Распределенный зазор в ферритовых сердечниках ( E, EQ, ER, ETD, PM, PQ)

Компания TDK (Epcos) осуществляет выпуск шести конфигураций сердечников (E, EQ, ER, ETD, PM, PQ), применение которых часто актуально при разработке силовых дросселей и обратноходовых трансформаторов. На сегодняшний день введение распределенного зазора доступно для следующих типоразмеров ферритовых сердечников:

Для сердечников конфигурации E:от E42 до E100
Для сердечников конфигурации EQ:от EQ25 до EQ30
Для сердечников конфигурации ER:от ER25 до ER54
Для сердечников конфигурации ETD:от ETD29 до ETD59
Для сердечников конфигурации PM:от PM50 до PM114
Для сердечников конфигурации PQ:от PQ32 до PQ50

Выпускаемая номенклатура сердечников конфигурации Е с распределенным зазором

Типоразмер (DG- distributeg gap)	Материал	Зазор G1, приближ. мм	Воздушный зазор (G2) приближ. мм	Воздушный зазор (G3) приближ. мм	A_L [нГн]	Код заказа	Документация
E 42/21/15 DG	N87	8.3	1	0.5	96 ±10%	B66325Q0096K187	PDF
		8.2	0.8	0.4	115 ±12%	B66325Q0115H187
		8.0	0.6	0.3	147 ±12%	B66325Q0147H187
		7.9	0.4	0.2	207 ±15%	B66325Q0207L187
E 42/21/20 DG	N87	8.3	1	0.5	123 ±10%	B66329Q0123K187	PDF
		8.2	0.8	0.4	148±12%	B66329Q0148H187
		8.0	0.6	0.3	188 ±12%	B66329Q0188H187
		7.9	0.4	0.2	267 ±15%	B66329Q0267L187
E 47/20/16DG	N87	6.85	1	0.5	121 ±10%	B66383Q0121K187	PDF
		6.7	0.8	0.4	146 ±12%	B66383Q0146H187
		6.55	0.6	0.3	187 ±12%	B66383Q0187H187
		7.9	0.4	0.2	266 ±15%	B66383Q0266L187
E 55/28/21DG	N87	10.20	1	0.5	179 ±10%	B66335Q0179K187	PDF
		10.05	0.8	0.4	216 ±12%	B66335Q0216H187
		9.9	0.6	0.3	277±12%	B66335Q0277H187
		9.75	0.4	0.2	394 ±15%	B66335Q0394L187
E 55/28/25DG	N87	10.20	1	0.5	209 ±10%	B66344Q0209K187	PDF
		10.05	0.8	0.4	253 ±12%	B66344Q0253H187
		9.9	0.6	0.3	325 ±12%	B66344Q0325H187
		9.75	0.4	0.2	463±15%	B66344Q0463L187
E 65/32/27DG	N87	12.05	1	0.5	262 ±10%	B66387Q0262K187	PDF
		11.9	0.8	0.4	317±12%	B66387Q0317H187
		11.75	0.6	0.3	407±12%	B66387Q0407L187
		11.68	0.4	0.2	77 ±15%	B66387Q0477L187
E 70/33/32DG	N87	11.90	1	0.5	328 ±10%	B66371Q0328K187	PDF
		11.7	0.8	0.4	398 ±12%	B66371Q0398H187
		11.6	0.6	0.3	512 ±15%	B66371Q0512L187
		11.5	0.4	0.2	602 ±15%	B66371Q0602L187
E 80/38/20DG	N87	14.90	1	0.5	197 ±10%	B66375Q0197K187	PDF
		14.75	0.8	0.4	237 ±12%	B66375Q0237H187
		14.6	0.6	0.3	302 ±12%	B66375Q0302H187
		14.5	0.4	0.2	352 ±15%	B66375Q0352L187

Благодаря возможности изготовления достаточно широко типоразмерного ряда сердечников с распределенным зазором компания TDK (Epcos) представила на рынке ферритов оптимальное экономичное решение с акцентом на уменьшение размеров.

Преимущества введения воздушных распределенных зазоров:

Значительный рост удельной мощности
Снижение до 70% потерь от рассеяния электромагнитного поля
Позволяет использовать большую площадь обмотки за счет уменьшения потока рассеяния
Низкие потери в обмотке в сравнении с использованием одного большого воздушного зазора
Уменьшение размеров (на один типоразмер) сердечника засчет низких потерь в обмотке, например: E 65 → E 55 или ETD 59 → ETD 54
Экономичное использование меди

Техническое обоснование

Воздушный зазор увеличивает магнитное сопротивление в магнитной цепи. Наклон петли гистерезиса в координатах B-H уменьшается. Насыщение в таком случае происходит только при более высоких уровнях напряженности магнитного поля. Кроме того, введение воздушного зазора требуется для увеличения удельной мощности, а также позволяет уменьшить зависимость индуктивности от магнитной проницаемости µ материала.

Однако, чем больше воздушный зазор, тем выше поток рассеяния, который распространяется вокруг него, например, в область медной обмотки. Данное явление приводит к увеличению потерь(например, потерь в меди).

TDK (EPCOS) предлагает техническое решение, разработанное специально для того, чтобы значительно уменьшить эффект рассеяния потока и снизить вклад электромагнитного излучения и нагрева.

Моделирование на примере сердечника E 55/28/25

Основное преимущество введения нескольких зазоров с отличающимися размерами и местоположением заключается в изменении уровня потерь в прилегающей обмотке. Значимость данного эффекта зависит от потока рассеяния, попадающего в обмотку. Величина суммарного зазора остается неизменной, отличия наблюдаются только для положения и размера каждого из зазоров в рассматриваемом сердечнике. Среднее значение квадрата магнитной индукции в обмотке используется для сравнения результатов, поскольку они позволяют оценить наличие вихревых токов, приводящих к потерям и нагреву согласно выражению P = R × I².

Выводы

Сопоставление результатов моделирования с одним большим воздушным зазором и несколькими небольшими распределенными зазорами показывает следующее:

- Среднее значение квадрата индукции B²_сред., соответствующее потерям в обмотке, снижается с увеличением числа зазоров меньшего размера
- Введение равномерно распределенных (одинаковых по размеру) и разделенных друг от друга зазоров является более эффективным по сравнению с неравномерным распределением
- Лучшее соотношение цена/эксплуатационные характеристики соблюдается при использовании трех равномерно распределенных зазоров

Сердечники Epcos с распределенным зазором изготавливаются с немагнитными разделителями (прокладками), вклеенными между половинками ферритов. Значение параметра A_L является основным для сердечников с распределёнными воздушными зазорами.