Transformerkerner sikrer effektiv magnetisk kobling mellem viklingerne. Lær alt om transformatorkernetyper, hvordan de er konstrueret, og hvad de gør.
En transformerkerne er en struktur af tynde laminerede plader af jernholdigt metal (oftest siliciumstål) stablet sammen, som transformatorens primære og sekundære viklinger er viklet rundt om.
Dele af kernen
En transformerkerne er en struktur af tynde laminerede plader af jernholdigt metal (oftest siliciumstål) stablet sammen, som transformatorens primære og sekundære viklinger er viklet rundt om.
Lemmer
I ovenstående eksempel er kernens lemmer de lodrette sektioner, som spolerne er dannet omkring. Lemmerne kan også være placeret på ydersiden af de yderste spoler i tilfælde af nogle kernedesigns. Lemmerne på en transformerkerne kan også omtales som ben.
Åg
Åget er den vandrette del af kernen, som forbinder lemmerne. Åget og lemmerne danner en vej, hvor magnetisk flux kan flyde frit.
Funktion af transformerkerne
Transformatorkernen sikrer effektiv magnetisk kobling mellem viklingerne, hvilket letter overførslen af elektrisk energi fra primærsiden til sekundærsiden.
Når du har to trådspoler side om side, og du sender en elektrisk strøm gennem den ene af dem, induceres et elektromagnetisk felt i den anden spole, som kan repræsenteres af flere symmetriske linjer med retning fra nord til sydpol - kaldet linjer af flux. Med spolerne alene vil fluxens bane være ufokuseret, og tætheden af fluxen vil være lav.
Tilføjelse af en jernkerne inde i spolerne fokuserer og forstørrer fluxen for at sikre en mere effektiv overførsel af energi fra primær til sekundær. Dette skyldes, at permeabiliteten af jern er meget højere end luftens. Hvis vi tænker på elektromagnetisk flux som en flok biler, der går fra et sted til et andet, er det at vikle en spole omkring en jernkerne som at erstatte en snoet grusvej med en mellemstatslig motorvej. Det er meget mere effektivt.
Type af kernemateriale
De tidligste transformerkerner brugte massivt jern, men metoder udviklet gennem årene til at raffinere rå jernmalm til mere permeable materialer såsom siliciumstål, som i dag bruges til transformerkernedesign på grund af dets højere permeabilitet. Desuden reducerer brugen af mange tætpakkede laminerede plader problemer med cirkulerende strømme og overophedning forårsaget af solide jernkernedesigns. Yderligere stigninger i kernedesign er lavet gennem koldvalsning, udglødning og brug af kornorienteret stål.
1.Koldvalsning
Siliciumstål er et blødere metal. Koldvalsende siliciumstål vil øge dets styrke - hvilket gør det mere holdbart, når kernen og spolerne samles sammen.
2. Udglødning
Udglødningsprocessen involverer opvarmning af kernestålet til en høj temperatur for at fjerne urenheder. Denne proces vil øge metallets blødhed og duktilitet.
3.Kornorienteret stål
Siliciumstål har allerede en meget høj permeabilitet, men denne kan øges yderligere ved at orientere stålets korn i samme retning. Kornorienteret stål kan øge fluxtætheden med 30 %.
Tre, fire og fem lemmerkerner
Tre lemmers kerne
Tre lem (eller ben) kerner bruges ofte til distributionsklasse tør-type transformere - både lav- og mellemspændingstyper. Det trebenede stablede kernedesign bruges også til større oliefyldte kraftklassetransformere. Det er mindre almindeligt at se en kerne med tre ben, der bruges til oliefyldte distributionstransformatorer.
På grund af fraværet af en eller flere ydre lem(er), er den trebenede kerne alene ikke egnet til wye-wye-transformerkonfigurationer. Som billedet nedenfor viser, er der ingen returvej for nulsekvensfluxen, som er til stede i wye-wye transformatordesign. Nulsekvensstrømmen, uden tilstrækkelig returvej, vil forsøge at skabe en alternativ vej, enten ved hjælp af luftspalter eller selve transformatortanken, hvilket i sidste ende kan føre til overophedning og muligvis transformatorfejl.
(Lær hvordan transformere håndterer varme gennem deres køleklasse)
Fire lemmers kerne
I stedet for at anvende en nedgravet delta tertiær vikling, giver et firebens kernedesign et ydre ben til returflux. Denne type kernedesign minder meget om et design med fem lemmer også i sin funktionalitet, som hjælper med at reducere overophedning og yderligere transformerstøj.
Fem lemmers kerne
Fem-benet indpakket kernedesign er standarden for alle distributionstransformatorapplikationer i dag (uanset om enheden er wye-wye eller ej). Da tværsnitsarealet af de tre indre lemmer omgivet af spolerne er dobbelt så stort som konstruktionen med tre ben, kan tværsnitsarealet af åget og de ydre lemmer være det halve af de indre lemmer. Dette hjælper med at spare materiale og reducere produktionsomkostningerne.
Indlægstid: Aug-05-2024