Nízkonapěťová jádra elektrických transformátorů

Transformátory jsou elektrická zařízení, která mění napětí proudu z jednoho obvodu do druhého. Používají se v různých průmyslových, komerčních a rezidenčních aplikacích.

Mohou být klasifikovány do několika různých typů na základě materiálů jádra a konfigurací připojení. Nejběžnějším typem je transformátor s feritovým jádrem. Může být navržen s různými tvary, velikostmi a typy, aby vyhovoval požadavkům aplikace.

Magnetická permeabilita je klíčovým faktorem při návrhu transformátoru a má vliv na ztráty energie nebo elektřiny, ke kterým může v jádru dojít. Pevné železné jádro má například velmi vysokou propustnost. Často je spárován s dalšími prvky, aby se snížily ztráty v jádře a poskytl dobrý výkon.

Hustota elektromagnetického pole je také hlavním faktorem při návrhu transformátoru. To závisí na typu materiálu jádra, kterým může být amorfní ocel nebo pevné železo.

Amorfní jádra mají velmi malé ztráty, díky čemuž jsou ideální pro efektivní napájecí zdroje. Nabízejí také velmi dobrý výkon a bezpečnost při vysokých teplotách.

Magnetizační proudy jsou hlavním zdrojem ztrát v jádru transformátoru a lze je dále snížit vylepšením jeho konstrukce. Nejběžnějšími způsoby, jak toho dosáhnout, jsou snížení množství cirkulujících proudů (vířivých proudů) uvnitř samotného železného jádra a zlepšení magnetické vazby mezi dvěma vinutími.

Ztráty vířivými proudy

Nejdůležitějším způsobem snížení vířivých proudů je přiblížení dvou vinutí k sobě a zvýšení jejich magnetické vazby. Tento typ konstrukce, známý jako konstrukce koncentrické cívky, má tu výhodu, že umožňuje, aby téměř všechny magnetické siločáry prošly dvěma vinutími najednou.

Má však také nevýhodu, že způsobuje značné zvýšení magnetických ztrát. Je to proto, že zvýšený kontakt mezi dvěma vinutími má za následek vyšší reluktanční dráhu pro magnetické pole.

Tyto ztráty lze dále snížit zajištěním toho, že reluktanční dráha pro magnetický tok není bráněna žádným vnějším materiálem. Toho lze dosáhnout konstrukcí jádra skořepinového typu, kde jsou primární a sekundární vinutí navinuty na stejném středovém rameni nebo rameni transformátoru, který má dvojnásobnou plochu průřezu než vnější ramena stejného provedení.

Dalším důležitým rysem tohoto typu jádra je únikový tok, který lze překonat uspořádáním vinutí na každé noze tak, aby magnetický tok obíhající kolem ramen každé nohy měl uzavřenou dráhu, aby obtékal obě strany mimo cívky, než se vrátí zpět. na středové cívky. To umožňuje, aby byl magnetický tok mnohem účinnější a může vést k lepší celkové účinnosti ve srovnání s jinými typy konstrukcí transformátorů.

Kromě snížení svodového toku může jádro typu pláště také pomoci zlepšit celkovou účinnost transformátoru tím, že umožní cirkulaci trojitých harmonických v ramenech vinutí s účinnou cestou s nízkou reluktancí, jak je znázorněno výše. To umožňuje absorbovat zkreslení napětí mezi vodičem a nulou, které je vidět u některých jiných typů konstrukcí transformátorů.