Introducere în clasificarea miezului transformatorului

1. Tip de înaltă frecvență: miezuri de ferită

Miezurile de ferită sunt utilizate în transformatoarele de înaltă frecvență. Sunt magneți ceramici cu o structură cristalină spinel, compusă din oxid de fier și alți compuși metalici divalenți, cum ar fi kFe₂O₄ (unde 'k' reprezintă alte metale). Metalele utilizate în prezent includ mangan (Mn), zinc (Zn), nichel (Ni), magneziu (Mg) și cupru (Cu).

Combinațiile comune includ seria mangan-zinc (MnZn), seria nichel-zinc (NiZn) și seria magneziu-zinc (MgZn). Aceste materiale posedă proprietăți de permeabilitate și impedanță magnetică ridicate, cu un interval de frecvență de operare de la 1 kHz la peste 200 kHz.

2. Tip de joasă frecvență: Laminari din oțel siliconic

Tablele de oțel siliconic sunt utilizate în transformatoarele de joasă frecvență. Ele vin în diferite tipuri și pot fi clasificate în două moduri principale:

• După procesul de fabricație: A: Recoacet (foi negre) și N: Necoacet (foi albe).

• După formă: miezuri de tip EI, de tip UI, de tip C și pătrate (de tip gura).

Foile de oțel cu siliciu de tip pătrat sunt utilizate în mod obișnuit la transformatoarele de mare putere (de obicei peste 500-1000 W). Ele oferă o izolare excelentă, o disipare ușoară a căldurii și o cale magnetică scurtă. Un set compus din două foi de oțel silicon de tip C este denumit miez de tip CD. Pentru transformatoarele de putere realizate cu miezuri de tip CD cu aceeași zonă de secțiune transversală, o fereastră mai înaltă permite o putere mai mare. Deoarece bobinele pot fi instalate separat pe ambele părți ale miezului, spirele totale pot fi distribuite pe două bobine. Aceasta reduce lungimea medie a spirei pe bobină și scade pierderile de cupru. În plus, înfășurarea a două bobine simetrice pe bobine separate realizează o simetrie perfectă.

Un set compus din patru foi de oțel silicon de tip C este cunoscut ca miez de tip ED. Transformatoarele realizate cu miezuri de tip ED au un profil mai scurt și mai larg în comparație cu transformatoarele de tip CD cu aceeași putere nominală. Deoarece bobinele sunt montate în centrul miezului cu o cale magnetică externă, transformatoarele de tip ED prezintă scurgeri scăzute de flux magnetic și interferențe minime. Cu toate acestea, deoarece toate bobinele sunt înfășurate pe o singură bobină mai groasă, lungimea medie a spirei este mai mare, rezultând pierderi mai mari de cupru.

Miezurile de tip C oferă performanțe excelente, făcând transformatoarele rezultate compacte, ușoare și extrem de eficiente. Din perspectiva asamblarii, miezurile de tip C necesită foarte puține componente și oferă o versatilitate puternică, ceea ce duce la o eficiență ridicată a producției. Cu toate acestea, procesul de fabricație a tablelor de oțel silicon de tip C este complex și necesită echipamente specializate, ceea ce face ca costurile actuale de producție ale acestora să fie relativ mari.

Foile de oțel silicon de tip E, cunoscute și sub denumirea de miezuri de tip shell, au avantajul principal de a plasa atât bobinele primare, cât și cele secundare pe aceeași bobină, obținând un factor de spațiu al ferestrei mare (Factor de spațiu Km: raportul dintre suprafața netă a secțiunii transversale a firului de cupru și zona ferestrei). Foile de oțel siliconic formează o carcasă de protecție în jurul înfășurărilor, prevenind deteriorarea mecanică. De asemenea, oferă o zonă mai mare de disipare a căldurii și reduc radiația câmpului magnetic. Cu toate acestea, acest design are ca rezultat o inductanță de scurgere mai mare de la primar la secundar și o susceptibilitate mai mare la interferența câmpului magnetic extern. În plus, datorită circumferinței medii mai lungi a înfășurării, transformatoarele de tip EI necesită mai multă sârmă de cupru pentru același număr de spire și zonă de secțiune transversală a miezului.

Cele mai comune grosimi pentru foile de oțel siliconic sunt 0,35 mm și 0,5 mm.

Există două metode de asamblare pentru foile de oțel siliconic: intercalare și întărire. Metoda de intercalare alternează deschiderile foilor pe ambele părți. Deși această metodă este greoaie, minimizează golurile și reticența magnetică dintre foi, ceea ce ajută la creșterea fluxului magnetic; prin urmare, este utilizat pe scară largă în transformatoarele de putere. Metoda de îmbinare este utilizată în mod obișnuit în aplicații cu curent continuu (DC). Pentru a preveni saturația cauzată de DC, trebuie lăsat un spațiu între foi. În această metodă, piesele E și piesele I sunt așezate pe părți opuse, iar spațiul dintre ele poate fi ajustat folosind lamele de hârtie.

3. Tipuri de bobine

Miezurile de tip bobină sunt împărțite în trei categorii principale:
A. Miez toroidal: Fabricat prin stivuirea laminațiilor în formă de O sau înfășurarea benzilor de oțel siliconic. Înfășurarea acestor nuclee este destul de dificilă.
B. Miez de tijă: miezuri magnetice în formă de tijă.
C. Miezul tamburului: Miezuri magnetice în formă de tambur.