Nanokrystaliczne materiały magnetyczne w rozwiązaniach dla

Transkrypt

Nanokrystaliczne
materiały magnetyczne
w rozwiązaniach dla
zielonej energii
Krzysztof Kardach
Mariusz Kaczor ([email protected])
Contrans TI, www.contrans.pl
2013-03-Automaticon 2013
ul. Polanowicka 66, 51-180 Wrocław, tel. 071/325-26-21...24, fax 071/325-44-39, e-mail: [email protected], http://www.contrans.pl
März 13
Seite 1
Plan prezentacji
 O „zielonej” energii …
 Nanokrystaliczne materiały – co to takiego?
 Co zyskujemy, co możemy stracić – porównanie





materiałów
Własności
Formy i elementy
Skąd i jak
Może inne elementy krystaliczne?
Może jeszcze inne elementy?
März 13
Seite 2
Kilka faktów
Zajmujemy się dystrybucją podzespołów
elektronicznych
półprzewodniki -Texas Instruments,
Supertex Inc.,
rdzenie ferrytowe i nanokrystaliczne,
karkasy - Ferroxcube, Weisser,
Vacuumschmelze
Złącza: - ILME, Adels Contact, ERNI
Prowadzimy sprzedaż online - usługa
sprzedaży online Contrans PRESTO
kierowana jest m.in. do klientów
indywidualnych
kupuj online!
März 13
Seite 3
Introduction
 Energy harvesting is the process by which energy is captured
and stored
 “conversion of ambient energy into usable electrical energy”,
also known as energy scavenging and power harvesting
 Battery replacement is impractical, costly, or dangerous such as
implants, remote locations, etc.
Energy Sources
• vibration
• thermal
• solar
• RF
Energy Storage
Battery/super cap
Harvester
Power
Management
Energy Harvest Module
4
März 13
Seite 4
Vibration and Thermal Energy Harvesting
Piezoelectric
Electrostatic
Electromagnetic
Overlap Area (A)
Vibration
energy
• Piezoelectric material
(AlN,or PZT) converts
mechanical strain into
electrical energy.
• Vibration ->motion • Vibration -> motion
of oscillating mass
of magnetic field;
• Current flows in the
• Vary A, d or  0
static copper coil;
A
C
0
d
Q = CV
Seebeck Effect
DT drives heat flow
Thermal
energy
Nature 413, Oct. 2001
Thermocouple
Thermopiles
- thermally in parallel
- electrically in serial
Electrons and holes flow
in N-type and P-type
semiconductor materials
Electrical energy
V = a(-DT)
5
März 13
Seite 5
RF and Solar Energy Harvesting
RF
energy
Power output: ~ E2/Zo
E is the electric field, V/m
Zo is the radiation resistance of free space (377 Ohms)
Example: E = 1 V/m, yield 0.26 uW/cm2
Need large collection area or close to transmitter
Solar
energy
Photovoltaic cells
~ 100mW/cm^2 in bright sun
~ 100 uW/cm^2 in illuminated office
Energy conversion efficiency 10% ~20%
Active developing area to improve efficiency
6
6
März 13
Seite 6
Other Energy Harvesting Technology
Chemistry
difference
In soil and trees
Voltree (10s to 100s of µW)
TI’s MSP430 demo module
Using fruits as power source
http://www.youtube.com/watch?v=ZxGZIiyyxrM
7
März 13
Seite 7
Energy Harvesting Sources
Energy Source
Characteristics
Efficiency
Harvested Power
100 mW/cm2
Outdoor
Light
10~24%
100 µW/cm2
Indoor
Thermal
Human
~0.1%
60 µW/cm2
Industrial
~3%
~1-10 mW/cm2
~4 µW/cm3
~Hz–human
Vibration
25~50%
~kHz–machines
~800 µW/cm3
GSM 900 MHz
0.1 µW/cm2
RF
~50%
0.001 µW/cm2
WiFi
Seiko watch
~5uW
Holst Center
~40uW
2 channel EEG
