Kāpēc transformatora kodols ir laminēts?

Problēma: virpuļstrāvas cietā kodolā

Kad mainīga magnētiskā plūsma iet caur cietu dzelzs serdi, tā inducē cirkulējošas strāvas metāla iekšpusē. Šīs virpuļstrāvas plūst slēgtās lokās, kas ir perpendikulāras plūsmai, silda serdi ar I2R izkliedi un izšķiež daļu no pārraidītās enerģijas. Tā kā inducētais spriegums ir proporcionāls laukumam, ko ieskauj strāvas ceļš, cieta serdeņa virpuļstrāvas zudumi palielinās līdz ar serdes biezuma kvadrātu un ar darbības frekvences kvadrātu. Tāpēc masīvs-viengabala kodols sakarst un neefektīvi, un temperatūras paaugstināšanās ātri pasliktinātu ap to esošo tinumu izolāciju.

Kā laminēšana nomāc virpuļstrāvas

Laminēšana atrisina problēmu, sagriežot serdi plānās loksnēs. Katrs laminējums ir pārklāts ar plānu elektriskās izolācijas slāni, parasti ar laku vai neorganisku pārklājumu, un loksnes ir sakrautas un saspiestas vienā serdē. Izolācija starp slāņiem bloķē virpuļstrāvas cilpas, tāpēc strāva ir ierobežota katras atsevišķas loksnes plānā -šķērsgriezumā. Šis ierobežojums palielina strāvas ceļa efektīvo pretestību un ierobežo virpuļstrāvu līdz ļoti mazai vērtībai. Jo plānāka ir laminēšana, jo mazāki ir virpuļstrāvas zudumi, tāpēc augstākām frekvencēm paredzētajās serdeņos tiek izmantotas pakāpeniski plānākas loksnes.

Laminēšanas biezums un sakraušanas koeficients

Praktiskais transformatoru laminēšanas biezums ir kompromiss starp zudumiem un ražošanas izmaksām. Jaudas -frekvences serdeņos parasti tiek izmantotas loksnes no 0,23 mm līdz 0,50 mm, un 0,30 mm un 0,35 mm ir visizplatītākā -graudainajam silīcija tēraudam. Ja pārklājums ir iekļauts, izmantojamais magnētiskais materiāls ir nedaudz mazāks par ģeometrisko tilpumu; efektīvā magnētiskā šķērsgriezuma-attiecība pret ģeometrisko šķērsgriezumu{10}}tiek saukta par sakraušanas koeficientu, kas parasti ir 0,95–0,97 mūsdienu pārklājuma laminācijām. Aprēķinot plūsmas blīvumu un apgriezienu skaitu, ir jāņem vērā kraušanas koeficients.

Kāpēc silīcija tērauds ir standarta pamatmateriāls?

Silīcija tērauds tiek izmantots, jo silīcija pievienošana dzelzs palielina materiāla elektrisko pretestību, kas tieši samazina serdeņa zudumu virpuļstrāvas komponentu. Graudains -orientēts silīcija tērauds (GO) tiek apstrādāts, lai izlīdzinātu magnētiskos domēnus rites virzienā, nodrošinot ļoti mazus serdes zudumus un augstu caurlaidību plūsmas ceļā, un tas ir standarta materiāls jaudas transformatoru serdeņiem. Attiecīgajos testu un specifikāciju standartos ietilpst GB/T 2522 magnētisko īpašību pārbaudei, IEC 60404 magnētiskajiem materiāliem un ASTM A876 graudu orientētam elektrotēraudam.

Galvenās laminētā serdeņa priekšrocības

Mazāks virpuļstrāvas zudums: izolētās plānās loksnes pārtrauc strāvas ceļu un samazina serdes zudumus un no tā izrietošo siltuma veidošanos

Samazināts svars un materiāls: plānie izolācijas slāņi nodrošina kompaktāku serdi nekā ciets ekvivalents

Augstāka efektivitāte: mazāk enerģijas tiek izšķērdēts kā siltums, tāpēc vairāk pārvadītās jaudas sasniedz slodzi

Kontrolēts plūsmas ceļš: laminētais skurstenis koncentrē magnētisko plūsmu no primārā uz sekundāro tinumu ar mazāku izkliedi

EI laminēšanas piemērs

EI kodols ir izplatīta laminēta konstrukcija, kurā E{0}}formas un I-formas caurumojumi ir savīti, lai izveidotu magnētisko ķēdi. Savienojumi starp E un I gabaliem ir sadalīti no slāņa uz slāni, tādējādi gaisa spraugas ir sadalītas un pretestība ir zema. EI serdeņi tiek plaši izmantoti transformatoros, droseļos un elektromagnētiskajās ierīcēs no maziem vadības transformatoriem līdz vidējiem sadales blokiem, jo ​​caurumošanas process ir ekonomisks un ģeometrija ir viegli uztinama.

Bieži uzdotie jautājumi

Kas notiktu, ja transformatora kodols būtu ciets, nevis laminēts?

Virpuļstrāvas būtu ļoti lielas, jo strāvas cilpas varētu aptvert visu serdes šķērsgriezumu-. Kodols strauji pārkarstu, efektivitāte sabruktu, un tinumu izolācija tiktu iznīcināta temperatūras paaugstināšanās dēļ.

Kāpēc virpuļstrāvas zudumi palielinās līdz ar frekvenci?

Inducētais spriegums kodolā ir proporcionāls plūsmas izmaiņu ātrumam, tāpēc frekvences dubultošana divkāršo inducēto spriegumu un aptuveni četrkāršo virpuļstrāvas zudumus ar tādu pašu plūsmas blīvumu. Tāpēc augstas-frekvences magnētiskajiem komponentiem ir nepieciešams ļoti plāns laminējums vai pulverveida serdeņi.

Kāds ir tipiskais transformatoru laminēšanas biezums?

50/60 Hz jaudas transformatoriem visizplatītākās ir 0,30 mm un 0,35 mm graudu loksnes; 0,23 mm un 0,27 mm tiek izmantoti augstākas -efektivitātes konstrukcijās, savukārt ļoti plānas sloksnes, kas ir mazākas par 0,1 mm, parādās tikai augstas-frekvences amorfos un nanokristāliskos serdeņos.

Kāds ir laminētā serdeņa sakraušanas koeficients?

Tā ir attiecība starp efektīvo magnētisko-šķērsgriezumu-un skursteņa ģeometrisko šķērsgriezumu, parasti no 0,95 līdz 0,97, jo izolācijas pārklājums un virsmas raupjums aizņem nelielu daļu no tilpuma.

Vai laminēšana samazina histerēzes zudumu?

Nē. Histerēzes zudums ir atkarīgs no paša magnētiskā materiāla un no maksimālā plūsmas blīvuma, nevis no biezuma. Laminēšana samazina virpuļstrāvas zudumus; histerēzes zudumi tiek samazināti, izvēloties materiālu un saglabājot plūsmas blīvumu projektēšanas diapazonā.

Kā laminācijas tiek izolētas viena no otras?

Graudains-silīcija tērauds tiek piegādāts ar plānu daļēji-organisku vai neorganisku izolācijas pārklājumu, ko uzklāj tērauda rūpnīca. Pēc štancēšanas loksnes tiek sakrautas un saspiestas tā, lai pārklājums notur slāņus elektriski atdalītus.