Сердечники электрических трансформаторов низкого напряжения

Трансформаторы — это электрические устройства, которые изменяют напряжение тока из одной цепи в другую. Они используются в различных промышленных, коммерческих и жилых помещениях.

Их можно разделить на несколько различных типов в зависимости от материалов сердцевины и конфигурации соединений. Наиболее распространенным типом является трансформатор с ферритовым сердечником. Он может быть разработан с различными формами, размерами и типами в соответствии с требованиями применения.

Магнитная проницаемость является ключевым фактором в конструкции трансформатора и влияет на потери энергии или электричества, которые могут возникнуть в сердечнике. Например, твердое железное ядро ​​имеет очень высокую проницаемость. Его часто комбинируют с другими элементами, чтобы уменьшить потери в активной зоне и обеспечить хорошую производительность.

Плотность электромагнитного поля также является основным фактором при проектировании трансформатора. Это зависит от типа материала сердечника, которым может быть аморфная сталь или твердое железо.

Аморфные ядра имеют очень мало потерь, что делает их идеальными для эффективных источников питания. Они также обеспечивают очень хорошую производительность и безопасность при высоких температурах.

Токи намагничивания являются основным источником потерь в сердечнике трансформатора, и их можно дополнительно снизить за счет усовершенствования его конструкции. Наиболее распространенные способы сделать это — уменьшить количество циркулирующих токов (вихревых токов) внутри самого железного сердечника и улучшить магнитную связь между двумя обмотками.

Потери вихревых токов

Самый важный способ уменьшения вихревых токов — это очень близкое расположение двух обмоток друг к другу и усиление их магнитной связи. Этот тип конструкции, известный как конструкция концентрической катушки, имеет то преимущество, что позволяет почти всем магнитным силовым линиям проходить через две обмотки одновременно.

Однако он также имеет недостаток, заключающийся в значительном увеличении магнитных потерь. Это связано с тем, что увеличенный контакт между двумя обмотками приводит к увеличению сопротивления магнитного поля.

Эти потери можно дополнительно уменьшить, обеспечив, чтобы путь магнитного потока не препятствовал каким-либо внешним материалам. Этого можно достичь путем создания сердечника кожуховидного типа, в котором первичная и вторичная обмотки намотаны на одном и том же центральном плече или плече трансформатора, площадь поперечного сечения которого вдвое превышает площадь поперечного сечения внешних плеч той же конструкции.

Поток утечки является еще одной важной особенностью этого типа сердечника, и ее можно преодолеть, расположив обмотки на каждой ветви так, чтобы магнитный поток, циркулирующий вокруг ног каждой ветви, имел замкнутый путь и обтекал обе стороны, внешние по отношению к катушкам, прежде чем вернуться обратно. к центральным катушкам. Это позволяет сделать магнитный поток намного более эффективным и может привести к повышению общей эффективности по сравнению с другими типами конструкций трансформаторов.

Помимо уменьшения потока рассеяния, сердечник кожуховидного типа также может помочь улучшить общий КПД трансформатора, позволяя тройным гармоникам циркулировать в ветвях обмотки по эффективному пути с низким сопротивлением, как показано выше. Это позволяет компенсировать искажения напряжения между фазой и нейтралью, которые наблюдаются в некоторых других типах конструкций трансформаторов.