تحليل النواة الكروية والنواة الرقائقية

بالمقارنة مع نوى الحديد الرقائقي، تتميز نوى الحديد الملفوفة ثلاثية الأبعاد بثلاثة تحسينات جوهرية في بنيتها: تحويل الرقائق إلى لفات؛ تغيير الترتيب المستوي لأعمدة القلب إلى ترتيب ثلاثي الأبعاد؛ وتغير شكل المقطع العرضي لأعمدة القلب من شكل متدرج إلى شكل شبه مضلع. هذا يجعل الملفوف ثلاثي الأبعاد محول ذو قلب حديديتتمتع المحولات ذات النواة الحديدية الرقائقية بخمس مزايا رئيسية مقارنة بالمحولات ذات النواة الحديدية الرقائقية.
1. توفير المواد وخفض التكاليف
يُعزى توفير المحولات ذات القلب الحديدي الملفوف ثلاثي الأبعاد للمواد مقارنةً بالمحولات ذات القلب الحديدي الرقائقي إلى بنيتها الفريدة. فمتوسط ​​طول المسارات المغناطيسية الثلاثة للقلب الحديدي الملفوف ثلاثي الأبعاد أقصر بكثير من متوسط ​​طول القلب الحديدي الرقائقي. وبالتالي، يكون وزن القلب الحديدي الملفوف ثلاثي الأبعاد أخف بكثير من وزن القلب الحديدي الرقائقي، مما يوفر المواد ويقلل التكاليف.
تحت نفس مساحة المقطع العرضي لعمود القلب، ونفس حجم ارتفاع النافذة، ونفس مسافة مركز عمود القلب، يكون وزن قلب الحديد الملفوف ثلاثي الأبعاد أخف بنسبة 20% من وزن قلب الحديد الرقائقي. وبالتالي، يوفر قلب الحديد الملفوف ثلاثي الأبعاد 20% من صفائح الفولاذ السيليكوني مقارنةً بقلب الحديد الرقائقي، مما يقلل تكلفة مواد قلب الحديد بنسبة 20%. عند معالجة صفائح الفولاذ السيليكوني لقلب الحديد الملفوف ثلاثي الأبعاد إلى مواد صفائح شبه منحرفة، تُستخدم طريقة القطع المتداخلة للقطع، لذلك لا يوجد هدر أثناء عملية القطع ولا تُهدر أي مواد. على النقيض من ذلك، أثناء معالجة صفائح الفولاذ السيليكوني ذات القلب الحديدي الرقائقي، يلزم ثقب الزوايا، وتصبح نفايات الزاوية المثقوبة نفايات، مما ينتج عنه حوالي 4% من نفايات المواد. يتخذ المقطع العرضي لأعمدة قلب الحديد الملفوف ثلاثي الأبعاد شكلًا مضلعًا، ويتراوح معامل امتلاء المقطع العرضي بين 0.95 و0.96، بينما يتخذ المقطع العرضي لأعمدة قلب الحديد الرقائقي شكلًا متدرجًا، ويتراوح معامل امتلاء المقطع العرضي بين 0.89 و0.925. وبالتالي، عند نفس مساحة المقطع العرضي، يكون متوسط ​​طول لف قلب الحديد الملفوف ثلاثي الأبعاد أقصر بنسبة 2% إلى 3%، مما يوفر استهلاك النحاس بنسبة 2% إلى 3%.
2. تحسين الأداء وتقليل الخسائر
السبب وراء تفوق المحولات ذات النواة الملفوفة ثلاثية الأبعاد على محول النواة الرقائقي ويتم تحديد تقليل الخسائر من خلال بنية قلب الجرح ثلاثي الأبعاد. وهناك جانبان محددان:
(1) نظرًا لأن وزن قلب اللف ثلاثي الأبعاد أخف بكثير من وزن القلب الرقائقي، وتحت نفس معامل المعالجة ونفس فقدان الوحدة لصفائح الفولاذ السيليكوني، فإن فقدان عدم التحميل لقلب اللف ثلاثي الأبعاد أقل بكثير ويتحسن أداؤه. يمكن التعبير عن العلاقة على النحو التالي: P0 = p0·G·K
في الصيغة:
P0 —— خسارة بدون تحميل؛ p0 —— خسارة وحدة من صفائح الفولاذ السيليكوني؛ G —— وزن القلب؛ K —— معامل العملية
(2) نظرًا لأن النواة المدلفنة ثلاثية الأبعاد تخضع لعملية التلدين أثناء التصنيع، فإن معامل العملية يتراوح بين 1.05 و1.1، بينما لا تخضع النواة الرقائقية عادةً لعملية التلدين أثناء التصنيع، ويتراوح معامل العملية بين 1.2 و1.4. باستخدام نفس مادة شريط الفولاذ السيليكوني، ونفس مساحة المقطع العرضي لعمود النواة، ونفس أبعاد ارتفاع النافذة، ونفس المسافة المركزية لعمود النواة، ينخفض ​​فقدان الحمل في محول النواة المدلفنة ثلاثية الأبعاد بنسبة 30% تقريبًا مقارنةً بالمحول ذي النواة الرقائقية، وينخفض ​​تيار الحمل بنسبة 70% إلى 80%.
3. تقليل الضوضاء
يُصنع قلب الحديد الرقائقي عن طريق تكديس صفائح فولاذ السيليكون ذات شكل معين بنمط محدد. الصفائح غير ملتصقة ببعضها البعض بإحكام، وأثناء التشغيل، تهتز بفعل القوة الكهرومغناطيسية، مما يُسبب ضوضاء عالية. على النقيض من ذلك، يُصنع قلب الحديد الملفوف ثلاثي الأبعاد عن طريق لف عدة شرائط شبه منحرفة بالتتابع. الصفائح ملتصقة ببعضها بإحكام، مما يُقلل الاهتزاز والضوضاء أثناء التشغيل. مستوى ضوضاء المحول ذي القلب الحديدي الملفوف ثلاثي الأبعاد أقل بمقدار 7 إلى 10 ديسيبل من المحول ذي القلب الحديدي الرقائقي.
4. موازنة ثلاثية الطور
نظراً لترتيب أعمدة القلب الثلاثة للمحول ذي القلب الحديدي الرقائقي بشكل مستوٍ، فإن هذا يؤدي إلى عدم اتساق أطوال المسارات المغناطيسية لهذه الأعمدة. طول المسار المغناطيسي للعمود الأوسط أقصر، بينما طول المسار المغناطيسي للعمودين الجانبيين أطول بأكثر من 20% من متوسط ​​طول المسار المغناطيسي للعمود الأوسط. ونتيجةً لذلك، تختلف تيارات عدم التحميل للأعمدة الثلاثة اختلافاً كبيراً، حيث يكون تيار عدم التحميل في العمود الأوسط أصغر، بينما يكون تيارا عدم التحميل في العمودين الجانبيين أكبر، مما يؤدي إلى اختلال التوازن ثلاثي الأطوار.
تُرتَّب الأعمدة الثلاثة الأساسية للقلب الحديدي الرقائقي ثلاثي الأبعاد على شكل مثلث متساوي الأضلاع، وأطوال المسارات المغناطيسية للأعمدة الثلاثة متساوية تمامًا وقصيرة. وتتساوي تيارات عدم التحميل للأعمدة الثلاثة، مما يحقق توازنًا ثلاثي الأطوار.