Поговорим о ферритах для силовых преобразователей

August 7, 2013 by admin Комментировать »

Теперь вкратце поговорим о ферритах. Эти материалы наиболее часто используются в силовой преобразовательной технике. Они представляют собой поликристаллические многокомпонентные соединения, изготавливаемые по особой технологии, общая химическая формула которых MeFe203 (где Me — какой-либо ферромагнетик, например, Mn, Zn, Ni). Являясь полупроводниками, ферриты обладают высокими значениями собственного электрического сопротивления, превышающего сопротивление сталей в 50 и более раз. Именно это обстоятельство позволяет применять ферриты в индуктивных элементах, работающих на высоких частотах, без опасения резкого возрастания потерь на вихревые токи. Наибольшее распространение в силовой преобразовательной технике получили отечественные марганец-цинковые ферриты марок НМ и никель-цинковые ферриты марок HH. При выборе между этими марками предпочтение следует отдать ферритам марок НМ, поскольку они имеют более высокую температуру Кюри (температуру, при которой ферромагнетики теряют свои ферромагнитные свойства), что позволяет эксплуатировать их при более высоких температурах нагрева индуктивных элементов. Потери на гистерезис у марганец-цинковых ферритов на порядок меньше, чем у никель-цинковых. Ферриты марок НМ обладают высокой стабильностью к воздействию механических нагрузок. Однако электрическое сопротивление ферритов марок НМ меньше, чем ферритов марок HH, поэтому последние могут эксплуатироваться на более высоких частотах.

Отметим из наиболее часто встречающихся никель-цинковые ферриты марок 2000HH, 1000HH, 600HH, 200HH, 100HH. Верхней границей рабочей области частот для них является 5—7 МГц. Марганцево-цинковые нетермостабильные высокопроницаемые ферриты марок 6000HM, 4000HM, 3000HM, 2000HM, 1500HM (рис. 2.6.3), 1000HM используются в частотном диапазоне до нескольких сот кГц в интервале температур от минус 60 до +100 °С, когда термостабильность не является определяющим параметром. В противном случае можно использовать термостабильные ферриты марок 2000HM3, 2000HM1, 1500HM3, 1500HM1, 1000HM3, 700HM. Вдобавок ксвойствутермостабильности, эти марки обладают меньшими потерями на вихревые токи и расширенным диапазоном частот эффективной работы (от 0,3 до 1,5 МГц). В средних и особенно в сильных полях (где индукция превышает 0,1 Тл) хорошо применять ферриты марок 4000HMC, 3000HMC, 2500HMC1, 2500HMC2. Лучшими представителями в этой группе являются ферриты типов 2500HMC1 и 2500HMC2.

Рис. 2.6.3. Кривая намагничивания феррита 1500HM3 при различных температурах и частотах: 1 — 20 кГц; 2 — 50 кГц; 3 — 100 кГц

Таблица 2.6.2. Параметры ферритов марок 2500HMC1 и 2500HMC2

Применение ферритов марок 2500HMC и 2500HMC1 (рис. 2.6.4) позволяет уменьшить массу и габариты трансформатора соответственно на 8 % и 15 % по сравнению с типовыми ферритами марок 2000HM, а при сохранении прежних типоразмеров — увеличить мощ-

Рис. 2.6.4. Кривая намагничивания феррита 2500HMC1 при частоте 20 кГц

ность на 20 %. Конечно, эти оценки сугубо условны, так как в расчетах участвует слишком много факторов, в том числе и конструктивных, но в среднем ожидаемые показатели могут быть такими, какие здесь приведены. Этот пример свидетельствует о том, насколько важен выбор типа ферромагнетика при проектировании индуктивных элементов для преобразовательной техники.

В табл. 2.6.3 приведены параметры наиболее часто встречающихся отечественных ферритов марок НМ и HH.

Таблица 2.6.3. Параметры наиболее часто встречающихся ферритов марок HH и НМ

В настоящее время у разработчиков силовой преобразовательной техники становятся все более популярными импортные изделия из ферритов. Они в достаточном количестве присутствуют на отечественном рынке, их можно без труда приобрести и заменить на аналоги, производимые разными фирмами. Как показывает практика, ферриты, выпускаемые ведущими зарубежными фирмами (например, фирма

«Epcos» считается одним из лидеров производства изделий из ферритов), в значительной степени превосходят по своим характеристикам отечественные ферриты, главным образом, в отношении пониженных потерь на гистерезис и на вихревые токи. Кроме того, номенклатура конфигураций магнитопроводов, изготавливаемых из этих ферритов, значительно более широка. В табл. 2.6.4 приведены параметры наиболее популярных марок, выпускаемых фирмой «Epcos» [39].

Таблица 2.6.4. Параметры ферритов, выпускаемых фирмой «Epcos»

Еще одно обстоятельство в пользу применения импортных ферритов, производимых фирмой «Epcos», — наличие свободно распространяемой программы Ferrite Magnetic Design Tools, которая визуализирует магнитные характеристики всех предлагаемых материалов, позволяет построить множество полезных для разработчика графиков, отражающих поведение ферритов в разных эксплуатационных условиях, например, при разной температуре и рабочей частоте.

Источник: Семенов Б. Ю. Силовая электроника: профессиональные решения. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2011. — 416 c.: ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты