Úvod do klasifikace jádra transformátoru

1. Vysokofrekvenční typ: Feritová jádra

Feritová jádra se používají ve vysokofrekvenčních transformátorech. Jsou to keramické magnety se spinelovou krystalickou strukturou, složené z oxidu železa a dalších sloučenin dvojmocných kovů, jako je kFe₂O₄ (kde 'k' představuje jiné kovy). Mezi kovy, které se v současnosti běžně používají, patří mangan (Mn), zinek (Zn), nikl (Ni), hořčík (Mg) a měď (Cu).

Mezi běžné kombinace patří řada mangan-zinek (MnZn), řada nikl-zinek (NiZn) a řada hořčík-zinek (MgZn). Tyto materiály mají vysokou magnetickou permeabilitu a impedanční vlastnosti s pracovním frekvenčním rozsahem od 1 kHz do více než 200 kHz.

2. Nízkofrekvenční typ: Laminace z křemíkové oceli

Plechy z křemíkové oceli se používají v nízkofrekvenčních transformátorech. Přicházejí v různých typech a lze je klasifikovat dvěma hlavními způsoby:

• Podle výrobního procesu: A: Žíhané (černé plechy) a N: Nežíhané (bílé plechy).

• Podle tvaru: jádra typu EI, typu UI, typu C a čtvercová jádra (typ ústí).

Plechy z křemíkové oceli čtvercového typu se běžně používají ve vysoce výkonných transformátorech (typicky nad 500–1000 W). Nabízejí vynikající izolaci, snadný odvod tepla a krátkou magnetickou dráhu. Sada složená ze dvou plechů z křemíkové oceli typu C se označuje jako jádro typu CD. U výkonových transformátorů vyrobených s jádry typu CD se stejnou plochou průřezu umožňuje vyšší okno vyšší jmenovitý výkon. Vzhledem k tomu, že cívky mohou být instalovány samostatně na obou stranách jádra, mohou být celkové otáčky rozděleny mezi dvě cívky. To snižuje průměrnou délku závitu na cívku a snižuje ztráty mědi. Navíc navinutím dvou symetrických cívek na samostatné cívky se dosáhne dokonalé symetrie.

Sada složená ze čtyř plechů z křemíkové oceli typu C je známá jako jádro typu ED. Transformátory vyrobené s jádry typu ED mají kratší a širší profil ve srovnání s transformátory typu CD se stejným výkonem. Protože jsou cívky namontovány ve středu jádra s vnější magnetickou cestou, transformátory typu ED vykazují nízký únik magnetického toku a minimální rušení. Protože jsou však všechny cívky navinuty na jedinou silnější cívku, je průměrná délka závitu delší, což má za následek vyšší ztráty mědi.

Jádra typu C nabízejí vynikající výkon, díky čemuž jsou výsledné transformátory kompaktní, lehké a vysoce účinné. Z hlediska montáže vyžadují jádra typu C velmi málo součástí a nabízejí vysokou všestrannost, což vede k vysoké efektivitě výroby. Výrobní proces pro plechy z křemíkové oceli typu C je však složitý a vyžaduje specializované vybavení, takže jejich současné výrobní náklady jsou poměrně vysoké.

Plechy z křemíkové oceli typu E, známé také jako jádra skořepinového typu, mají primární výhodu umístění primárních i sekundárních cívek na stejné cívce, což poskytuje vysoký faktor prostoru okna (Space Factor Km: poměr čisté plochy průřezu měděného drátu k ploše okna). Plechy z křemíkové oceli tvoří kolem vinutí ochranný obal, který zabraňuje mechanickému poškození. Poskytují také větší plochu pro odvod tepla a snižují vyzařování magnetického pole. Tato konstrukce má však za následek vyšší svodovou indukčnost mezi primárním a sekundárním zdrojem a větší náchylnost k vnějšímu rušení magnetického pole. Navíc kvůli delšímu průměrnému obvodu vinutí vyžadují transformátory typu EI více měděného drátu pro stejný počet závitů a plochu průřezu jádra.

Nejběžnější tloušťky plechů z křemíkové oceli jsou 0,35 mm a 0,5 mm.

Existují dva způsoby montáže plechů z křemíkové oceli: prokládání a spojování. Způsob prokládání střídá otvory listů na obou stranách. Ačkoli je tato metoda těžkopádná, minimalizuje mezery a magnetickou reluktanci mezi listy, což pomáhá zvýšit magnetický tok; proto je široce používán ve výkonových transformátorech. Metoda butting se běžně používá v aplikacích se stejnosměrným proudem (DC). Aby se zabránilo nasycení způsobenému DC, musí být mezi listy ponechána mezera. Při této metodě jsou E-kusy a I-kusy umístěny na opačných stranách a mezeru mezi nimi lze upravit pomocí papírových podložek.

3. Typy cívek

Jádra spirálového typu se dělí do tří hlavních kategorií:
A. Toroidní jádro: Vyrobeno vrstvením laminací ve tvaru O nebo navinutím pásů z křemíkové oceli. Navíjení těchto jader je poměrně náročné.
B. Jádro tyče: Magnetická jádra ve tvaru tyče.
C. Jádro bubnu: Magnetická jádra ve tvaru bubnu.