~1mW
AdaptivEnergy
~10mW
Elastometer
~800mW
BigBelly
~40W
~30mm
1uW
10uW
100uW
1mW
10mW
100mW
1W+
8
März 13
Seite 8
Solar Applications Block Diagram (Generic)
Key Reference Designs
•
•
•
•
•
TMDSHVSOLARPEXPKIT
TMDSHVSOLARCEXPKIT
TMDSHVMPPTKIT
TMDSHV1PHINVKIT
Arc Detection Eval Board
Key Processors
C2000 MCU’s
* High Performance 32 Bit Fixed
and floating point processors
with integrated analog
peripherals for power stage
control
* SW and HW Libraries available
for all customer opportunities
Key ADCs/DACs
Arc Detection Front End
SM73307
SM73308
Key Power Management
Key Interface/Connectivity
• TI FET / GaN Drivers – Customer
/ Application Specific
• UCD27242 for Optimizer
applications
• Isolation Devices for Ethernet, USB
and CAN
• RS232 / 485 Drivers
• RF Chipsets
9
März 13
Seite 9
Solar Explorer Development Kit
DC-DC Sepic Batt Chg MPPT
Piccolo F28035/F28M35
Panel Current &
Voltage Fdbk
Boost Voltage
Fdbk
BS7
DC-DC Buck Boost Panel EMU
Terminal
Connection to
Battery
Panel Output
Voltage &
Current
Input Voltage
Feedback
Power From
DC Power
Entry Macro
PWM-4A
BS1
PWM-1A
PWM-2B
PWM-1B
Inductor
Current
Panel
Input
PWM-2A
1 Ph Inverter
DC-DC 1ph Boost MPPT
Panel Current &
Voltage Fdbk
BS3
Panel Emulator is Controlled by F28027
C2000 MCU
CPU
32 bit
CAN
UART
I2C
HOST
Boost Voltage
Fdbk
PWM-1
PWM-2
PWM-3
PWM-4
1
BS4
BS5
Inverter DC
Bus Fdbk
PWM-1A
PWM-3A
PWM-2A
Switch
Current
A
PWM-1B
B
PWM-2B
Voltage
sensing
A
Phase
Current
Feedback
B
A
B
A
B
2
Specifications
3
4
ADC
CAP-1
5
 50W Input / Output Max
 Up to 20V DC Input
16
12 bit
QEP
3
3
Vref
 36VDC and/or 24VAC Output
 Grid-Tie Capable
 Ethernet Communications enabled on
TMDSSLRCEXPKIT
Part #: TMDSSLRCECPKIT
Price: $575
Part #: TMDSSLRPEXPKIT
Price: $425
Power Stages
• DC/DC Buck Boost for Panel
Emulator
• DC/DC SEPIC for Battery
Charging and MPPT
• DC/DC 1Phase Boost for MPPT
• 1 Phase DC/AC Inverter
Applications: Solar development, off-grid applications, thin clients, teaching tool, solar streetlights
10
März 13
Seite 10
Arc Detection
Principle Block Diagram
SM73201
DC Power Line
SM73307
SM73308
C2000
DSP
Multi-band
Dynamic
Filtering
Electrical Parameters
SM73201-ARC-EV
String current
Multi-string Option
DC Bus Voltage
Arc Detection Time
15A
Yes
1000V (3000 V iso)
<150 ms
The arc detection signal can be
used in various configurations to
trigger the shut-down of the
affected module or string:
-Electro-mechanical string shut
down
- Inverter based shut-down
11
März 13
Seite 11
TI Solutions for Smart Grid Infrastructure
(Large Factories)
Sub
Distribution
Substation
Control
(Medium Factories)
Transmission Substation
(Residential)
Gateway Intelligent
Control
Power
Protectionprotection in
usecs
Terminal unitsmonitor/control
Modem/Other for
engn. or vendor
access
Low Voltage
Analytics –
Power analytics
and advanced
metrology
Medium Voltage
Analytics – Power
analytics and advanced
metrology
Concentrator Collect/send data
to group of Smart
meters
Smart Meter Measure and send
usage data.
Enable/disable
power.
Control energy
consumption.
Solar/Wind
Turbines
Management PLC, power analytics,
control
12
März 13
Seite 12
Co to nanomateriały?
