Nízkonapäťové jadrá elektrických transformátorov

Transformátory sú elektrické zariadenia, ktoré menia napätie prúdu z jedného obvodu do druhého. Používajú sa v rôznych priemyselných, komerčných a rezidenčných aplikáciách.

Môžu byť rozdelené do niekoľkých rôznych typov na základe materiálov jadra a konfigurácií pripojenia. Najbežnejším typom je transformátor s feritovým jadrom. Môže byť navrhnutý s rôznymi tvarmi, veľkosťami a typmi, aby zodpovedal požiadavkám aplikácie.

Magnetická permeabilita je kľúčovým faktorom pri konštrukcii transformátora a má vplyv na straty energie alebo elektriny, ktoré môžu nastať v jadre. Pevné železné jadro má napríklad veľmi vysokú priepustnosť. Často sa spája s inými prvkami, aby sa znížili straty v jadre a poskytoval dobrý výkon.

Hustota elektromagnetického poľa je tiež hlavným faktorom pri konštrukcii transformátora. To závisí od typu materiálu jadra, ktorým môže byť amorfná oceľ alebo pevné železo.

Amorfné jadrá majú veľmi malé straty, vďaka čomu sú ideálne pre efektívne napájanie. Ponúkajú tiež veľmi dobrý výkon a bezpečnosť pri vysokých teplotách.

Magnetizačné prúdy sú hlavným zdrojom strát v jadre transformátora a možno ich ďalej znížiť zlepšením jeho konštrukcie. Najbežnejšie spôsoby, ako to dosiahnuť, sú zníženie množstva cirkulujúcich prúdov (vírivých prúdov) v samotnom železnom jadre a zlepšenie magnetického spojenia medzi dvoma vinutiami.

Straty vírivým prúdom

Najdôležitejším spôsobom zníženia vírivých prúdov je priblíženie dvoch vinutí k sebe a zvýšenie ich magnetického spojenia. Tento typ konštrukcie, známy ako konštrukcia koncentrickej cievky, má tú výhodu, že umožňuje, aby takmer všetky magnetické siločiary prešli cez dve vinutia naraz.

Má však aj nevýhodu, že spôsobuje značné zvýšenie magnetických strát. Je to preto, že zvýšený kontakt medzi dvoma vinutiami má za následok vyššiu reluktančnú dráhu pre magnetické pole.

Tieto straty je možné ďalej znížiť zabezpečením toho, že dráhe reluktancie pre magnetický tok nebude prekážať žiadny vonkajší materiál. To sa dá dosiahnuť konštrukciou jadra typu plášťa, kde sú primárne a sekundárne vinutia navinuté na rovnakom stredovom ramene alebo ramene transformátora, ktorý má dvojnásobnú plochu prierezu ako vonkajšie ramená rovnakej konštrukcie.

Únikový tok je ďalšou dôležitou črtou tohto typu jadra a možno ho prekonať usporiadaním vinutí na každej nohe tak, že magnetický tok cirkulujúci okolo nožičiek každej nohy má uzavretú dráhu, aby mohol obtekať obe strany mimo cievok pred návratom. k stredovým cievkam. To umožňuje, aby bol magnetický tok oveľa účinnejší a výsledkom môže byť lepšia celková účinnosť v porovnaní s inými typmi konštrukcií transformátorov.

Okrem zníženia únikového toku môže jadro typu plášťa tiež pomôcť zlepšiť celkovú účinnosť transformátora tým, že umožní cirkuláciu trojitých harmonických v ramenách vinutia s účinnou nízkou reluktančnou cestou, ako je znázornené vyššie. To umožňuje pohltiť skreslenie napätia medzi vedením a nulovým vodičom, ktoré sa prejavuje v niektorých iných typoch konštrukcií transformátorov.