Οι πυρήνες του μετασχηματιστή εξασφαλίζουν αποτελεσματική μαγνητική σύζευξη μεταξύ των περιελίξεων. Μάθετε τα πάντα για τους τύπους πυρήνων μετασχηματιστών, τον τρόπο κατασκευής τους και τι κάνουν.
Ένας πυρήνας μετασχηματιστή είναι μια δομή λεπτών ελασματοποιημένων φύλλων σιδηρούχου μετάλλου (συνήθως πυριτιούχου χάλυβα) στοιβαγμένα μεταξύ τους, γύρω από τα οποία τυλίγονται οι πρωτεύουσες και δευτερεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή.
Μέρη του πυρήνα
Ένας πυρήνας μετασχηματιστή είναι μια δομή λεπτών ελασματοποιημένων φύλλων σιδηρούχου μετάλλου (συνήθως πυριτιούχου χάλυβα) στοιβαγμένα μεταξύ τους, γύρω από τα οποία τυλίγονται οι πρωτεύουσες και δευτερεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή.
Άκρα
Στο παραπάνω παράδειγμα, τα σκέλη του πυρήνα είναι τα κατακόρυφα τμήματα γύρω από τα οποία σχηματίζονται τα πηνία. Τα άκρα μπορούν επίσης να βρίσκονται στο εξωτερικό των πιο εξωτερικών σπειρών στην περίπτωση ορισμένων σχεδίων πυρήνων. Τα άκρα σε έναν πυρήνα μετασχηματιστή μπορούν επίσης να αναφέρονται ως πόδια.
Ζυγός
Ο ζυγός είναι το οριζόντιο τμήμα του πυρήνα που ενώνει τα άκρα μεταξύ τους. Ο ζυγός και τα άκρα σχηματίζουν ένα μονοπάτι για την ελεύθερη ροή της μαγνητικής ροής.
Λειτουργία πυρήνα μετασχηματιστή
Ο πυρήνας του μετασχηματιστή εξασφαλίζει αποτελεσματική μαγνητική σύζευξη μεταξύ των περιελίξεων, διευκολύνοντας τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας από την κύρια πλευρά στη δευτερεύουσα πλευρά.
Όταν έχετε δύο πηνία σύρματος δίπλα-δίπλα και περνάτε ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από ένα από αυτά, προκαλείται ηλεκτρομαγνητικό πεδίο στο δεύτερο πηνίο, το οποίο μπορεί να αναπαρασταθεί από πολλές συμμετρικές γραμμές με κατεύθυνση που εκπέμπεται από τον βόρειο προς τον νότιο πόλο - που ονομάζονται γραμμές της ροής. Με τα πηνία μόνο, η διαδρομή της ροής θα είναι μη εστιασμένη και η πυκνότητα της ροής θα είναι χαμηλή.
Η προσθήκη ενός πυρήνα σιδήρου στο εσωτερικό των πηνίων εστιάζει και μεγεθύνει τη ροή για μια πιο αποτελεσματική μεταφορά ενέργειας από το πρωτεύον στο δευτερεύον. Αυτό συμβαίνει γιατί η διαπερατότητα του σιδήρου είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή του αέρα. Αν σκεφτούμε την ηλεκτρομαγνητική ροή όπως ένα σωρό αυτοκίνητα που πηγαίνουν από το ένα μέρος στο άλλο, το να τυλίγουμε ένα πηνίο γύρω από έναν σιδερένιο πυρήνα είναι σαν να αντικαθιστούμε έναν ελικοειδή χωματόδρομο με έναν διακρατικό αυτοκινητόδρομο. Είναι πολύ πιο αποτελεσματικό.
Τύπος υλικού πυρήνα
Οι πρώτοι πυρήνες μετασχηματιστών χρησιμοποιούσαν συμπαγή σίδηρο, ωστόσο, μέθοδοι αναπτύχθηκαν με τα χρόνια για τη διύλιση ακατέργαστου σιδηρομεταλλεύματος σε πιο διαπερατά υλικά όπως ο χάλυβας πυριτίου, ο οποίος χρησιμοποιείται σήμερα για σχέδια πυρήνων μετασχηματιστών λόγω της υψηλότερης διαπερατότητάς του. Επίσης, η χρήση πολλών λαμιναρισμένων φύλλων με πυκνή συσκευασία μειώνει τα προβλήματα των ρευμάτων κυκλοφορίας και την υπερθέρμανση που προκαλούνται από τα σχέδια συμπαγούς πυρήνα σιδήρου. Περαιτέρω αυξήσεις στον σχεδιασμό του πυρήνα γίνονται μέσω ψυχρής έλασης, ανόπτησης και χρήσης χάλυβα με προσανατολισμό κόκκων.
