Transformatorkjerne

Når du har to spoler med ledninger side om side og du sender en elektrisk strøm gjennom en av dem, induseres et elektromagnetisk felt i den andre spolen, som kan representeres av flere symmetriske linjer med retning fra nord til sørpol – kalt linjer av fluks. Med spolene alene vil banen til fluksen være ufokusert og tettheten til fluksen vil være lav.
Å legge til en jernkjerne inne i spolene fokuserer og forstørrer fluksen for å gi en mer effektiv overføring av energi fra primær til sekundær. Dette er fordi permeabiliteten til jern er mye høyere enn luftens. Hvis vi tenker på elektromagnetisk fluks som en haug med biler som går fra ett sted til et annet, er det å vikle en spole rundt en jernkjerne som å erstatte en svingete grusvei med en motorvei. Det er mye mer effektivt.

Type kjernemateriale
De tidligste transformatorkjernene brukte solid jern, men metoder utviklet gjennom årene for å foredle rå jernmalm til mer permeable materialer som silisiumstål, som i dag brukes til transformatorkjernedesign på grunn av sin høyere permeabilitet. Bruken av mange tettpakkede laminerte ark reduserer også problemer med sirkulerende strømmer og overoppheting forårsaket av solid jernkjernedesign. Ytterligere økninger i kjernedesign gjøres gjennom kaldvalsing, gløding og bruk av kornorientert stål.

1.Kallrulling
Silisiumstål er et mykere metall. Kaldvalsende silisiumstål vil øke styrken - noe som gjør det mer holdbart når du setter sammen kjernen og spolene.

2.Gløding
Glødeprosessen innebærer å varme kjernestålet opp til en høy temperatur for å fjerne urenheter. Denne prosessen vil øke mykheten og duktiliteten til metallet.

3. Kornorientert stål
Silisiumstål har allerede en meget høy permeabilitet, men denne kan økes ytterligere ved å orientere stålkornet i samme retning. Kornorientert stål kan øke flukstettheten med 30 %.

Tre, fire og fem lemmerkjerner

Tre lemmers kjerne
Tre lem (eller ben) kjerner brukes ofte for distribusjonsklasse tørrtype transformatorer - både lav- og mellomspenningstyper. Designet med tre grener stablet kjerne brukes også for større oljefylte kraftklassetransformatorer. Det er mindre vanlig å se en kjerne med tre ben som brukes til oljefylte distribusjonstransformatorer.

På grunn av fraværet av ytre lem(er), er den trebenede kjernen alene ikke egnet for wye-wye-transformatorkonfigurasjoner. Som bildet nedenfor viser, er det ingen returvei for nullsekvensfluksen som er tilstede i wye-wye transformatordesign. Nullsekvensstrømmen, uten tilstrekkelig returvei, vil forsøke å skape en alternativ vei, enten ved hjelp av luftspalter eller selve transformatortanken, noe som til slutt kan føre til overoppheting og muligens transformatorfeil.

(Lær hvordan transformatorer håndterer varme gjennom kjøleklassen)