電子変圧器

折りたたみ特性

電子変圧器、入力はAC220V、出力はAC12V、電力は50W〜300Wに達することができます。 主に高周波電子バラスト回路をベースに開発されたトランス回路です。 安定した性能、小型、高出力を備えているため、大型、大型、高価格などの従来のケイ素鋼板トランスの欠点を克服します。

電子変圧器は、実際には一種のインバーターである、調整されていないスイッチング電源です。 まず、AC電源がDC電源に整流されます。 次に、高周波発振器を使用して、電子部品を備えた高周波発振器を形成し、DC電力を高周波AC電力に変換します。 必要な電圧はスイッチングトランスを介して出力され、電化製品で使用するために2回整流されます。 スイッチング電源は、小型・軽量・低価格というメリットがあり、さまざまな電化製品に広く使用されています。

高周波スイッチチューブの駆動モードの違いにより、自励発振タイプと個別励起タイプに分けられます。

使用する

蛍光灯、電気スタンド、省エネランプ、広告ランプなど、従来の照明器具に電子変圧器を使用することは非常に一般的です。ほとんどすべてが電子変圧器を使用でき、電子変圧器を採用した後は、スターターを省略できます。 LED照明では、ほとんどの新製品も電子変圧器を使用しています。 主に、電子変圧器は、高効率、低コスト、鉄と銅の材料の節約、構造が小さく、電圧変換機能の点で軽量です。 不利な点は、耐電圧と高電流衝撃性能が鉄製変圧器よりも悪いことです。

電源技術への応用

電源装置の電子変圧器は、一般に、軟磁性コアで作られた電子変圧器（軟磁性電磁素子）を使用します。 軟磁気コアを使用しない空芯電子トランスや圧電セラミックトランスがありますが、21世紀初頭までに、電源装置のほとんどの電子トランスは依然として軟磁気コアを使用しています。

したがって、電源技術と電子変圧器の関係について説明します。電源技術における電子変圧器の役割、電子変圧器の電源技術の要件、電子変圧器の新しい軟磁性材料と新しい磁気コア構造の影響電源技術の開発、確かに電源業界や軟磁性材料業界の友人の興味をそそるでしょう。 Baidu Baikeは、電子変圧器と軟磁性材料の関連する問題について、電源業界と電子変圧器業界および軟磁性材料業界との間の対話、交換、および共通の発展を促進するためにいくつかの意見を提唱しています。

1.電子変圧器の電源技術の要件

電子変圧器の電源技術の要件は、商品としてのすべての製品と同様に、特定の使用条件下で特定の機能を完了しながら、最高の性能対価格比を追求することです。 価格とコストが強調されることもあれば、効率とパフォーマンスが強調されることもあります。 電子トランスの開発の方向性は、軽量、薄型、短、小型であり、コスト削減を重視しています。 一般的な要件から始めて、電子変圧器には、使用条件、完全な機能、効率の向上、およびコストの削減という4つの特定の要件を引き出すことができます。

2.使用条件電子トランスの使用条件には、次の2つの側面があります。

信頼性と電磁両立性。 信頼性とは、電子変圧器が特定の使用条件下で耐用年数の終わりまで正常に動作できることを意味します。 一般的な使用条件では、環境温度が電子トランスに最も大きな影響を与えます。 温度の影響を受ける電子変圧器の強度を決定するパラメータは、軟磁性材料のキュリー点です。 軟磁性材料はキュリー点が高く、温度の影響を受けにくいです。 軟磁性材料はキュリー点が低く、温度変化の影響を受けやすく、温度の影響を大きく受けます。

たとえば、Mn-Znフェライトのキュリー点はわずか215°Cであり、比較的低い値です。 磁束密度、透磁率、損失はすべて温度によって変化します。 25°Cの常温に加えて、60°Cと80°Cが必要です。 、100℃での各種パラメータデータ。 したがって、Mn-Znフェライトコアの動作温度は一般に100°C未満に制限されます。つまり、周囲温度が40°Cの場合、温度上昇は60°C未満である必要があります。 コバルト系アモルファス合金のキュリー点は205℃と低く、作動温度も100℃以下に制限されています。 鉄系アモルファス合金のキュリー点は370℃で、150℃〜180℃以下で使用できます。 高透磁率パーマロイのキュリー点は460℃〜480℃で、200℃〜250℃以下で使用できます。 微結晶ナノ結晶合金のキュリー点は600℃、配向ケイ素鋼のキュリー点は730℃で、300℃〜400℃で使用できます。 （電磁両立性とは、電子変圧器が外界への電磁干渉を発生させないだけでなく、外部の電磁干渉にも耐えることができることを意味します。電磁干渉には、可聴オーディオノイズと非可聴高周波ノイズが含まれます。電子トランスの電磁干渉の主な理由は磁気狭窄です。磁気収縮係数が大きい軟磁性材料は、電磁干渉が大きくなります。）鉄系アモルファス合金の磁気収縮係数は、通常、最大（27〜30）×10-6であり、これを使用する必要があります。ノイズ抑制干渉。 高透磁率Ni50パーマロイの磁歪係数は25×10-6、マンガン-亜鉛フェライトの磁歪係数は21×10-6です。 上記3種類の軟磁性材料は電磁干渉を受けやすい材料ですので、用途にご注意ください。 3％配向ケイ素鋼の磁歪係数は（1〜3）×10-6であり、微結晶ナノ結晶合金の磁歪係数は（0.5〜2）×10-6です。 これらの2種類の軟磁性材料は、電磁干渉材料を比較的簡単に製造できます。 6.5％ケイ素鋼の磁歪係数は0.1×10-6、高透磁率Ni80パーマロイの磁歪係数は（0.1〜0.5）×10-6、コバルト基アモルファス合金の磁歪係数は0.1×10-6です。以下。 これらの3つの軟磁性材料は、電磁干渉を受けにくい材料です。 磁歪によって発生する電磁干渉の周波数は、一般に電子変圧器の動作周波数と同じです。 動作周波数より低いまたは高い電磁干渉がある場合は、他の理由が原因です。