Nanomateriałem nazywa się substancję polikrystaliczną, złożoną z ziaren o wielkości nie
przekraczającej 100 nanometrów (nm). Wielkością tą może być średnica ziarna bądź też
grubość warstw wytworzonych lub naniesionych na podłożu.
Granica wielkości nanomateriałów jest różna dla materiałów o różnych właściwościach
użytkowych i na ogół wiąże się z pojawieniem nowych jakościowo właściwości po jej
przekroczeniu.
Nanokryształami mogą być czyste metale, ich stopy, ceramika, szkła.
Podział nanomateriałów:
Nanomateriały
Zero-wymiarowe (punktowe)
jednolub dwuwymiarowe
trójwymiarowe
(nanokrystaliczne)
materiały nieheterogeniczne,
zbudowane z osnowy, w której
rozmieszczone są cząstki o
wymiarach nanometrów
np. warstwy o grubości
nanometrów typu jednolub wielo-fazowego
złożone z krystalicznych
ziaren i klasterów
odpowiednich faz o
wymiarach rzędu
13
nanometrów
http://zasoby.open.agh.edu.pl/~11sashot/strona.php?t=pm&v
März 13
Seite 13
Zastosowania nanomateriałów - 1
• Nano chipy komputerowe będą tak małe, że
w jednym ziarnku piasku będzie moc
obliczeniowa 100 dzisiejszych stacji
roboczych.
• Można zastąpić przeciwpancerne pociski z
rdzeniem z ubogiego uranu pociskami z
wolframu nanokrystalicznego. Mają one
podobne właściwości samowyostrzania i
poślizgu na granicach ziaren, co ułatwia
penetrację pancerza wozu bojowego.
Bolesław JURKOWSKI
„NANOTECHNOLOGIA I NANOMATERIAŁY”
14
März 13
Seite 14
 Nanopianki
Mają unikalne właściwości termoizolacyjne.
Nanopianka węglowa odkryta w 2004r. jest
krystaliczną odmianą węgla otrzymaną poprzez
naświetlanie laserem w temp. 10 000 C. Uważa się ją
za jedną z postaci alotropowych węgla.
W przeciwieństwie do pozostałych odmian jest
przyciągana przez magnes.
Bolesław JURKOWSKI
15
März 13
Seite 15
Nanopianka węglowa jest widoczna w badaniu NMR, może znaleźć
zastosowanie jako środek kontrastujący przy badaniach obrazowych mózgu.
Jej właściwości termiczne
powodują, że po naświetleniu
promieniowaniem
podczerwonym komórki
nowotworu ulegałyby
przegrzaniu.
Bolesław JURKOWSKI
16
März 13
Seite 16
Aby ograniczyć wypalanie końcówek świec w silnikach spalinowych
można je zrobić, np. z fulerenów. Wtedy dają one energię wyładowania
o gęstości rzędu 1kJ/mm2.
Bolesław JURKOWSKI
17
März 13
Seite 17
Fosfor nanokrystaliczny pozwala tworzyć mniejsze i jaśniejsze elementy na
ekranach telewizorów i monitorów. Ważne to jest dla telewizji cyfrowej
wysokiej rozdzielczości i przemysłu komputerowego
„NANOTECHNOLOGIA I NANOMATERIAI
NANOMATERIAŁY” Bolesław JURKOWSKI
18
März 13
Seite 18
To samo dotyczy magnesów z nanokrystalicznych metali ziem
rzadkich. Zrobione z nich elementy wykonawcze urządzeń mogą
być efektywniejsze i mniejsze od tradycyjnych.
Bolesław JURKOWSKI
19
März 13
Seite 19
VAC inductive components for
Drives, Wind and Solar Inverters
Based on the presentation of
Frank Truetsch, January 2012
Elementy do napędów oraz inwerterów solarnych i wiatrowych
 dławiki skompensowane
 czujniki prądowe
 „DI“ Sensors (sensory
różnicowoprądowe)

transformatory sterujące

transformatory mocy
 rdzenie do tłumienia
zakłóceń
crystalline
nanocrystalline
amorphous
Þ H.
NiFe,
Mumetal...
