Huvudfunktioner för transformatorkärnor

Transformatorkärnors primära funktioner:

Praktiska transformatorer fungerar alltid under växelströmsförhållanden (AC). Effektförluster uppstår inte bara i spolarnas resistans utan även i kärnan då den magnetiseras av växelströmmen. En transformatorkärna består av två huvuddelar: kärnbenen och oken. Spolarna (lindningarna) är monterade på kärnbenen, medan oken tjänar till att stänga hela magnetkretsen. För att minska hysteres och virvelströmsförluster i kärnan, är den vanligtvis konstruerad genom att stapla kiselstållamineringar enligt specifika regler. Dessa lamineringar innehåller cirka 5 % kisel, har en tjocklek på 0,35 till 0,50 mm och är belagda på båda sidor med ett isolerande lackskikt 0,01 till 0,13 mm tjockt.

Hysteresförlust är en typ av järnförlust som genereras under magnetiseringsprocessen på grund av hysteresfenomenet. Storleken på denna förlust är direkt proportionell mot området som omges av materialets hysteresloop. Eftersom kiselstål har en smal hysteresloop, resulterar användningen av den för transformatorkärnor i lägre hysteresförluster, vilket avsevärt minskar kärnans uppvärmning.

Laminerade kärnor hjälper också till att minimera en annan typ av järnförlust: virvelströmsförlust. Under transformatordrift genererar växelströmmen i spolarna ett växelmagnetiskt flöde. Detta förändrade flöde inducerar strömmar i kärnan. Dessa inducerade strömmar cirkulerar i plan som är vinkelräta mot det magnetiska flödets riktning och är därför kända som virvelströmmar. Virvelströmsförluster gör på liknande sätt att kärnan värms upp. För att minska virvelströmsförlusterna är transformatorkärnan byggd av ömsesidigt isolerade silikonstållamineringar. Detta tvingar virvelströmmarna att flyta genom smala, långsträckta slingor med mindre tvärsnittsareor, vilket ökar det elektriska motståndet längs virvelströmsbanorna. Dessutom ökar kislet i stålet materialets elektriska resistivitet, vilket ytterligare hjälper till att minska virvelströmmar.