Herstellung eines größeren Transformatorkerns durch Stapeln mehrerer kleinerer Kerne

Das Stapeln mehrerer Kerne, wie Sie es beschreiben, würde die Querschnittsfläche des Kerns effektiv erhöhen. Die Frage ist dann, welchen Unterschied hat die Vergrößerung der Querschnittsfläche?

Erstens kann ein größerer Kern Wärme schadlos abführen. Dies liegt daran, dass es mehr Oberfläche hat. Wenn ein kleinerer Kern überhitzen würde (aufgrund von Wirbelströmen, Hystereseverlusten usw.), würde dies bei einem ausreichend größeren Kern nicht der Fall sein.

Ein dickerer Kern erhöht auch die Induktivität im Vergleich zu einer Spule mit gleicher magnetischer Weglänge und gleicher Windungszahl, aber auf einem dünneren Kern. Warum? Erinnern Sie sich an die Definition der Induktivität: Es ist das Verhältnis von magnetischem Fluss zu Strom:

Ein Ampere durch eine Windung eines beliebigen Drahtes jeder Größe erzeugt eine MMF von einem Ampere. Wenn die Windungsfläche zunimmt, wird diese MMF über einen größeren Raum angelegt, und somit gibt es mehr Fluss und somit mehr Induktivität. Das heißt, wir bekommen mehr Flussmittel$\phi$pro Strom$i$wenn wir die Kurve größer machen. Dieser größere Fluss wird jedoch über eine proportional größere Fläche verteilt, sodass die Flussdichte gleich bleibt.

Da die Flussdichte gleich bleibt, ist der Sättigungsstrom eines dickeren Kerns derselbe wie der eines dünneren Kerns. Der dickere Kern hat jedoch eine höhere Induktivität. Wir könnten dann die Anzahl der Windungen auf dem dickeren Kern so reduzieren, dass er die gleiche Induktivität wie der dünnere Kern hat. Da nun weniger Windungen vorhanden sind, nimmt die Flussdichte ab, sodass der Sättigungsstrom zunimmt, wenn die Induktivität konstant gehalten wird.

Vorteile eines dickeren Kerns:

1. erhöhte Wärmeableitung
2. erhöhte Induktivität
3. (oder) erhöhter Sättigungsstrom

Solange es aus magnetischer Sicht keine signifikanten mechanischen Unterschiede gibt, sollte es ziemlich gleich sein. Es gibt Kernbleche, um Wirbelströme zu begrenzen, und das Stapeln von Kernen trennt nur einige der Blechpaketgruppen.

Überlegungen:

Es ist wahrscheinlich, dass an solchen Grenzen etwas mehr Abstand vorhanden ist, wenn nicht darauf geachtet wird, sie gut zusammenzudrücken.

Das Kleben von Kerngruppen kann aufgrund der Klebstoffdicke einen kleinen Spalt zulassen – und ein Luftspalt ist magnetisch wesentlich größer als der gleiche Abstand im Kernmaterial, daher muss alles unternommen werden, um solche Möglichkeiten auszuschließen.

Geräusche und Vibrationen können auftreten, wenn sich die Kerngruppen freier relativ zueinander bewegen können als dicht gepackte Bleche.

Würde die Verwendung mehrerer gestapelter EI- oder EE-Kerne anstelle eines größeren (unter Berücksichtigung der bekannten magnetischen Eigenschaften) einen wesentlichen Unterschied darstellen?

Das Stapeln von zwei Kernen (zum Beispiel), so dass sich die effektive Querschnittsfläche des Kerns verdoppelt, bringt Ihnen keinen magnetischen Vorteil (siehe Bearbeitungsabschnitt unten) gegenüber dem einzelnen Kern, daher frage ich mich nach dem Grund für die Frage. Wenn Sie die Fläche verdoppeln, halbiert sich der magnetische Widerstand, wodurch doppelt so viel Fluss erzeugt werden kann, aber er verteilt sich über dieselbe Fläche, daher bleibt die Flussdichte gleich.

Als Beispiel: Wenn ein einzelner Kern am Rande der Sättigung war, mit zwei parallel geschalteten Kernen und dem gleichen Stromfluss und der gleichen Anzahl von Windungen, befindet sich der Doppelkern am selben Sättigungspunkt. Nichts gewonnen.

Wenn Sie andererseits ein I (aus einem EI-Kernsatz) durch einen anderen „E“-Teil ersetzen, wird die Länge des Magnetfelds durch den Kern zunehmen, und dies erhöht den magnetischen Widerstand und verringert daher die Flussbedeutung, der Kern gewinnt. t so viel für die gleichen Amperewindungen sättigen.

Die Antwort ist - es hängt davon ab, wie Sie sie stapeln.

BEARBEITEN

Die Frage bezieht sich auf Transformatoren, und bei vielen Anwendungen von Transformatoren läuft Gleichstrom in den Wicklungen. Wenn DC die vorherrschende Ursache für die Sättigung ist, würde es keinen Vorteil bringen, Kerne parallel zu schalten, um bessere Sättigungswerte zu erhalten, außer wenn Sie die Anzahl der Windungen reduzieren können, da die AC-Induktivität / -Impedanz automatisch zugenommen hat, wenn die Kernfläche zugenommen hat. Wenn der Transformator andererseits spannungsgesteuert ist und die Hauptursache der Sättigung der Wechselstrom ist, verdoppelt die Verdoppelung der Fläche auch die Induktivität: -

$A_L = \dfrac{\mu_0 \mu_e}{core factor}$

Wobei der Kernfaktor die Länge des Magnetfelds geteilt durch die Kernfläche ist, verdoppelt sich also die Induktivität, wenn sich die Fläche verdoppelt. Wenn sich die Induktivität verdoppelt und der Transformator spannungsgesteuert ist, verringert sich der Strom und die Flussdichte ebenfalls, und dies kann eine Sättigung verhindern, wenn es der Wechselstrom ist, der Sättigungsprobleme verursacht.

Der mehradrige Transformator kann im Vergleich zum großen Einzelkern im Grunde mit der gleichen Flussdichte betrieben werden, da der Ferrittyp derselbe ist. Jetzt sieht der große Einzelkern eher wie eine Kugel aus als beispielsweise ein schlaksiger Transformator mit beispielsweise 4 Kernen Das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ist besser, um Wärme abzuführen als der große Einzelkern. Daher kühlt der Multicore besser, sodass Sie mehr Leistung daraus ziehen sollten, da die meisten SMPS-Transformatoren thermisch begrenzt sind. Ich unterrichte dieses Verhältnis von Oberfläche zu Volumen die Nicht-Mathematiker, indem sie sagen, es gibt keine Eskimos, die so aussehen wie ich.