Fe based (~ 70 %)
Vitroperm
Co based (~ 70 %),
Vitrovac 6025
Szybka krystalizacja taśmy materiału amorficznego
melting furnace
induction coil
liquid metal
1300°C 500kg
ceramic nozzle
cooling / quenching rate:
1.000.000 Kelvin/s
casting wheel
10°C
amorphous metallic strip,
17 - 25 µm
speed: 100 km/h (60 mph)
Czym jest materiał nanokrystaliczny - VITROPERM?
TEM - Micrograph
nano grain
α-Fe80Si20
D ~ 10 nm
grain
boundary
(amorphous
FeNbB)
Fe 73.5 (Cu Nb)4 (Si B)22,5
Materiały do dławików skompensowanych - Common Mode Chokes(CMC)
Nanocrystalline
Material
®
Ferrite
(VITROPERM )
Material base
Coercivity Hc [A/m]
Losses PFe,ty p. [W/kg]
100 kHz, 300mT, 100°C
 70% Fe
MnZn
<3
5....60 (....2000)
80
240
> 1.2
< 0.48
4000....200 000
10....10 000 (20 000)
Saturation flux density
Bs [T]
Initial permeability µi
Saturation magnetostriction
s
Max. operating temp. Top
-8
-6
µ>10000: 10 ...10
-6
µ<10000: < 810
150°C
-6
10 ....2×10
-5
< 120°C
VITROPERM: wysoka przenikalność µ w całym zakresie
częstotliwości
100 000
permeability |µ|
VITROPERM®
10 000
1
f
(eddy current)
typical Mn-Zn ferrite
1
f
1 000
(gyromagnetic)
100
10
0.001
0.01
0.1
1
10
100
1000
frequency [MHz]
VITROPERM:
wysoka stabilność termiczna >> łatwa budowa filtrów
30000
f=100 kHz
f=100 kHz
high initial permeability
typical MnZn ferrites
nanocrystalline
VITROPERM
20000
25%
high permeability
permeability µ
50%
low initial permeability
0%
low permeability
10000
-25%
nanocrystalline
VITROPERM
typical ferrites
-50%
0
-40
-20
0
20
40
60
Temperature [°C]
80
100
120
-40 -20
0
20
40
60
relative change of permeability µ (T) / µ (25°C)
75%
-75%
80 100 120
Temperature [°C]
VITROPERM:
wysoka stabilność termiczna >> wysoka niezawodność
RM?
insertion loss (choke) aE [dB]
(50 Ohm-System)
50
CMC (6A)
40
30
20
VP-CMC, RT
10
VP-CMC, +100°C
0
1
10
100
1000
10000
100000
frequency [kHz]
VITROPERM:
aE – tłumienność bardzo
stabilna w szerokim
zakresie indukcji
ferrite:
aE – spada znacząco przy
wysokiej B
VITROPERM:
najwyższa indukcja nasycenia (Bs)
wysokie temperatury pracy
1,4
Nanocrystalline
(VITROPERM)
1,2
1
0,8
Amorphous
Co 68 Fe 4 (MoSiB)
VITROVAC
0,6
28
Mn-Zn-Ferrite
N67
T38
0,4
0,2
0
0
100
200
300
400
500
600
700
Temperature, T [°C]
Projektowanie cewek
skompensowanych z VITROPERM
12000
4A-CMC
10000
9 mH
Dobry sposób: porównaj
L, aE lub Z dla f = 100 kHz
6000
VP: L(100kHz)=2 mH
4000
1.6 mH
2000
0
0.001
Ferrite: L(100kHz)=1.6 mH
0.01
0.1
1
45
4A-CMC
frequency [MHz]
40
35
insertion loss aE [dB]
50W-System
L [µH]
8000
VP: L(100kHz)=2 mH
30
25
20
Ferrite: L(100kHz)=1.6 mH
15
frequency range
of applications
10
5
0
0.001
0.01
0.1
1
frequency [MHz]
10
VITROPERM - nadzwyczajne parametry w kompaktowej obudowie
60
ferrite
VITROPERM
25x15x10 mm, N = 26
16x10x6 mm, N =18
50 Ohm system
50
40
30
20
10
0
0.001
0.01
0.1
1
10
100
frequency [MHz]
Jak nawijać (cewki  ) (1):
CW  1.1 pF
CW  2.5 pF
connections: 1.5 cm
connections: 5 cm
(crammed in housing)
40
50 Ohm-System
aE [dB]
30
VP500F / 20µm
3.35×2.1×3.8mm3
µi=40000
12 turns
connections 1.5cm:
CW=1.1pF
20
connections 5cm (crammed in housing):
CW=2.5pF
10
0
0.01
0.1
1
10
100
1000
Frequenz [MHz]
Jak nawijać (2)
minimalizować pojemność uzwojenia CW
 Unikać nawijania równoległego i licy w.cz.
