Úvod do klasifikácie jadra transformátora

1. Vysokofrekvenčný typ: Feritové jadrá

Feritové jadrá sa používajú vo vysokofrekvenčných transformátoroch. Sú to keramické magnety so spinelovou kryštálovou štruktúrou, zložené z oxidu železa a iných zlúčenín dvojmocných kovov, ako je kFe₂O₄ (kde 'k' predstavuje iné kovy). V súčasnosti bežne používané kovy zahŕňajú mangán (Mn), zinok (Zn), nikel (Ni), horčík (Mg) a meď (Cu).

Medzi bežné kombinácie patrí séria mangán-zinok (MnZn), séria nikel-zinok (NiZn) a séria horčík-zinok (MgZn). Tieto materiály majú vysokú magnetickú permeabilitu a impedančné vlastnosti s pracovným frekvenčným rozsahom od 1 kHz do viac ako 200 kHz.

2. Nízkofrekvenčný typ: Laminácie z kremíkovej ocele

Plechy z kremíkovej ocele sa používajú v nízkofrekvenčných transformátoroch. Prichádzajú v rôznych typoch a možno ich klasifikovať dvoma hlavnými spôsobmi:

• Podľa výrobného procesu: A: Žíhané (čierne plechy) a N: Nežíhané (biele plechy).

• Podľa tvaru: jadrá typu EI, typu UI, typu C a štvorcové (ústneho typu).

Plechy z kremíkovej ocele štvorcového typu sa bežne používajú vo vysokovýkonných transformátoroch (zvyčajne nad 500–1000 W). Ponúkajú vynikajúcu izoláciu, ľahký odvod tepla a krátku magnetickú dráhu. Súprava zložená z dvoch plechov z kremíkovej ocele typu C sa označuje ako jadro typu CD. Pre výkonové transformátory vyrobené s jadrami typu CD s rovnakým prierezom umožňuje vyššie okno vyšší výkon. Pretože cievky môžu byť inštalované oddelene na oboch stranách jadra, celkové otáčky môžu byť rozdelené medzi dve cievky. To znižuje priemernú dĺžku závitu na cievku a znižuje straty medi. Navinutím dvoch symetrických cievok na samostatné cievky sa navyše dosiahne dokonalá symetria.

Súprava zložená zo štyroch plechov z kremíkovej ocele typu C je známa ako jadro typu ED. Transformátory vyrobené s jadrami typu ED majú kratší a širší profil v porovnaní s transformátormi typu CD s rovnakým výkonom. Pretože cievky sú namontované v strede jadra s vonkajšou magnetickou dráhou, transformátory typu ED vykazujú nízky únik magnetického toku a minimálne rušenie. Keďže sú však všetky cievky navinuté na jedinú hrubšiu cievku, priemerná dĺžka závitu je dlhšia, čo vedie k vyšším stratám medi.

Jadrá typu C ponúkajú vynikajúci výkon, vďaka čomu sú výsledné transformátory kompaktné, ľahké a vysoko účinné. Z hľadiska montáže si jadrá typu C vyžadujú veľmi málo komponentov a ponúkajú veľkú všestrannosť, čo vedie k vysokej efektivite výroby. Výrobný proces pre plechy z kremíkovej ocele typu C je však zložitý a vyžaduje si špecializované vybavenie, vďaka čomu sú ich súčasné výrobné náklady relatívne vysoké.

Plechy z kremíkovej ocele typu E, tiež známe ako jadrá typu plášťa, majú primárnu výhodu v umiestnení primárnych aj sekundárnych cievok na tú istú cievku, čím sa dosahuje vysoký priestorový faktor okna (Space Factor Km: pomer čistej plochy prierezu medeného drôtu k ploche okna). Plechy z kremíkovej ocele tvoria okolo vinutia ochranný obal, ktorý zabraňuje mechanickému poškodeniu. Poskytujú tiež väčšiu plochu pre odvod tepla a znižujú vyžarovanie magnetického poľa. Táto konštrukcia však vedie k vyššej primárnej a sekundárnej únikovej indukčnosti a väčšej náchylnosti na vonkajšie rušenie magnetického poľa. Okrem toho, vzhľadom na dlhší priemerný obvod vinutia, transformátory typu EI vyžadujú viac medeného drôtu pre rovnaký počet závitov a plochu prierezu jadra.

Najbežnejšie hrúbky plechov z kremíkovej ocele sú 0,35 mm a 0,5 mm.

Existujú dva spôsoby montáže plechov z kremíkovej ocele: prekladanie a spájanie. Metóda prekladania strieda otvory listov na oboch stranách. Hoci je táto metóda ťažkopádna, minimalizuje medzery a magnetickú reluktanciu medzi listami, čo pomáha zvýšiť magnetický tok; preto je široko používaný vo výkonových transformátoroch. Metóda butting sa bežne používa v aplikáciách s jednosmerným prúdom (DC). Aby sa predišlo saturácii spôsobenej DC, medzi listami je potrebné ponechať medzeru. Pri tejto metóde sú E-kusy a I-kusy umiestnené na opačných stranách a medzera medzi nimi môže byť nastavená pomocou papierových podložiek.

3. Typy cievok

Jadrá cievkového typu sú rozdelené do troch hlavných kategórií:
A. Toroidné jadro: Vyrobené naskladaním lamiel v tvare O alebo navinutím pásov silikónovej ocele. Navíjanie týchto jadier je dosť náročné.
B. Jadro tyče: Magnetické jadrá v tvare tyče.
C. Jadro bubna: Magnetické jadrá v tvare bubna.