Johdatus muuntajaydinluokitukseen

1. Korkean taajuuden tyyppi: Ferriittiytimet

Ferriittisydämiä käytetään suurtaajuusmuuntajissa. Ne ovat keraamisia magneetteja, joilla on spinellikiderakenne ja jotka koostuvat rautaoksidista ja muista kaksiarvoisista metalliyhdisteistä, kuten kFe2O4 (jossa 'k' tarkoittaa muita metalleja). Tällä hetkellä yleisesti käytettyjä metalleja ovat mangaani (Mn), sinkki (Zn), nikkeli (Ni), magnesium (Mg) ja kupari (Cu).

Yleisiä yhdistelmiä ovat mangaani-sinkki (MnZn) -sarja, nikkeli-sinkki (NiZn) -sarja ja magnesium-sinkki (MgZn) -sarja. Näillä materiaaleilla on korkea magneettinen permeabiliteetti ja impedanssiominaisuudet, ja niiden toimintataajuus on 1 kHz - yli 200 kHz.

2. Matalataajuinen tyyppi: Silicon Steel laminointi

Piiteräslevyjä käytetään matalataajuisissa muuntajissa. Niitä on eri tyyppejä ja ne voidaan luokitella kahdella päätavalla:

• Valmistusprosessin mukaan: A: Hehkutettu (mustat levyt) ja N: Ei-hehkutettu (valkoiset levyt).

• Muodon mukaan: EI-tyypin, UI-tyypin, C-tyypin ja neliömäiset (suutyyppiset) ytimet.

Neliömäisiä piiteräslevyjä käytetään yleisesti suuritehoisissa muuntajissa (tyypillisesti yli 500–1000 W). Ne tarjoavat erinomaisen eristyksen, helpon lämmönpoiston ja lyhyen magneettisen polun. Kahdesta C-tyypin piiteräslevystä koostuvaa sarjaa kutsutaan CD-tyypin ytimeksi. Tehomuuntajille, jotka on valmistettu CD-tyyppisistä ytimistä, joilla on sama poikkileikkauspinta-ala, korkeampi ikkuna mahdollistaa suuremman tehon. Koska kelat voidaan asentaa erikseen sydämen molemmille puolille, kokonaiskierrokset voidaan jakaa kahdelle puolalle. Tämä vähentää keskimääräistä kääntöpituutta puolaa kohden ja pienentää kuparihäviöitä. Lisäksi kelaamalla kaksi symmetristä kelaa eri puolille, saavutetaan täydellinen symmetria.

Neljästä C-tyypin piiteräslevystä koostuva sarja tunnetaan nimellä ED-tyyppinen ydin. ED-tyyppisillä ytimillä valmistetuilla muuntajilla on lyhyempi, leveämpi profiili verrattuna saman teholuokan CD-tyyppisiin muuntajiin. Koska kelat on asennettu sydämen keskelle ulkoisella magneettiradalla, ED-tyyppisillä muuntajilla on alhainen magneettivuo ja minimaaliset häiriöt. Koska kaikki kelat on kuitenkin kääritty yhdelle paksummalle puolalle, keskimääräinen kierrospituus on pidempi, mikä johtaa suurempiin kuparihäviöihin.

C-tyypin ytimet tarjoavat erinomaisen suorituskyvyn, mikä tekee tuloksena olevista muuntajista kompakteja, kevyitä ja erittäin tehokkaita. Kokoonpanon näkökulmasta C-tyypin ytimet vaativat hyvin vähän komponentteja ja tarjoavat vahvan monipuolisuuden, mikä johtaa korkeaan tuotantotehokkuuteen. C-tyypin piiteräslevyjen valmistusprosessi on kuitenkin monimutkainen ja vaatii erikoislaitteita, minkä vuoksi niiden nykyiset tuotantokustannukset ovat suhteellisen korkeat.

E-tyypin piiteräslevyillä, jotka tunnetaan myös kuorityyppisinä ytiminä, on ensisijainen etu, että sekä ensiö- että toisiokelat asetetaan samalle puolalle, jolloin saadaan korkea ikkunatilakerroin (Space Factor Km: kuparilangan nettopoikkipinta-alan suhde ikkuna-alueeseen). Piiteräslevyt muodostavat suojakuoren käämien ympärille, mikä estää mekaanisia vaurioita. Ne tarjoavat myös suuremman lämmönpoistoalueen ja vähentävät magneettikentän säteilyä. Tämä rakenne kuitenkin johtaa korkeampaan primääristä toissijaiseen vuotoinduktanssiin ja suurempaan herkkyyteen ulkoisille magneettikentän häiriöille. Lisäksi EI-tyyppiset muuntajat tarvitsevat pidemmän keskimääräisen käämin ympärysmitan vuoksi enemmän kuparilankaa samalle kierrosmäärälle ja sydämen poikkipinta-alalle.

Piiteräslevyjen yleisimmät paksuudet ovat 0,35 mm ja 0,5 mm.

Piiteräslevyille on olemassa kaksi kokoonpanomenetelmää: lomittaminen ja tapaaminen. Lomittelumenetelmä vuorottelee arkkien aukkoja molemmilla puolilla. Vaikka tämä menetelmä on vaivalloinen, se minimoi raot ja magneettisen reluktanssin arkkien välillä, mikä auttaa lisäämään magneettivirtaa; siksi sitä käytetään laajalti tehomuuntajissa. Puskumenetelmää käytetään yleisesti sovelluksissa, joissa on tasavirta (DC). DC:n aiheuttaman kyllästymisen estämiseksi arkkien väliin on jätettävä rako. Tässä menetelmässä E-kappaleet ja I-kappaleet sijoitetaan vastakkaisille puolille ja niiden välistä rakoa voidaan säätää paperilevyillä.

3. Kelatyypit

Kierukkatyyppiset ytimet jaetaan kolmeen pääluokkaan:
A. Toroidaalinen ydin: Valmistettu pinoamalla O-muotoisia laminaatteja tai käämimällä piiteräsnauhoja. Näiden ytimien käämitys on melko haastavaa.
B. Tangon ydin: sauvan muotoiset magneettiytimet.
C. Rummun ydin: Rummun muotoiset magneettiytimet.