W622 (VP 500F, 25×20×10 mm³, µ=70000)
30 turns, L(10kHz)=20 mH, I=6A (1phase)
40
1×1.12mm
CW =25pF
30
30
2×0.8mm
CW =38pF
20
10
0
0.001
0.01
0.1
frequency [MHz]
1
10
insertion loss aE [dB] (50 Ohm-system)
insertion loss aE [dB] (50 Ohm-system)
50
W424 (VP 500F, 40×25×15 mm³, µ=100000)
4 turns, L(10kHz)=1.5 mH, I=40A (3 phase)
1×2.5mm
CW =4.5pF
20
10
100
48×0.4mm
CW =15pF
0
0.001
0.01
0.1
1
10
frequency [MHz]
100
Optymalizacja uzwojenia dla wysokich częstotliwości
HF optimized winding design
Cw=4pF
insertion loss (choke) aE [dB]
(50 Ohm-System)
50
40
16dB
30
20
simple winding design
CW=21pF
10
0
0.001
CMC (1 phase),
W622 (VITROPERM 500F, 25×20×10mm³) / 2x28 turns (0.71mm / AWG 21)
distance between windings: 5mm
0.01
0.1
1
10
100
frequency [MHz]
Podstawowa zasada I-stopniowego filtra
przeciwzakłóceniowego – pomysł:
Optymalizacja wielostopniowego filtra EMC przed redukcję stopni z
użyciem dławików skompensowanych z rdzeniem z VITROPERM®
2-stage EMI Filter
Low frequency Stage
High frequency Stage
Optimized 1-stage
EMI-Filter
realizacja:
Comparison
2 ferrite
stages
<-->
1 VP
stage
Comparison
ferrite
stages
<-->
VP
stage
Comparison
22 ferrite
stages
<-->
11 VP
stage
60 60
60
EPCOS
EPCOST65
T65// R25
R25 (25.3×14.8×20mm³),
(25.3×14.8×20mm³), 2×22
2×22 turns
turns (1.12mm),
(1.12mm), Top(Ta=60°C,
Top(Ta=60°C, Ieff=9A,"u")=120°C
Ieff=9A,"u")=120°C
EPCOS
T65
/
R25
(25.3×14.8×20mm³),
2×22
turns
(1.12mm),
Top(Ta=60°C,
Ieff=9A,"u")=120°C
EPCOS T65 / R22.1 (22.1×13.7×6.35mm³), 2×15 turns (1mm), Top(Ta=60°C, Ieff=9A,"u")=121°C
EPCOS T65
/ R22.1
(22.1×13.7×6.35mm³),
turns
(1mm), Top(Ta=60°C,
Ieff=9A,"u")=121°C
VP500F:
W267
(25×16×10mm³),
2×20 turns 2×15
(1mm),
Top(Ta=60°C,
Ieff=9A,"u")=129°C
2 ferrite CMC
N = 74
mFe = 40 g
mCu = 30,9 g
insertion
aEE [dB]
loss a
[dB]
insertion loss
1 VITROPERM
50 50
Ohm-System
50Ohm-System
Ohm-System
N = 40
404040
mFe = 17 g
mCu = 11,9 g
20 20
20
0 00
0.001
0.001
0.001
0.01
0.01
0.01
0.10.1
0.1
1 11
10 10
10
100100
100
frequency
[MHz]
frequency
[MHz]
frequency
[MHz]
Rdzenie z nanokrystalicznego VITROPERM
Pełny zakres rdzeni wykonywanych ze zwijanej taśmy
- „własny“ materiał, samodzielnie opracowany
- zakres wymiarów 2 mm – 600 mm
- zakres masy rdzenia 0.05 g do ~ > 50 kg
- pokrycie epoksydowe, obudowy z tw. Sztucznych, inne pokrycia
- toroidalne, owalne i kwadratowe
- rdzenie cięte i ze szczeliną na żądanie
- standardowe produkty odpowiadają
większości zastosowań
-- projekty na specjalne zamówienie
Dławiki skompensowane (zgodnie z EN 50178, UL 1446) – dla napięć
zmiennych (AC)
