Transformatorska jedra zagotavljajo učinkovito magnetno sklopitev med navitji. Naučite se vse o vrstah transformatorskih jeder, kako so zgrajena in čemu služijo.
Jedro transformatorja je struktura tankih laminiranih plošč iz železne kovine (najpogosteje silicijevega jekla), zloženih skupaj, okrog katerih sta ovita primarna in sekundarna navitja transformatorja.
Deli jedra
Jedro transformatorja je struktura tankih laminiranih plošč iz železne kovine (najpogosteje silicijevega jekla), zloženih skupaj, okrog katerih sta ovita primarna in sekundarna navitja transformatorja.
Okončine
V zgornjem primeru so kraki jedra navpični odseki, okrog katerih so oblikovane tuljave. Pri nekaterih oblikah jedra so kraki lahko nameščeni tudi na zunanji strani najbolj oddaljenih tuljav. Okončine na jedru transformatorja lahko imenujemo tudi noge.
Jarem
Jarem je vodoravni del jedra, ki združuje okončine. Jarem in kraki tvorijo pot za prost pretok magnetnega toka.
Funkcija jedra transformatorja
Jedro transformatorja zagotavlja učinkovito magnetno sklopitev med navitji, kar olajša prenos električne energije s primarne strani na sekundarno stran.
Ko imate dve tuljavi žice eno poleg druge in skozi eno od njiju spustite električni tok, se v drugi tuljavi inducira elektromagnetno polje, ki ga lahko predstavi več simetričnih črt s smerjo, ki izhaja od severnega proti južnemu polu – imenovane črte toka. Samo s tuljavami bo pot fluksa neosredotočena in gostota fluksa bo majhna.
Dodajanje železnega jedra znotraj tuljav osredotoči in poveča tok za učinkovitejši prenos energije iz primarnega v sekundarni. To je zato, ker je prepustnost železa veliko večja od prepustnosti zraka. Če si o elektromagnetnem toku predstavljamo skupino avtomobilov, ki se vozijo iz enega kraja v drugega, je ovijanje tuljave okoli železnega jedra enako, kot če bi vijugasto makadamsko cesto zamenjali z meddržavno avtocesto. To je veliko bolj učinkovito.
Vrsta materiala jedra
Najzgodnejša transformatorska jedra so uporabljala trdno železo, vendar so se z leti razvile metode za rafiniranje surove železove rude v bolj prepustne materiale, kot je silicijevo jeklo, ki se danes uporablja za zasnove transformatorskih jeder zaradi svoje večje prepustnosti. Poleg tega uporaba številnih gosto zapakiranih laminiranih plošč zmanjša težave s krožečimi tokovi in pregrevanjem, ki ga povzročajo jedra iz trdnega železa. Nadaljnje izboljšave zasnove jedra so dosežene s hladnim valjanjem, žarjenjem in uporabo zrnatega jekla.
1. Hladno valjanje
Silikonsko jeklo je mehkejša kovina. Hladno valjano silicijevo jeklo bo povečalo njegovo trdnost – zaradi česar bo bolj trpežno pri sestavljanju jedra in tuljav skupaj.
2.Žarjenje
Postopek žarjenja vključuje segrevanje jeklenega jedra na visoko temperaturo, da se odstranijo nečistoče. Ta postopek bo povečal mehkobo in duktilnost kovine.
3.Zrnato usmerjeno jeklo
Silikonsko jeklo ima že zelo visoko prepustnost, vendar jo je mogoče še povečati z orientacijo zrn jekla v isto smer. Zrnato jeklo lahko poveča gostoto pretoka za 30 %.
Tri, štiri in pet jeder okončin
Jedro treh okončin
Tri jedra okončin (ali nog) se pogosto uporabljajo za suhe transformatorje distribucijskega razreda – tako nizko kot srednje napetostne vrste. Zasnova jedra s tremi kraki se uporablja tudi za večje transformatorje razreda moči z oljem. Manj običajno je videti jedro s tremi kraki, ki se uporablja za distribucijske transformatorje, napolnjene z oljem.
Zaradi odsotnosti zunanjega(-ih) kraka(-ov) samo trikrako jedro ni primerno za konfiguracije transformatorjev v obliki črke. Kot prikazuje spodnja slika, ni povratne poti za tok ničelnega zaporedja, ki je prisoten v zasnovah transformatorjev "wye-wye". Tok ničelnega zaporedja brez ustrezne povratne poti bo poskušal ustvariti alternativno pot bodisi z uporabo zračnih rež ali samega rezervoarja transformatorja, kar lahko sčasoma povzroči pregrevanje in morebitno okvaro transformatorja.
(Naučite se, kako se transformatorji spopadajo s toploto prek svojega razreda hlajenja)
Jedro s štirimi okončinami
Namesto uporabe zakopanega delta terciarnega navitja štirikraka oblika jedra zagotavlja en zunanji krak za povratni tok. Ta vrsta zasnove jedra je po svoji funkcionalnosti zelo podobna zasnovi s petimi kraki, kar pomaga zmanjšati pregrevanje in dodatni hrup transformatorja.
Jedro petih udov
Zasnove petkrakega ovitega jedra so standard za vse današnje aplikacije distribucijskih transformatorjev (ne glede na to, ali je enota v obliki črke ali ne). Ker je površina prečnega prereza treh notranjih krakov, obdanih s tuljavami, dvakrat večja od velikosti zasnove s tremi kraki, je lahko površina prečnega prereza jarma in zunanjih krakov polovica manjši od notranjih krakov. To pomaga ohraniti material in zmanjšati proizvodne stroške.
Čas objave: 5. avgusta 2024