3.完全な機能電子変圧器は、機能の観点から、変圧器とインダクターの2つの主要なタイプに分けられます。

特別なコンポーネントによって実行される機能については、個別に説明します。

変圧器によって完了する3つの機能があります：送電、電圧変換、および絶縁絶縁。

インダクタには、電力伝送とリップル抑制の2つの機能があります。 電力伝達には2つの方法があります。

1つ目は、変圧器の伝送方式です。つまり、変圧器の一次巻線に交流電圧を印加すると、磁気コアに磁束が変化し、二次巻線に電圧が誘導されて負荷に印加されます。電力は一次側から二次側に送られます。 。 送信電力の大きさは、単位時間あたりの磁束密度変数ΔBによって決定される誘導電圧によって決定されます。 ΔBは透磁率とは関係ありませんが、飽和磁束密度Bsと残留磁束密度Brと関係があります。 飽和磁束密度の観点から、大から小までのさまざまな軟磁性材料のBの次数は、鉄-コバルト合金が2.3〜2.4T、シリコン鋼が1.75〜2.2T、鉄ベースのアモルファス合金が1.25〜です。 1.75T、鉄系微結晶ナノ結晶合金は1.1〜1.5T、鉄-シリコンアルミニウム合金は1.0〜1.6T、高透磁率鉄ニッケルパーマロイは0.8〜1.6T、コバルト系アモルファス合金は0.5 〜1.4T、鉄-アルミニウム合金は0.7-1.3T、鉄-ニッケルベースのアモルファス合金は0.4-0.7T、マンガン-亜鉛フェライトは0.3-0.7Tです。 電子変圧器のコア材料として、ケイ素鋼と鉄ベースのアモルファス合金が支配的ですが、マンガン-亜鉛フェライトは不利です。 電力伝達

2つ目は、インダクタの伝送方式です。つまり、インダクタ巻線に入力された電気エネルギーによって、磁気コアが通電されて磁気エネルギーに変換されて保存され、次に消磁されて電気エネルギーに変換されて負荷に放出されます。 送信電力のサイズは、インダクタのインダクタンスによって決定されるインダクタコアのエネルギー貯蔵によって決定されます。 インダクタンスは飽和磁束密度に直接関係していませんが、透磁率に関係しています。 透磁率が高く、インダクタンスが大きく、エネルギー貯蔵が大きく、送信電力が大きい。 各種軟磁性材料の透磁率の順序は次のとおりです。Ni80パーマロイは（1.2〜3）×106、コバルトベースのアモルファス合金は（1〜1.5）×106、鉄ベースの微結晶ナノ結晶合金は（5〜8）です。 ）×105、鉄系アモルファス合金は（2〜5）×105、Ni50パーマロイは（1〜3）×105、ケイ素鋼は（2〜9）×104、マンガン亜鉛フェライト本体は（1〜3） ）×104。 インダクタの磁気コア材料として、Ni80パーマロイ、コバルトベースのアモルファス合金、および鉄ベースの微結晶ナノ結晶合金が優勢ですが、ケイ素鋼およびマンガン-亜鉛フェライトは不利です。 送信電力のサイズは、単位時間あたりの送信数、つまり電子変圧器の動作周波数にも関係します。 動作周波数が高いほど、同じサイズの磁気コアとコ​​イルのパラメータでの送信電力が大きくなります。 電圧変換は、トランスの一次巻線と二次巻線の巻数比によって完了します。 送電の大きさに関係なく、一次側と二次側の電圧変換比は一次巻線と二次巻線の巻数の比に等しくなります。 絶縁絶縁は、トランスの一次巻線と二次巻線の絶縁構造によって実現されます。 絶縁構造の複雑さは、印加および変換された電圧の大きさに関係しています。 電圧が高いほど、絶縁構造は複雑になります。 リップル抑制は、インダクタの自己誘導電位によって実現されます。 インダクタを流れる電流が変化する限り、磁気コアのコイルによって生成される磁束も変化し、インダクタ&＃39;のコイルの両端に自己誘導電位が発生します。これは印加電圧の方向と反対であり、それによって電流が変化するのを防ぎます。 リップルの変化周波数は基本周波数よりも高く、電流リップルの現在の周波数は基本周波数よりも大きいため、インダクタによって生成される自己誘導電位によってさらに抑制できます。 リップルを抑制するインダクタの能力は、自己誘導電位のサイズ、つまり、磁気コアの透磁率に関連するインダクタンスの大きさに依存します。 Ni80パーマロイ、コバルト系アモルファス合金、鉄系微結晶ナノ結晶合金透磁率が高いのが有利ですが、ケイ素鋼やマンガン亜鉛フェライトは透磁率が低く不利です。

