208

            超微晶合金是八十年代末期開發出的一種新型軟磁材料,它具有高的磁通密度,低的高頻損耗和高的磁導率,是目前公認的綜合性能最好的軟磁材料,已在開關電源變壓器、高靈敏度電流互感器、高頻扼流圈和脈沖變壓器等器件中得到應用。
          全波形高壓隔離脈沖變壓器是浮動板調制器中的重要器件,要求變換的脈沖寬度從上百毫安微秒到上百微秒,脈沖重復頻率從幾百周到上千周,隔離直流高壓在幾千伏到幾十千伏,并要求輸出脈沖波問 超微晶鐵芯,已在幾個產品中應用,均取得了十分滿意的結果,
          二、變壓器對鐵芯材料的要求
          從脈沖變壓器的理論分析和實踐證明,鐵芯是脈沖變壓器的核心,其磁性能指標直接影響著脈沖變壓器的性能,全波形高壓隔離脈沖變壓器要求變換的脈沖寬度、脈沖重復頻率的范圍很寬,即要適應窄脈沖、高脈沖重復頻率的工作狀態,又要適應寬脈沖的工作,并且要求輸出脈沖波形的前沿和頂部失真小。因此,這種脈沖變壓器要求鐵芯具有二高一低的磁特性,即磁通密度增量△B值高,脈沖磁導率高及脈沖損耗低。
          理論和實踐表明,要設計出脈沖前沿和頂降小的脈沖變壓器,磁通密度增量DB值與它對應的脈沖磁導率值是十分重要的參量,是設計全波形高壓隔離脈沖變壓器的關鍵數據。要減小輸出脈沖波形的前沿失真,必須要使漏感和分布電容的乘積減小,減小漏感和分布電容的方法除改變繞組型式外,最有效最簡單的方法是提高△B值,以減少繞組匝數,使脈沖前沿失真減小,從脈沖前沿與△B值的關系式可以十分清楚地說明這一點。
        (1)
           式中:K——為與脈沖變壓器結構有關的系數
           ——為初級脈沖電壓

           ——為脈沖寬度

          從(1)式可以清楚的看出, 和 是給定的指標要求,當鐵芯截面積和系數K一定時,磁通密度增量△B值越高,則脈沖前沿越小,當脈沖前沿保持基本不變時,△B越高,則鐵芯截面積可以得到減小,從而減小了脈沖變壓器的體積。

          在脈沖頂部,對脈沖平頂發生作用的參數只有勵磁電感,負載阻抗和脈沖源內阻,從脈沖頂部瞬態特性推倒出的頂部降落計算公式為:
           (2)
          式中:
        ——為勵磁電感
        ——為脈沖源內阻
        ——折合到初級的負載阻抗
           從(2)式表明,脈沖頂部降落與勵磁電感成反比。而勵磁電感與脈沖磁導率成正比,在其他條件相同的情況下,當脈沖磁導率越高,則頂降 越小,反沖也越小。
           溫升是一個很重要的考核指標。是設計脈沖變壓器的成敗關鍵,只要溫升超過允許值,設計即告失敗。由于全波形高壓隔離脈沖變壓器要工作在窄脈沖、高脈沖重復頻率的狀態,鐵損是產生溫升的主要因素,所以要求鐵芯具有低的高頻損耗。
          三、 低 超微晶合金的磁性能低超微晶合金具有優異的直流磁性能,低的高頻損耗和很好的脈沖磁性能,并且,磁穩定性和熱穩定性均較好,因此,引起了冶金部門和工程應用部門的極大關注。應用范圍不斷擴大。

          3.1直流磁性能
          1、飽和磁通密度 =12000~13000GS
           2、時磁通密度 =11000~11800GS
           3、剩余磁通密度=500~1500GS
           4、矯頑力=6~15moe
           5、初始磁導率 =(6~14)× GS/oe
           3.2高頻損耗低超微晶合金的高頻損耗小,與低鈷基非晶相當,但比低鐵基非晶合金和1J792小得多,表1為這幾種合金材料的高頻損耗數值。

           3.3脈沖磁性能低微晶合金的脈沖磁性能特別優異,其磁通密度增量△B值和對應的脈沖磁導率極高,優于其他軟磁合金,表2和表3分別給出了1 和40 兩種脈沖寬度下的脈沖磁性能。

          四、應用實例
        4.1比較試驗為了驗證低超微晶合金在中小功率脈沖變壓器中應用的優越性,在自搭的脈沖電路中對低超微晶鐵芯,低鈷基非晶鐵芯和1J792鐵芯進行了脈沖性能試驗,證明低超微晶合金具有明顯的優勢,具體測試數據列于表4。

           4.2應用實例
          例如,某全波形高壓隔離脈沖變壓器要求同時變換開啟和截尾脈沖,開啟主脈沖從0.2 —40 ,截尾脈沖1,脈沖重復頻率從400Hz—200KHz ,次級輸出為二組脈沖,輸出脈沖幅度為6.2V,隔離直流高壓25KV,要求輸出脈沖在1KΩ負載下,前沿小于20ns,后沿小于60ns。40 脈沖時頂降小于3%,設計采用了 Φ20×32×10 的低 超微晶鐵芯,各項指標達到了電路的要求,工作穩定可靠,突破了一般常規脈沖變壓器的范疇,實現了全波形、高脈沖重復頻率的要求,并具有體積小,重量輕、波形失真小和隔離電壓高等特點。
           五、結束語
          低超微晶在脈沖并要求中的應用,主要是和1J512、1J6721、鈷基非晶合金及鐵氧體競爭,由于低 超微晶合金的脈沖磁性能最好,是做全波形高壓隔離脈沖變壓器最好的鐵芯材料。實踐證明,應用其他低軟磁合金鐵芯,均達不到電路的高指標要求。



        衡陽市金則利特種合金股份有限公司成立于1999年,公司主營電磁不銹鋼,為湖南省高新技術企業。公司自成立以來,即致力于電磁不銹鋼的研發。公司已具備年產電磁不銹鋼1萬噸的生產能力。

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