هسته ترانسفورماتور: مواد، ساختار، تلفات و عملکرد

راهسته ترانسفورماتوریکی از بخش های کلیدی هر ترانسفورماتور است. ممکن است مانند یک پشته نسبتاً ساده از فولاد به نظر برسد، اما درون آن چیزهای زیادی در حال وقوع است.

هسته مسیر مغناطیسی بین سیم پیچ های اولیه و ثانویه را فراهم می کند. هنگامی که ترانسفورماتور انرژی می گیرد، شار مغناطیسی از این مسیر عبور می کند و اجازه می دهد تا انرژی الکتریکی از یک سیم پیچ به سیم پیچ دیگر منتقل شود.

آنچه در اینجا مهم است تنها نوع فولاد مورد استفاده نیست. هندسه هسته، ضخامت لایه لایه، طراحی اتصال، کیفیت برش، نیروی گیره، عایق، زمین و حتی نحوه کار با هسته در طول ساخت می تواند بر ترانسفورماتور نهایی تأثیر بگذارد.

این جزئیات ارتباط مستقیمی باترانسفورماتور بدون -از دست دادن بار، بدون-جریان بار، جریان هجومی، ارتعاش، صدای ترانسفورماتور، کارایی و عمر مفید.

برایترانسفورماتور Yaweiبنابراین، طراحی هسته ترانسفورماتور به عنوان بخش مهمی از طراحی کلی ترانسفورماتور به جای چیزی که می تواند جداگانه در نظر گرفته شود، در نظر گرفته می شود.

بررسی اجمالی هسته ترانسفورماتور

هدف اصلی یک هسته ترانسفورماتور ارائه یک مسیر{0}}گریز کم برای شار مغناطیسی است.

هنگامی که ولتاژ AC به سیم پیچ اولیه اعمال می شود، یک میدان مغناطیسی متناوب در هسته ایجاد می شود. سپس شار مغناطیسی سیم پیچ ثانویه را به هم متصل می کند و ولتاژی را در آن القا می کند.

که به اندازه کافی ساده به نظر می رسد. چالش کارآمد کردن این مسیر مغناطیسی است.

یک هسته ترانسفورماتور خوب باید تلفات مغناطیسی را کم نگه دارد و در عین حال استحکام مکانیکی کافی و حفظ ابعاد مورد نیاز را داشته باشد. بزرگتر کردن هسته همیشه راه حل نیست. یک هسته بزرگتر ممکن است چگالی شار مغناطیسی را کاهش دهد، اما همچنین به معنای فولاد بیشتر، وزن بیشتر، ابعاد بزرگتر و هزینه های تولید بالاتر است.

بنابراین، طراحی هسته ترانسفورماتور واقعاً یک عمل متعادل کننده بین استعملکرد مغناطیسی، کارایی، استحکام مکانیکی، خنک کننده، اندازه و هزینه.

مواد هسته ترانسفورماتور

مواد هسته تاثیر عمده ای بر راندمان ترانسفورماتور دارند. تاثیر می گذاردبدون -اتلاف بار، بدون-جریان بار، چگالی شار مغناطیسی و نویز ترانسفورماتور.

کاربردهای مختلف ترانسفورماتور به مواد مغناطیسی مختلفی نیاز دارد.

ورق‌های فولادی مغناطیسی داغ- نورد شده

فولاد مغناطیسی نورد گرم-به طور گسترده در طرح های ترانسفورماتورهای قبلی استفاده می شد. این فولاد از طریق یک فرآیند نورد با دمای بالا تولید می‌شود و عموماً تلفات مغناطیسی بیشتری نسبت به فولاد الکتریکی مورد استفاده در ترانسفورماتورهای با راندمان بالا- مدرن دارد.

به همین دلیل، فولاد مغناطیسی داغ-در هسته‌های ترانسفورماتورهای توزیع برق و توزیع مدرن کمتر رایج است.

هنوز هم می‌توان آن را در ترانسفورماتورهای قدیمی‌تر و کاربردهای خاصی که الزامات عملکرد متفاوت هستند، یافت. اما برای ترانسفورماتورهای مدرن کم تلفات، معمولاً مواد دیگر ترجیح داده می شوند.

ورق‌های فولادی مغناطیسی جهت‌دار-غلات نورد سرد{{1}

ورق‌های فولادی مغناطیسی با جهت-غلات نورد سرد-که معمولاً به عنوان فولاد CRGO شناخته می شود، به طور گسترده در هسته های ترانسفورماتور مدرن استفاده می شود.

