Lågspännings-elektriska transformatorkärnor

Transformatorer är elektriska enheter som ändrar spänningen hos en ström från en krets till en annan. De används i olika industriella, kommersiella och bostadsapplikationer.

De kan klassificeras i flera olika typer baserat på deras kärnmaterial och anslutningskonfigurationer. Den vanligaste typen är en ferritkärntransformator. Den kan designas med en mängd olika former, storlekar och typer för att matcha applikationskraven.

Magnetisk permeabilitet är en nyckelfaktor vid konstruktionen av en transformator, och den har en inverkan på förlusten av energi eller elektricitet som kan uppstå i kärnan. En solid järnkärna har till exempel mycket hög permeabilitet. Den är ofta ihopkopplad med andra element för att minska förlusterna i kärnan och ge bra prestanda.

Elektromagnetisk fälttäthet är också en viktig faktor vid konstruktionen av en transformator. Detta beror på typen av kärnmaterial, som kan vara amorft stål eller massivt järn.

Amorfa kärnor har mycket få förluster, vilket gör dem idealiska för effektiv strömförsörjning. De erbjuder också mycket bra prestanda och säkerhet vid höga temperaturer.

Magnetiseringsströmmar är huvudkällan till förluster i en transformatorkärna, och de kan reduceras ytterligare genom att förbättra dess design. De vanligaste sätten att göra detta är genom att minska mängden cirkulerande strömmar (virvelströmmar) i själva järnkärnan och genom att förbättra den magnetiska kopplingen mellan de två lindningarna.

Eddy Aktuella förluster

Det viktigaste sättet att reducera virvelströmmar är att föra de två lindningarna mycket tätt samman och genom att öka deras magnetiska koppling. Denna typ av konstruktion, känd som den koncentriska spolkonstruktionen, har fördelen att nästan alla magnetiska kraftlinjer kan passera genom de två lindningarna på en gång.

Det har emellertid också nackdelen att orsaka en betydande ökning av magnetiska förluster. Detta beror på att den ökade kontakten mellan de två lindningarna resulterar i en högre reluktansväg för magnetfältet.

Dessa förluster kan reduceras ytterligare genom att se till att reluktansvägen för det magnetiska flödet inte blockeras av något externt material. Detta kan uppnås genom att konstruera en kärna av skaltyp, där de primära och sekundära lindningarna är lindade på samma centrumben eller ben på transformatorn som har dubbelt så stor tvärsnittsarea som de yttre extremiteterna av samma design.

Läckageflöde är en annan viktig egenskap hos denna kärntyp, och den kan övervinnas genom att arrangera lindningarna på varje ben så att det magnetiska flödet som cirkulerar runt benen på varje ben har en stängd bana för att strömma runt båda sidorna utanför spolarna innan det går tillbaka till mittspolarna. Detta gör att det magnetiska flödet blir mycket mer effektivt och kan resultera i bättre total effektivitet jämfört med andra typer av transformatorkonstruktioner.

Förutom att minska läckageflödet kan en kärna av skaltyp också bidra till att förbättra den totala effektiviteten hos en transformator genom att tillåta de tredubbla övertonerna att cirkulera i lindningsbenen med en effektiv väg med låg reluktans som visas ovan. Detta gör att linje-till-neutral spänningsdistorsion som kan ses i vissa andra typer av transformatorkonstruktioner absorberas.