Ядрата на трансформатора осигуряват ефективно магнитно свързване между намотките. Научете всичко за типовете трансформаторни сърцевини, как са конструирани и какво правят.
Ядрото на трансформатора е структура от тънки ламинирани листове от черен метал (най-често силициева стомана), подредени заедно, около които са увити първичната и вторичната намотка на трансформатора.
Части от ядрото
Ядрото на трансформатора е структура от тънки ламинирани листове от черен метал (най-често силициева стомана), подредени заедно, около които са увити първичната и вторичната намотка на трансформатора.
Крайници
В горния пример крайниците на сърцевината са вертикалните секции, около които са оформени намотките. Крайниците също могат да бъдат разположени от външната страна на най-външните намотки в случай на някои конструкции на сърцевината. Крайниците на сърцевината на трансформатора също могат да бъдат посочени като крака.
иго
Яремът е хоризонталната част на сърцевината, която свързва крайниците заедно. Яремът и крайниците образуват път за свободно протичане на магнитния поток.
Функция на ядрото на трансформатора
Ядрото на трансформатора осигурява ефективно магнитно свързване между намотките, улеснявайки преноса на електрическа енергия от първичната към вторичната страна.
Когато имате две намотки от тел една до друга и прекарате електрически ток през една от тях, във втората намотка се индуцира електромагнитно поле, което може да бъде представено от няколко симетрични линии с посока, излъчвана от северния към южния полюс – наречени линии на потока. Само с намотките пътят на потока ще бъде нефокусиран и плътността на потока ще бъде ниска.
Добавянето на желязна сърцевина вътре в намотките фокусира и увеличава потока, за да направи по-ефективен пренос на енергия от първична към вторична. Това е така, защото пропускливостта на желязото е много по-висока от тази на въздуха. Ако си представим електромагнитния поток като куп коли, които се движат от едно място на друго, увиването на намотка около желязно ядро е като замяната на криволичещ черен път с междущатска магистрала. Много по-ефективно е.
Тип материал на ядрото
Най-ранните трансформаторни сърцевини са използвали твърдо желязо, но методите са разработени през годините за рафиниране на сурова желязна руда в по-пропускливи материали като силиконова стомана, която днес се използва за конструкции на трансформаторни сърцевини поради по-голямата си пропускливост. Също така, използването на много плътно опаковани ламинирани листове намалява проблемите с циркулиращите токове и прегряването, причинено от дизайна на здравата желязна сърцевина. Допълнителни подобрения в дизайна на сърцевината се правят чрез студено валцуване, отгряване и използване на зърнеста стомана.
1. Студено валцуване
Силициевата стомана е по-мек метал. Студено валцуваната силиконова стомана ще повиши нейната здравина, правейки я по-издръжлива при сглобяване на сърцевината и намотките заедно.
2.Отгряване
Процесът на отгряване включва нагряване на стоманената сърцевина до висока температура за отстраняване на примесите. Този процес ще увеличи мекотата и пластичността на метала.
3.Зърнесто ориентирана стомана
Силиконовата стомана вече има много висока пропускливост, но тя може да се увеличи още повече чрез ориентиране на зърното на стоманата в същата посока. Зърнесто ориентираната стомана може да увеличи плътността на потока с 30%.
Три, четири и пет ядра на крайниците
Ядро с три крайника
Три сърцевини за крайници (или крака) често се използват за сухи трансформатори от разпределителен клас - както за ниско, така и за средно напрежение. Дизайнът на сърцевината с подредени три крайника се използва и за по-големи маслени трансформатори от мощностен клас. По-рядко се среща сърцевина с три крайника, използвана за напълнени с масло разпределителни трансформатори.
Поради липсата на външен(и) крайник(и), сърцевината с три крака сама по себе си не е подходяща за трансформаторни конфигурации тип "звезда". Както показва снимката по-долу, няма път за връщане за потока с нулева последователност, който присъства в конструкциите на трансформаторите "wye-wye". Токът с нулева последователност, без адекватен път за връщане, ще се опита да създаде алтернативен път, или използвайки въздушни междини, или самия резервоар на трансформатора, което в крайна сметка може да доведе до прегряване и евентуално повреда на трансформатора.
(Научете как трансформаторите се справят с топлината чрез своя клас на охлаждане)
Ядро с четири крайника
Вместо да използва скрита триъгълна третична намотка, дизайнът на сърцевина с четири крайника осигурява един външен крайник за обратен поток. Този тип дизайн на ядрото е много подобен на дизайна с пет крайника, както и по своята функционалност, което помага за намаляване на прегряването и допълнителния шум от трансформатора.
Ядро с пет крайника
Дизайнът на сърцевината с пет крака е стандарт за всички приложения на разпределителни трансформатори днес (независимо дали модулът е или не). Тъй като площта на напречното сечение на трите вътрешни крайника, заобиколени от намотките, е двойно по-голяма от размера на конструкцията с три крайника, площта на напречното сечение на хомота и външните крайници може да бъде половината от тази на вътрешните крайници. Това помага да се спести материал и да се намалят производствените разходи.
Време на публикуване: 5 август 2024 г