1-phase CMCs
low-profile, upright
U = 300/600/1000 V
I = 1 … 85 A
3-phase CMCs
U = 300/600/1000 V
I = 3 … 110 A
4-fold CMCs (3+N)
low-profile
U = 300/600/1000 V
I = 10 … 40 A
Dławiki skompensowane (zgodnie z EN 50178, UL 1446) – dla napięć
stałych (AC) – np. inwertery solarne
Concept A
1-phase CMCs
U = 600/1000 V
Concept B
4-fold CMCs (2 strings)
6-fold CMCs (3 strings)
U = 600/1000 V
Concept C
2+1 or 3+1 CMCs
(for 2 or 3 DC strings)
U = 600/1000 V
Dławiki skompensowane - wykonania specjalne
Silnoprądowe do
dużych inwerterów
(>> 100 kVA)
I = 100 … 1000 A
Rdzenie złożone z
kilku rdzeni w roli
dużego rdzenia do
dławika z 1 zwojem
Rdzenie
- toroidalne
- cięte i ze szczeliną
Unikalne cechy rdzenie skompensowanych z VITROPERMu
 Wysoka impedancja/ wysoka indukcyjność przy małej liczbie zwojów:
- rezystancja szeregowa DCR (RCu) zredukowana o 40% względem ferrytu >> wyższa sprawność
- dławiki silnoprądowe (>= 100 A) o dobrej sprawności
- atrakcyjne cenowo względem ferrytu (mniej miedzi, mniejsze wymiary).
 Znakomite własności termiczne:
- dobre do pracy w wysokich temperaturach otoczenia, np. 70°C (wykonano projekty do 85°C)
- parametry są stabilne termicznie (Bs, µ etc) >> stabilna praca
- dobre „starzenie się” materiału nanokrystalicznego >> niezawodność, gwarancja
 zgodne z UL
UL1446 i UL94 (nowe serie)
 zgodne z EN50178
świetne w zastosowania po stronie AC (sieciowej) i DC (panele) inwertera solarnego
 dławiki, czujniki prądowe i inne elementy (transformatory mocy) od jednego dostawcy
Example:
CMC 22A, 1.7mH
50
Simul. K25442_1: Core Ferroxcube 3E5, 80°C (42×26×18mm³), 2×11 turns (2.5mm), L(10kHz)=2.1mH, L(100kHz)=1.6mH, Top(Ta=85°C, Ieff=22A,"u")=111°C
45
Simul. K25443_1: Core W422 (40×32×15mm³), 2×12 turns (2.24mm), L(10kHz)=7mH, L(100kHz)=1.6mH, Top(Ta=85°C, Ieff=22A,"u")=119°C
Simul. K25443_2A: Core W423 (30×20×10mm³), 2×8 turns (2mm), L(10kHz)=4.2mH, L(100kHz)=0.95mH, Top(Ta=85°C, Ieff=22A,"u")=124°C
40
35
50 Ohm-System
30
25
20
15
10
5
0
0.001
0.01
02.09.2008
KB-E IA, J. Beichler
Filename: SMA_22A_17mH_K25443 (3).xls
0.1
1
10
100
frequency [MHz]
Przykład: dławik 22A, 1.7 mH CMC jednofazowy
estimated component size (wxdxh in mm3):
estimated component volume (cm3)
Rcu (mOhm)
copper, for all windings (g)
copper cost @ 6.50 EUR/kg Cu (EUR)
relative cost
EMI performance
Original ferrite a) W422 b) W423
60 x 36 x 57
56x31x54 44x24x43
123,1
93,7
45,4
2,83
3,36
2,29
77,3
59,6
28,3
0,50
0,38
0,18
100%
110%
80 - 90%
0
++
0
Przykład:
Zamiana dławika ferrytowego na (mniejszy, tańszy)
VITROPERM.
