
納米晶材料用于逆變電源的優(yōu)點(diǎn)和主要問題的解決
納米晶材料在應(yīng)用于逆變電源的過程中,曾出現(xiàn)了一些如噪聲問題、脆性問題、一致性問題等,在一定程度上對推廣應(yīng)用帶來影響,引起了關(guān)注。現(xiàn)在這些問題都已經(jīng)逐步得到解決。
(一)噪聲問題
噪聲的形成有多方面的原因:
1.材料本身磁致伸縮系數(shù)的原因,鐵氧體材料的磁致伸縮系數(shù)比較大,盡管鐵氧體磁芯是實(shí)心的,在使用有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)噪聲。納米晶的成分不同,磁致伸縮系數(shù)不同,前幾年使用的成分,是一種通用的合金的成分,因此制造出變壓器的噪聲問題比較突出,隨著應(yīng)用、開發(fā)越來越深入,針對不同用途采用不同的合金成分,以滿足不同器件對磁性的特殊要求。例如,作為功率輸出變壓器、電流互感器、共模電感等,都開發(fā)出專用的成分。根據(jù)功率變壓器的要求調(diào)整的合金成分,降低了磁致伸縮系數(shù),經(jīng)用戶使用證明,噪聲問題已經(jīng)大大改善。
2.鐵芯卷繞松緊上的原因,這與使用的帶材質(zhì)量有很大關(guān)系,帶材尺寸偏差、厚薄不均勻都會(huì)造成鐵芯卷繞不緊,容易產(chǎn)生噪聲。調(diào)整成分后,鋼水流動(dòng)性好,有利于帶材的成型質(zhì)量,在一定程度上為降低鐵芯噪聲,提供了有利保證。
3.逆變電路方面的問題,電路中直流成分大,造成鐵芯的工作磁感提高,引起噪聲。我們的實(shí)驗(yàn)證明,噪聲隨工作磁感的提高而增大。有的廠家在電路上采取了隔直流措施,使用納米晶鐵芯多年來沒有出現(xiàn)噪聲問題。
(二)脆性問題
納米晶鐵芯的脆性主要反應(yīng)在鐵芯掉渣,是用戶反映最大問題,不僅對安裝操作是頭痛的事,而且容易給電路造成短路的隱患。經(jīng)過多年的實(shí)踐、研究,脆性問題通過對成分、工藝的調(diào)整,得到大大改善。成分調(diào)整后,帶材的柔韌性顯著改善。帶材厚度的減薄也減低了脆性。此外在制造鐵芯的工藝上,對鐵芯浸注無應(yīng)力膠,使得鐵芯不易破碎,徹底解決了鐵芯的掉渣的脆性問題。同時(shí),由于無應(yīng)力膠把鐵芯帶材的層間隙固定,使其不易產(chǎn)生共振,減少了噪聲的產(chǎn)生。
(三)一致性問題
一致性跟生產(chǎn)規(guī)模有關(guān),與生產(chǎn)設(shè)備的容量有關(guān)。從帶材的質(zhì)量看,一臺(tái)500公斤產(chǎn)量的設(shè)備和50公斤產(chǎn)量設(shè)備比較,同樣生產(chǎn)500公斤帶材,顯然,前者產(chǎn)品在成分、磁性能的一致性要好于后者。同樣在生產(chǎn)過程中的熱處理也是同樣。所以生產(chǎn)規(guī)模大、生產(chǎn)設(shè)備容量大對一致性有利。
納米晶的一致性在用戶使用中,主要表現(xiàn)在飽和電壓和電感量離散性大,有時(shí)會(huì)相差一倍多。主要原因是磁場熱處理的效果差、生產(chǎn)檢驗(yàn)沒有分類篩選。隨著用于功率變壓器的成分的調(diào)整,不僅改善了脆性,而且降低了材料的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度,因此,增大了磁場熱處理的效果,提高了鐵芯的飽和電壓,對產(chǎn)品一致性起了重要作用。
對逆變電源所要求的磁性能,有一個(gè)逐步認(rèn)識過程,前幾年,由于用量較小,只強(qiáng)調(diào)損耗達(dá)到要求就可以了。所以,性能檢驗(yàn)只測量損耗這一個(gè)參數(shù)。對特定的用戶,增加檢驗(yàn)感應(yīng)電壓值。隨著應(yīng)用的量越來越大,各種各樣的要求隨之提出,特別是性能一致性的要求特別突出。由于對這種要求有一個(gè)認(rèn)識過程,所以無論在成分改進(jìn)、生產(chǎn)組織、測試標(biāo)準(zhǔn)等方面,都有些滯后。因此對推廣應(yīng)用有一定影響?,F(xiàn)在這個(gè)問題得到了足夠的認(rèn)識,并采取了多種有效措施,一致性已大大提高。
(四)價(jià)格問題
價(jià)格問題是用戶最關(guān)心的,特別是準(zhǔn)備使用或剛剛開始使用的用戶。價(jià)格與生產(chǎn)量有直接關(guān)系,這幾年,隨著納米晶鐵芯應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣泛,不僅用于逆變焊機(jī),而且大量用于電解電鍍設(shè)備、感應(yīng)加熱設(shè)備、充電設(shè)備、通信電源、UPS電源、X光機(jī)電源、激光電源、變頻調(diào)速電源等領(lǐng)域,產(chǎn)量越來越大,價(jià)格也有較大幅度的降低,目前的價(jià)格比最初的價(jià)格已經(jīng)下降了約40%,隨著應(yīng)用量的不斷增大,價(jià)格會(huì)越來越低,納米晶的價(jià)格會(huì)越來越接近鐵氧體的價(jià)格。
目前對于15千瓦以上的大功率的電源來說,實(shí)際上納米晶鐵芯的價(jià)格已經(jīng)低于鐵氧體鐵芯了。因?yàn)殍F氧體鐵芯的尺寸有限,大功率變壓器所需要的磁芯很難解決,不得不使用幾個(gè)鐵芯才能滿足功率要求。而納米晶鐵芯一個(gè)就可以了。從單價(jià)上看,鐵氧體便宜很多,但幾個(gè)鐵芯的總價(jià)就比納米晶鐵芯的價(jià)格高了。
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