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    衡陽市金則利特種合金股份有限公司

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  • 超微晶合金在全波形高壓隔離脈沖變壓器中的應(yīng)用
    發(fā)布時(shí)間:2012-09-23 來源:本站 點(diǎn)擊數(shù):356

        超微晶合金是八十年代末期開發(fā)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(dǎo)率,是目前公認(rèn)的綜合性能最好的軟磁材料,已在開關(guān)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(yīng)用。
      全波形高壓隔離脈沖變壓器是浮動板調(diào)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(fù)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(chǎn)品中應(yīng)用,均取得了十分滿意的結(jié)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(shí)踐證明,鐵芯是脈沖變壓器的核心,其磁性能指標(biāo)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(fù)頻率的范圍很寬,即要適應(yīng)窄脈沖、高脈沖重復(fù)頻率的工作狀態(tài),又要適應(yīng)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(dǎo)率高及脈沖損耗低。
      理論和實(shí)踐表明,要設(shè)計(jì)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(yīng)的脈沖磁導(dǎo)率值是十分重要的參量,是設(shè)計(jì)全波形高壓隔離脈沖變壓器的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。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(shù),使脈沖前沿失真減小,從脈沖前沿與△B值的關(guān)系式可以十分清楚地說明這一點(diǎn)。
    (1)
       式中:K——為與脈沖變壓器結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)
       ——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(biāo)要求,當(dāng)鐵芯截面積和系數(shù)K一定時(shí),磁通密度增量△B值越高,則脈沖前沿越小,當(dāng)脈沖前沿保持基本不變時(shí),△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(fā)生作用的參數(shù)只有勵磁電感,負(fù)載阻抗和脈沖源內(nèi)阻,從脈沖頂部瞬態(tài)特性推倒出的頂部降落計(jì)算公式為:
       (2)
      式中:
    ——為勵磁電感
    ——為脈沖源內(nèi)阻
    ——折合到初級的負(fù)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(dǎo)率成正比,在其他條件相同的情況下,當(dāng)脈沖磁導(dǎo)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(biāo)。是設(shè)計(jì)脈沖變壓器的成敗關(guān)鍵,只要溫升超過允許值,設(shè)計(jì)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(fù)頻率的狀態(tài),鐵損是產(chǎn)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(yōu)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(wěn)定性和熱穩(wěn)定性均較好,因此,引起了冶金部門和工程應(yīng)用部門的極大關(guān)注。應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

      3.1直流磁性能
      1、飽和磁通密度 =12000~13000GS
       2、時(shí)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(dǎo)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(dāng),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(shù)值。

       3.3脈沖磁性能低微晶合金的脈沖磁性能特別優(yōu)異,其磁通密度增量△B值和對應(yīng)的脈沖磁導(dǎo)率極高,優(yōu)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(yīng)用實(shí)例
    4.1比較試驗(yàn)為了驗(yàn)證低超微晶合金在中小功率脈沖變壓器中應(yīng)用的優(yōu)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(jìn)行了脈沖性能試驗(yàn),證明低超微晶合金具有明顯的優(yōu)勢,具體測試數(shù)據(jù)列于表4。

       4.2應(yīng)用實(shí)例
      例如,某全波形高壓隔離脈沖變壓器要求同時(shí)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(fù)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(fù)載下,前沿小于20ns,后沿小于60ns。40 脈沖時(shí)頂降小于3%,設(shè)計(jì)采用了 Φ20×32×10 的低 超微晶鐵芯,各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了電路的要求,工作穩(wěn)定可靠,突破了一般常規(guī)脈沖變壓器的范疇,實(shí)現(xiàn)了全波形、高脈沖重復(fù)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(diǎn)。
       五、結(jié)束語
      低超微晶在脈沖并要求中的應(yīng)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(shí)踐證明,應(yīng)用其他低軟磁合金鐵芯,均達(dá)不到電路的高指標(biāo)要求。



    衡陽市金則利特種合金股份有限公司成立于1999年,公司主營耐蝕軟磁合金,為湖南省高新技術(shù)企業(yè)。公司自成立以來,即致力于耐蝕軟磁合金的研發(fā)。公司已具備年產(chǎn)耐蝕軟磁合金8000噸的生產(chǎn)能力。

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