Projekt:
Inwerter 3-fazowy
(dławik 3+1, strona DC)
-(dławik 4-sekcyjny CMC, strona AC)
Broszura i Sample Kit
CMC Sample Kit
- zawiera 24 dławiki (1- , 3- i 4-fazowe)
- elementy w plastikowych obudowach z laserowo
naniesionymi oznaczeniami
- Cena: 200 EUR (via Distribution)
Sample Kit z rdzeniami
Core Sample Kit
- zawiera 55 rdzeni nanokrystalicznych
- 21 różnych typów rdzeni
- Cena: 100 EUR (via Distribution)
Sensory prądowe (ze sprzężeniem zwrotnym)
Czujniki prądowe
do głównej żyły prądowej, do pomiaru prądu
- Opatentowany czujnik z miękkim magnetykiem.
- Zasilanie + 5 V lub +/- 12 … 15 V
- Wyjście napięciowe lub prądowe
- Zgodne z UL508
- ekonomiczne
- precyzyjne,
- minimalny offset
- pomijalny szum na wyjściu
- Stabilne termicznie własności
- Wysoka stabilność długoterminowa
- krótki czas narostu sygnału
- szerokopasmowy
DI – czujniki
prądów
różnicowych
Compensated Current Sensors (closed loop) with
ZasadaElectronics
działania
Internal
(Selection of Standard Types)
Prąd pierwotny Ip jest sprzężony magnetycznie z
prądem kompensującym za pośrednictwem
magnetyka miękkiego. Strumień magnetyczny jest
mierzony przez detektor pola magnetycznego i
regulowany do 0 przez moduł elektroniczny, który
wytwarza prąd Is w uzwojeniu kompensującym.
Prąd Is jest proporcjonalny do Ip
VITROVAC ® core
Coil
Opatentowany detektor pola magnetycznego
Zasada działania
primary conductor
Ip
buffer
+
Ls
I
U
Rs
PWMamplifier
Lp
compensation coil
differential
amplifier
Lk
Rm
out
-
Field probe drive
magnetic field probe
only at voltage
output sensors
Temperature Dependence of Offset
Porównanie czujników prądowych
z detektorem z materiału VITROVAC
i urządzeń z czujnikiem Halla
I0 [A]
0,5
0,4
0,3
typical current sensor with Hall probe
0,2
various current sensors with
amorphous metallic magnetic field probe
0,1
0
-40
-20
0
-0,1
20
40
60
80
100
120
T [°C]
-0,2
I rms = 50 A i I max. = + 150 A w małej obudowie
• wyjście napięciowe
• +5 V – pojedyncze napięcie zasilania
24 mm
• dostępna obudowa Paste-to-Pin
22,2 mm
I rms = 700 A i I max. = + 1250 A w malej obudowie
• wyjście prądowe
56 mm
• zasilanie + 15 V
56 mm
Czujniki różnicowoprądowe
Co to takiego?
Detektory prądu resztkowego -Residual Current Monitoring
Units (RCMUs) – wyposażone w czujniki prądowe czułe na
prąd stały i zmienny stosowane są w inwerterach solarnych.
Służą detekcji prądu upływowego całego systemu do
uziemienia. W razie wykrycia upływu, który może być
niebezpieczny dla człowieka, system musi odłączyć się od
sieci energetycznej. Prąd taki ma składniki stałe i zmienne
dlatego stosuje się tu czujniki czułe na oba składniki prądu.
Sercem takiego czujnika jest czujnik róźnicowoprądowy (DI
sensor), którego sygnał wejściowy jest monitorowany przez
układu nadzorujące pracę inwertera.
Funkcje
 Czujnik różnicowoprądowy musi detekować prąd
zmienny i stały od wartości 30mA
 Czujniki różnicowoprądowe VAC to ekranowane
detektory z pętlą sprzężenia zwrotnego. Czujniki VAC to
ekranowane sondy pola magnetycznego umieszczone w
zamkniętym obwodzie magnetycznym. Sonda umieszczona
jest w oknie magnetowodu, działa z częstotliwością
300kHz.
