Kernen van elektrische laagspanningstransformatoren

Transformatoren zijn elektrische apparaten die de spanning van een stroom van het ene circuit naar het andere veranderen. Ze worden gebruikt in verschillende industriële, commerciële en residentiële toepassingen.

Ze kunnen worden ingedeeld in verschillende typen op basis van hun kernmaterialen en verbindingsconfiguraties. Het meest voorkomende type is een ferrietkerntransformator. Het kan worden ontworpen met een verscheidenheid aan vormen, maten en typen om aan de toepassingsvereisten te voldoen.

Magnetische permeabiliteit is een sleutelfactor bij het ontwerp van een transformator en heeft invloed op het verlies aan energie of elektriciteit dat in de kern kan optreden. Een massieve ijzeren kern heeft bijvoorbeeld een zeer hoge permeabiliteit. Het wordt vaak gecombineerd met andere elementen om verliezen in de kern te verminderen en goede prestaties te leveren.

Elektromagnetische velddichtheid is ook een belangrijke factor bij het ontwerp van een transformator. Dit is afhankelijk van het type kernmateriaal, dat amorf staal of massief ijzer kan zijn.

Amorfe kernen hebben zeer weinig verliezen, waardoor ze ideaal zijn voor efficiënte voedingen. Ze bieden ook zeer goede prestaties en veiligheid bij hoge temperaturen.

Magnetiserende stromen zijn de belangrijkste bron van verliezen in een transformatorkern en kunnen verder worden verminderd door het ontwerp ervan te verbeteren. De meest gebruikelijke manieren om dit te doen zijn door de hoeveelheid circulatiestromen (wervelstromen) in de ijzeren kern zelf te verminderen en door de magnetische koppeling tussen de twee wikkelingen te verbeteren.

Wervelstroomverliezen

De belangrijkste manier om wervelstromen te verminderen is door de twee wikkelingen heel dicht bij elkaar te brengen en door hun magnetische koppeling te vergroten. Dit type constructie, bekend als de concentrische spoelconstructie, heeft het voordeel dat vrijwel alle magnetische krachtlijnen tegelijk door de twee wikkelingen kunnen gaan.

Het heeft echter ook het nadeel dat het een aanzienlijke toename van de magnetische verliezen veroorzaakt. Dit komt omdat het grotere contact tussen de twee wikkelingen resulteert in een hoger weerstandspad voor het magnetische veld.

Deze verliezen kunnen verder worden verminderd door ervoor te zorgen dat het weerstandspad voor de magnetische flux niet wordt belemmerd door extern materiaal. Dit kan worden bereikt door een kern van het schaaltype te construeren, waarbij de primaire en secundaire wikkelingen op hetzelfde centrale onderdeel of been van de transformator zijn gewikkeld, dat tweemaal de dwarsdoorsnede heeft van de buitenste ledematen van hetzelfde ontwerp.

Lekkagestroom is een ander belangrijk kenmerk van dit kerntype en kan worden overwonnen door de wikkelingen op elke poot zo aan te brengen dat de magnetische flux die rond de benen van elke poot circuleert een gesloten pad heeft om langs beide zijden buiten de spoelen te stromen voordat deze terugkeert. naar de middelste spoelen. Hierdoor kan de magnetische flux veel efficiënter zijn en kan dit resulteren in een betere algehele efficiëntie vergeleken met andere typen transformatorconstructies.

Naast het verminderen van de lekflux, kan een kern van het schaaltype ook helpen de algehele efficiëntie van een transformator te verbeteren door de drievoudige harmonischen in de wikkelbenen te laten circuleren met een efficiënt pad met lage weerstand, zoals hierboven weergegeven. Hierdoor kan de lijn-naar-neutrale spanningsvervorming die bij sommige andere typen transformatorconstructies wordt waargenomen, worden geabsorbeerd.