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井下高温供电电源简析

由地面仪表向井下参数监测系统提供的直流供电电压为168V,以提供足够的功率支持井下系统工作。而井下部分传感器和调理电路需+5V直流电压供电,因此本文采取具有隔离功能的反激式直流变换电路实现对井下测量电路的供电。由于井下测量单元工作于150℃的环境温度下,因此需要对井下电源进行特殊的高温设计。


反激变换器的变压器除了实现电隔离和电压匹配之外,还有储存能量的作用,因此变压器磁芯材料在反激式变换器工作中起着至关重要的作用。针对150℃高温环境设计井下高温供电电源,变压器磁芯材料的温度特性也是首要的考虑因素。因此ca88手机版厂对变压器磁芯材料有以下要求:

1、居里温度高,可在150℃温度下正常工作;

2、相对磁导率较高,可降低变压器体积和绕线匝数;

3、饱和磁感应强度较高,不易饱和。


常用的反激变换器磁芯材料主要有磁粉芯、铁氧体磁芯、纳米晶磁芯等材料,接下来通过对以上几种常用的磁性材料进行对比分析选择合适井下高温电源的高温磁性材料。


磁粉芯材料主要由铁粉或铁合金粉末(铁化合物,主要的氧化物)制备,将其原料研磨成合适大小的颗粒,然后再在颗粒外面包裹一层惰性绝缘材料使颗粒之间相互隔开,这样可以增加饱和磁感应强度,增加电阻率,减小涡流损耗,并可控制颗粒间分部间隙的大小,相当于提供了一个分散的气隙。其饱和磁感应强度戌很高,为0.5〜1.3T。由于磁粉芯材料中存在分散性气隙,温度变化对电感量影响很小,新兴的铁粉磁芯(如镍铁合金、铁娃铝合金、娃或铝)等材料,其居里温度可达到200°℃以上,热稳定性高,能够满足井下电源的温度要求。但是同样由于分散性气隙的影响,磁粉芯材料的磁导率很低,其相对磁导率&典型值为10〜550,在实现相同电感量的条件下需要更大的磁芯体积和绕线匝数,而井下参数测量单元安装在井下测量密封套筒中,空间紧张,ca88手机版电路板结构紧凑,因此磁粉芯材料不适合应用到井下高温电源中。


铁氧体材料是由氧化铁和锰、锌或镍、锌的氧化物或碳酸盐的混合物,经压实后在1000〜1500℃下烧结而成,具有很高的相对磁导率从、高的电阻率从和低的饱和磁感应强度及,其典型磁导率范围从范围大概在40〜10000,磁芯电阻率约为105Q,典型饱和磁感应强度及=0.3T。铁氧体磁芯可以在很高的频率下使用,工作频率为10kHz〜50MHz。但是其对温度变化比较敏感,而且居里温度较低,在150〜300℃,当温度超过居里温度时,铁氧体的磁性将消失。


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点击次数:  更新时间:2018-03-27 08:49:36  【打印此页】  【关闭