Uvod u klasifikaciju jezgri transformatora

1. Visokofrekventni tip: Feritne jezgre

Feritne jezgre koriste se u visokofrekventnim transformatorima. Oni su keramički magneti s kristalnom strukturom spinela, sastavljeni od željeznog oksida i drugih spojeva dvovalentnih metala, kao što je kFe₂O₄ (gdje 'k' predstavlja druge metale). Metali koji se trenutno koriste uključuju mangan (Mn), cink (Zn), nikal (Ni), magnezij (Mg) i bakar (Cu).

Uobičajene kombinacije uključuju seriju mangan-cink (MnZn), seriju nikal-cink (NiZn) i seriju magnezij-cink (MgZn). Ovi materijali posjeduju visoku magnetsku permeabilnost i svojstva impedancije, s radnim frekvencijskim rasponom od 1 kHz do preko 200 kHz.

2. Niskofrekventni tip: slojevi od silikonskog čelika

Silicijski čelični limovi koriste se u niskofrekventnim transformatorima. Dolaze u različitim vrstama i mogu se klasificirati na dva glavna načina:

• Po postupku izrade: A: Žareni (crni listovi) i N: Nežareni (bijeli listovi).

• Po obliku: EI-tip, UI-tip, C-tip i četvrtaste (usne) jezgre.

Četverokutni limovi od silikonskog čelika obično se koriste u transformatorima velike snage (obično iznad 500-1000 W). Nude izvrsnu izolaciju, lako odvođenje topline i kratak magnetski put. Komplet koji se sastoji od dva silikonska čelična lima tipa C naziva se jezgra tipa CD. Za energetske transformatore izrađene s jezgrama tipa CD iste površine poprečnog presjeka, viši prozor omogućuje veću nazivnu snagu. Budući da se zavojnice mogu postaviti zasebno na obje strane jezgre, ukupni zavoji mogu se rasporediti na dvije bobine. Ovo smanjuje prosječnu duljinu zavoja po bobini i smanjuje gubitke bakra. Dodatno, namotavanjem dvaju simetričnih zavojnica na zasebne bobine postiže se savršena simetrija.

Skup sastavljen od četiri silicijska čelična lima tipa C poznat je kao jezgra tipa ED. Transformatori izrađeni s jezgrama tipa ED imaju kraći, širi profil u usporedbi s transformatorima tipa CD iste nazivne snage. Budući da su zavojnice montirane u središtu jezgre s vanjskim magnetskim putem, transformatori tipa ED pokazuju nisko propuštanje magnetskog toka i minimalne smetnje. Međutim, budući da su svi svici namotani na jednu, deblju špulicu, prosječna duljina zavoja je duža, što rezultira većim gubicima bakra.

Jezgre C-tipa nude izvrsne performanse, čineći transformatore kompaktnima, laganima i vrlo učinkovitima. Iz perspektive sastavljanja, jezgre tipa C zahtijevaju vrlo malo komponenti i nude veliku svestranost, što dovodi do visoke učinkovitosti proizvodnje. Međutim, proizvodni proces silicijskih čeličnih limova tipa C složen je i zahtijeva specijaliziranu opremu, zbog čega su njihovi trenutni troškovi proizvodnje relativno visoki.

Limovi od silikonskog čelika E-tipa, također poznati kao školjkaste jezgre, imaju primarnu prednost postavljanja primarne i sekundarne zavojnice na istu bobinu, čime se postiže visok faktor prostora prozora (Faktor prostora Km: omjer neto površine poprečnog presjeka bakrene žice i površine prozora). Silicijski čelični limovi čine zaštitni omotač oko namota, sprječavajući mehanička oštećenja. Također pružaju veće područje rasipanja topline i smanjuju zračenje magnetskog polja. Međutim, ovaj dizajn rezultira većom induktivnošću curenja iz primara u sekundar i većom osjetljivošću na smetnje vanjskog magnetskog polja. Nadalje, zbog većeg prosječnog opsega namota, transformatori tipa EI zahtijevaju više bakrene žice za isti broj zavoja i površinu poprečnog presjeka jezgre.

Najčešće debljine limova od silikonskog čelika su 0,35 mm i 0,5 mm.

Postoje dvije metode montaže silikonskih čeličnih limova: preplitanje i spajanje. Metoda umetanja izmjenjuje otvore listova s ​​obje strane. Iako je ova metoda glomazna, smanjuje razmake i magnetsku otpornost između listova, što pomaže povećanju magnetskog toka; stoga se široko koristi u energetskim transformatorima. Metoda sučeljavanja obično se koristi u primjenama s istosmjernom strujom (DC). Kako bi se spriječilo zasićenje uzrokovano istosmjernom strujom, mora se ostaviti razmak između listova. U ovoj metodi, E-komadi i I-komadi postavljeni su na suprotne strane, a razmak između njih može se podesiti pomoću papirnatih podložaka.

3. Vrste zavojnica

Jezgre tipa zavojnice dijele se u tri glavne kategorije:
A. Toroidalna jezgra: Izrađena slaganjem laminata u obliku slova O ili namotavanjem silicijskih čeličnih traka. Namatanje ovih jezgri prilično je zahtjevno.
B. Jezgra šipke: magnetske jezgre u obliku šipke.
C. Jezgra bubnja: magnetske jezgre u obliku bubnja.