Funkcje, zalety
• zamknięty obwód magnetyczny z sondą magnetyczną >>
najwyższa precyzja
• zakres prądu różnicowego – typowo 30 do 300mA
• prąd pełnego obciążenia – do 50A
• pojedyncze napięcie zasilania +5 V
• wyjście napięciowe
• automatyczny degausising rdzenia redukuje offset
• autodiagnostyka
• precyzja 1.5%
• najmniejszy dryft temperaturowy, najwyższa stabilność
długoterminowa
• ekranowanie
• zakres pomiarowy: od DC (0 Hz) do 10kHz
• ekonomiczne
Dostępne wykonania
• wykonania z oknem
• wykonania z wbudowanym przewodem, opcjonalnie z
testowym uzwojeniem
• wersje aktywne z wbudowanym modułem
• wersje pasywne pracują z zewnętrzną elektroniką
Czujniki prądowe w aplikacjach przemysłowych - broszury
Transformatory
Transformatory
sterujące do
stopni IGBT
Przekładniki prądowe
dla energetyki i
zastosowań
silnikowych
Rdzenie
nanokrystalicznie do
transformatorów
dużej mocy (kW)
- niskie straty
- wysoka indukcja
Transformers
Cięte rdzenie nanokrystaliczne
- prostokątne, owalne, toroidalne
Transformatory dużych mocy
(kW)
- średnia częstotliwość pracy(
do100 kHz)
- małe straty
- małe wymiary
Unikalne cechy materiału VITROPERM w transformatorach mocy:
 VITROPERM ma indukcję nasycenia do 1.2 T
 Świetne do przetwornic push-pull i rezonansowych
 Niskie straty, porównywalne z najlepszymi ferrytami
 Mniejsze wymiary, niższa masa
 wysoka temperatura pracy (120 °C) i wysoka temperatura otoczenia (np. 85°C)
 stabilne parametry, niska zależność termiczna parametrów
 prawie zerowa magnetostrykcja >>> brak dźwięku , brak udarów mechanicznych
Rdzenie do dławików przeciwzakłóceniowych
Szeroki wybór standardowych
modeli wykonanych z:
VITROVAC 6025Z – materiał amorficzny
VITROPERM 500Z – materiał nanokrystaliczny
Rdzenie do dławików przeciwzakłóceniowych
Thinking Electronic Industrial Co. Ltd zabezpieczenia przeciwprzepięciowe
Gazowe wyładowcze ochronniki
przepięciowe
• -GJQ2R, 2-elektrodowe, dyskowe, fi 20mm x
5.5mm, do 60kA, 600-1100V
• GD52R, 2-elektrodowe, radialne, fi 5.5mm x
6mm, do 5kA, 70-3600V
• GQF3R, 3-elektrodowe, dyskowe, fi 5mm x 7mm,
do 15kA, 70-1100V
Warystory metalowo-tlenkowe
• TVA, blokowe, 25-60mm, 25-80kA
• TVM, TVM-B, TVM-C (automotive), SMT, 04024032
63
März 13
Seite 63
Ferroxcube – rdzenie ferrytowe
przetwarzanie mocy
ochrona
przeciwzakłóceniowa
filtracja sygnałów
technika radiowa
März 13
Seite 64
Złącza i obudowy dla automatyki
obudowy na szynę
złącza THT i SMT,
sygnałowe i
systemowe do szaf
płyty bazowe
(backplanes)
März 13
Seite 65
Złącza przemysłowe
złącza skręcane i zaciskane
obudowy z tworzyw
sztucznych i metalowe
hermetyczne, kodowane
kolorem
naścienne, na kabel
przepusty i prowadnice do
kabli
März 13
Seite 66
Pytania?
März 13
Seite 67
Dziękujemy za uwagę
i
zapraszamy do
współpracy
März 13
Seite 68

Nanokrystaliczne materiały magnetyczne w rozwiązaniach dla

Transkrypt

Podobne dokumenty