4.効率の改善は、電源と電子変圧器の普遍的な要件です。

NS。 電子変圧器の効率を改善します。

例：100VA電源トランス、効率が98％の場合、損失はわずか2Wで、それほど多くはありません。 しかし、数十万、数百万の電力変圧器を使用すると、総損失は数十万ワット、さらには数百万ワットに達する可能性があります。 さらに、多くの電力変圧器が長期間稼働しており、年間の総損失はかなりのものであり、おそらく数千万kWhに達する可能性があります。 明らかに、電子変圧器の効率を改善することで電力を節約できます。 電力を節約した後、より少ない発電所を建設することができます。 より少ない発電所を建設した後、より少ない石炭と石油を消費することができ、CO2、SO2、NOx、廃ガス、下水、煤と灰を減らすことができ、環境汚染を減らすことができます。 エネルギーを節約するだけでなく、環境を保護するという社会的および経済的な二重のメリットもあります。 したがって、効率の向上は電子トランスの主要な要件です。

NS。 電子変圧器の設計

電子変圧器の損失には、コア損失（鉄損）とコイル損失（銅損）が含まれます。 鉄損は、電子変圧器が稼働している限り存在し、電子変圧器の損失の主要部分です。 したがって、鉄損に基づいてコア材料を選択することが電子トランス設計の主要な内容であり、鉄損も軟磁性材料を評価するための主要なパラメータになっています。 コア損失は、電子トランスの磁気コアの動作磁束密度と動作周波数に関連しています。 軟磁性材料のコア損失を導入する場合、損失がどの動作磁束密度とどの動作周波数であるかを説明する必要があります。

例：P0.5 / 400、これは0.5Tの動作磁束密度と400Hzの動作周波数での鉄損を意味します。 P0.1 / 100kは、0.1Tの動作磁束密度と100kHzの動作周波数での鉄損を表します。 軟磁性材料には、ヒステリシス損失、渦電流損失、残留損失が含まれます。 渦電流損失は、材料の抵抗率ρに反比例します。 ρが大きいほど、渦電流損失は小さくなります。 大から小までのさまざまな軟磁性材料のρの順序は、マンガン-亜鉛フェライトの場合は108〜109μΩ？cm、鉄-ニッケルベースのアモルファス合金の場合は150〜180μΩ？cm、鉄ベースの場合は130〜150μΩ？cmです。アモルファス合金。 cm、コバルトベースのアモルファス合金は120〜140μΩ？cm、高透過性パーマロイは40〜80μΩ？cm、鉄-シリコン-アルミニウム合金は40〜60μΩ？cm、鉄-アルミニウム合金は30〜60μΩ？cm、シリコン鋼は40〜50μΩ？cm、鉄-コバルト合金は20〜40μΩ？cmです。 そのため、Mn-Znフェライトのρは金属軟磁性材料の106〜107倍であり、高周波では渦電流が小さく、用途が支配的です。 しかし、動作周波数が一定値を超えると、Mn-Znフェライトの磁性粒子の絶縁体が破壊されて溶け、ρが非常に小さくなり、損失が急激に大きくなります。 この動作周波数は、Mn-Znフェライトの動作周波数と同じです。 動作周波数を制限します。

各部の役割

一般的な店舗照明に使用されるスポットライト、ダウンライトなどの電子トランス。 220vACからDC12v50W、内部に7端子のマグネットコイルがあります。 3つの抵抗、6つのダイオード、4つのコンデンサ、2つのトランジスタ。 その機能は次のとおりです。

抵抗：1つの始動抵抗、2つの電流制限抵抗、3つの安定化抵抗

ダイオード：4つのダイオードが整流に使用され、他の2つは整流にも使用されます

コンデンサ：フィルタリング

三極真空管：1つはスイッチングトランジスタで、もう1つは始動用です。