Увод у класификацију језгра трансформатора

1. Високофреквентни тип: феритна језгра

Феритна језгра се користе у високофреквентним трансформаторима. То су керамички магнети са кристалном структуром спинела, састављени од оксида гвожђа и других двовалентних металних једињења, као што је кФе₂О₄ (где 'к' представља друге метале). Метали који се тренутно користе укључују манган (Мн), цинк (Зн), никл (Ни), магнезијум (Мг) и бакар (Цу).

Уобичајене комбинације укључују серију манган-цинк (МнЗн), серију никл-цинк (НиЗн) и серију магнезијум-цинк (МгЗн). Ови материјали поседују високу магнетну пермеабилност и својства импедансе, са опсегом радне фреквенције од 1 кХз до преко 200 кХз.

2. Тип ниске фреквенције: Ламинације од силиконског челика

Силицијумски челични лимови се користе у нискофреквентним трансформаторима. Долазе у различитим типовима и могу се класификовати на два главна начина:

• По производном процесу: А: жарени (црни листови) и Н: не жарени (бели листови).

• По облику: ЕИ-тип, УИ-тип, Ц-тип и квадратна (уста) језгра.

Силиконски челични лимови квадратног типа се обично користе у трансформаторима велике снаге (обично изнад 500–1000 В). Нуде одличну изолацију, лако одвођење топлоте и кратак магнетни пут. Комплет састављен од два силиконска челична лима типа Ц назива се језгро типа ЦД. За енергетске трансформаторе направљене са језгрима типа ЦД исте површине попречног пресека, виши прозор омогућава већу снагу. Пошто се калемови могу инсталирати одвојено на обе стране језгра, укупни завоји се могу распоредити на две бобине. Ово смањује просечну дужину окрета по бобини и смањује губитке бакра. Поред тога, намотавањем два симетрична намотаја на одвојене бобине постиже се савршена симетрија.

Комплет састављен од четири силиконска челична лима типа Ц познат је као језгро типа ЕД. Трансформатори направљени са језгрима типа ЕД имају краћи, шири профил у поређењу са трансформаторима типа ЦД исте називне снаге. Пошто су калемови постављени у центар језгра са спољном магнетном путањом, трансформатори типа ЕД показују ниско цурење магнетног флукса и минималне сметње. Међутим, пошто су сви калемови намотани на једну, дебљу бобину, просечна дужина завоја је дужа, што резултира већим губицима бакра.

Језгра типа Ц нуде одличне перформансе, чинећи резултујуће трансформаторе компактним, лаганим и високо ефикасним. Из перспективе склапања, језгра типа Ц захтевају врло мало компоненти и нуде снажну свестраност, што доводи до високе ефикасности производње. Међутим, процес производње силиконских челичних лимова типа Ц је сложен и захтева специјализовану опрему, што чини њихове тренутне трошкове производње релативно високим.

Силицијумски челични лимови типа Е, такође познати као језгра типа шкољке, имају примарну предност постављања и примарног и секундарног намотаја на исту бобину, што даје висок фактор простора прозора (фактор простора Км: однос нето површине попречног пресека бакарне жице и површине прозора). Силиконски челични лимови формирају заштитну шкољку око намотаја, спречавајући механичка оштећења. Они такође обезбеђују већу површину дисипације топлоте и смањују зрачење магнетног поља. Међутим, овај дизајн резултира вишом индуктивношћу цурења од примарне до секундарне и већом подложношћу спољашњим сметњама магнетног поља. Штавише, због дужег просечног обима намотаја, трансформатори типа ЕИ захтевају више бакарне жице за исти број завоја и површину попречног пресека језгра.

Најчешће дебљине лимова од силицијумског челика су 0,35 мм и 0,5 мм.

Постоје две методе монтаже лимова од силицијумског челика: преплитање и спајање. Методом преплитања наизменично се отварају листови са обе стране. Иако је ова метода гломазна, она минимизира празнине и магнетни отпор између листова, што помаже у повећању магнетног флукса; стога се широко користи у енергетским трансформаторима. Метода копања се обично користи у апликацијама са једносмерном струјом (ДЦ). Да би се спречило засићење изазвано ДЦ, мора се оставити размак између листова. У овој методи, Е-комади и И-комади се постављају на супротне стране, а размак између њих се може подесити помоћу папирних подметача.

3. Типови намотаја

Језгра типа намотаја су подељена у три главне категорије:
А. Тороидално језгро: Направљено слагањем ламинација у облику слова О или намотавањем силиконских челичних трака. Намотавање ових језгара је прилично изазовно.
Б. Језгро штапа: магнетна језгра у облику шипке.
Ц. Језгро бубња: магнетна језгра у облику бубња.