1. Ψυχρή έλαση
Ο χάλυβας πυριτίου είναι πιο μαλακό μέταλλο. Ο χάλυβας πυριτίου ψυχρής έλασης θα αυξήσει την αντοχή του – καθιστώντας τον πιο ανθεκτικό κατά τη συναρμολόγηση του πυρήνα και των πηνίων μαζί.
2.Ανόπτηση
Η διαδικασία ανόπτησης περιλαμβάνει θέρμανση του χάλυβα πυρήνα σε υψηλή θερμοκρασία για την απομάκρυνση των ακαθαρσιών. Αυτή η διαδικασία θα αυξήσει την απαλότητα και την ολκιμότητα του μετάλλου.
3.Grain Oriented Steel
Ο χάλυβας πυριτίου έχει ήδη πολύ υψηλή διαπερατότητα, αλλά αυτή μπορεί να αυξηθεί ακόμη περισσότερο προσανατολίζοντας τους κόκκους του χάλυβα προς την ίδια κατεύθυνση. Ο χάλυβας με προσανατολισμό κόκκων μπορεί να αυξήσει την πυκνότητα ροής κατά 30%.
Τρεις, τέσσερις και πέντε πυρήνες άκρων
Τρεις Πυρήνες Άκρων
Τρεις πυρήνες άκρων (ή ποδιών) χρησιμοποιούνται συχνά για μετασχηματιστές ξηρού τύπου κατηγορίας διανομής – τύποι χαμηλής και μέσης τάσης. Η σχεδίαση πυρήνων με στοίβαξη τριών άκρων χρησιμοποιείται επίσης για μεγαλύτερους μετασχηματιστές κατηγορίας ισχύος με πλήρωση λαδιού. Είναι λιγότερο συνηθισμένο να δούμε έναν πυρήνα τριών άκρων που χρησιμοποιείται για μετασχηματιστές διανομής γεμάτους λάδι.
Λόγω της απουσίας εξωτερικού άκρου(ων), ο πυρήνας με τα τρία πόδια από μόνος του δεν είναι κατάλληλος για διαμορφώσεις μετασχηματιστή wye-wye. Όπως δείχνει η παρακάτω εικόνα, δεν υπάρχει διαδρομή επιστροφής για τη ροή μηδενικής ακολουθίας που υπάρχει στα σχέδια μετασχηματιστών wye-wye. Το ρεύμα μηδενικής ακολουθίας, χωρίς επαρκή διαδρομή επιστροφής, θα προσπαθήσει να δημιουργήσει μια εναλλακτική διαδρομή, είτε χρησιμοποιώντας κενά αέρα είτε τη δεξαμενή του μετασχηματιστή, η οποία μπορεί τελικά να οδηγήσει σε υπερθέρμανση και πιθανώς αστοχία του μετασχηματιστή.
(Μάθετε πώς οι μετασχηματιστές αντιμετωπίζουν τη θερμότητα μέσω της κατηγορίας ψύξης τους)
Τέσσερις πυρήνες άκρων
Αντί να χρησιμοποιεί μια θαμμένη τριτογενή περιέλιξη δέλτα, μια σχεδίαση πυρήνων τεσσάρων άκρων παρέχει ένα εξωτερικό σκέλος για ροή επιστροφής. Αυτός ο τύπος σχεδίασης πυρήνα μοιάζει πολύ με ένα σχέδιο πέντε άκρων, καθώς και ως προς τη λειτουργικότητά του, που βοηθά στη μείωση της υπερθέρμανσης και του πρόσθετου θορύβου του μετασχηματιστή.
Πέντε Πυρήνας Άκρων
Τα σχέδια με τυλιγμένο πυρήνα με πέντε πόδια είναι το πρότυπο για όλες τις εφαρμογές μετασχηματιστών διανομής σήμερα (ανεξάρτητα από το αν η μονάδα είναι wye-wye ή όχι). Εφόσον το εμβαδόν διατομής των τριών εσωτερικών άκρων που περιβάλλονται από τις σπείρες είναι διπλάσιο από το μέγεθος του σχεδίου των τριών άκρων, η περιοχή διατομής του ζυγού και των εξωτερικών άκρων μπορεί να είναι η μισή από αυτή των εσωτερικών άκρων. Αυτό βοηθά στη διατήρηση του υλικού και στη μείωση του κόστους παραγωγής επίσης.
Ώρα δημοσίευσης: Αύγ-05-2024