دانه‌های فولاد عمدتاً در جهت نورد قرار دارند. این به ماده ویژگی های مغناطیسی عالی در آن جهت می دهد. هنگامی که مواد برش داده می شوند، روی هم چیده می شوند و به درستی مونتاژ می شوند، می توانند از دست دادن هسته کم و جریان مغناطیسی نسبتاً کم را ایجاد کنند.

برخی از ویژگی های مهم آن در زیر نشان داده شده است.

در اینجا یک نکته مهم وجود دارد:فولاد CRGO خوب به طور خودکار به معنای هسته ترانسفورماتور کم-تلفات نیست.

فرآیند تولید نیز به همان اندازه اهمیت دارد. برش، کنترل سوراخ، انباشته شدن، ساخت اتصال هسته، تنش مکانیکی، فشار گیره و کیفیت عایق همگی می توانند بر روی هسته تمام شده تأثیر بگذارند.

به عبارت دیگر، ماده نقطه شروع خوبی به سازنده می دهد، اما فرآیند تولید تعیین می کند که واقعاً چه مقدار از این پتانسیل به دست آمده است.

مواد آلیاژی آمورف

آلیاژ آمورفیکی دیگر از مواد هسته ای است که به ویژه در{0}}ترانسفورماتورهای توزیع کم تلفات استفاده می شود.

برخلاف فولادهای الکتریکی با گرایش دانه‌های معمولی، آلیاژ آمورف ساختاری غیر بلوری دارد. معمولاً به صورت یک روبان فلزی بسیار نازک عرضه می‌شود و خواص مغناطیسی آن می‌تواند منجر به تلفات بسیار کم بدون{3}}بار شود.

این امر باعث می شود آلیاژ آمورف برای ترانسفورماتورهایی که به طور مداوم پرانرژی باقی می مانند جذاب باشد.

حتی زمانی که یک ترانسفورماتور بار بسیار کمی را حمل می کند، هسته آن همچنان انرژی مصرف می کند. در طی هزاران ساعت کار، کاهش این تلفات ثابت بدون بار-می تواند تفاوت قابل توجهی ایجاد کند.

جنبه منفی؟ آلیاژ آمورف نسبتاً ظریف است. برای جلوگیری از آسیب رساندن به مواد، نیاز به جابجایی، برش، شکل‌دهی و مونتاژ دقیق دارد.

ساختار هسته ترانسفورماتور

هسته های ترانسفورماتور معمولا به سه نوع اصلی تقسیم می شوند:

هسته ترانسفورماتور-نوع هسته، هسته ترانسفورماتور پوسته-نوع و هسته زخمی.

هر سازه مزایا و الزامات ساخت خود را دارد. انتخاب به ظرفیت ترانسفورماتور، سطح ولتاژ، کاربرد، الزامات مکانیکی و طراحی کلی بستگی دارد.

هسته-نوع ترانسفورماتور هسته

راهسته ترانسفورماتور-نوعبه طور گسترده در ترانسفورماتورهای قدرت و ترانسفورماتورهای توزیع استفاده می شود.

در یک طراحی معمولی سه-فاز، هسته دارای سه ستون اصلی است که توسط یوغ های بالا و پایین به هم متصل شده اند. سیم پیچ ها در اطراف اندام های هسته قرار می گیرند.

این یک مدار مغناطیسی نسبتا مستقیم ایجاد می کند و یک آرایش عملی برای بسیاری از کاربردهای ترانسفورماتور فراهم می کند.

هسته-نمودار لایه‌بندی هسته ترانسفورماتور

هسته ترانسفورماتور از یک بلوک جامد فولادی ساخته نمی شود.

در عوض، از بسیاری از ورق های فولادی مغناطیسی نازک یا لایه های لایه ساخته شده است. لمینیت ها از یکدیگر عایق بندی شده و مدار مغناطیسی مورد نیاز را ایجاد می کنند.

مفاصل هسته اهمیت ویژه ای دارند. معمولا از هسته های ترانسفورماتور مدرن استفاده می شودمفاصل میتردار یا مفاصل{0} پلکانیبرای بهبود جریان شار مغناطیسی

یک اتصال ضعیف طراحی شده یا نامناسب می تواند غلظت شار موضعی ایجاد کند و از دست دادن هسته را افزایش دهد. بنابراین، در حالی که مفصل ممکن است مانند یک جزئیات کوچک به نظر برسد، می تواند تأثیر شگفت انگیزی بر عملکرد داشته باشد.

هسته-نوع قطعات گیره هسته ترانسفورماتور

هسته باید در طول حمل و نقل، نصب، عملکرد عادی و شرایط اتصال کوتاه از نظر مکانیکی پایدار بماند.

اجزای گیره هسته می توانند شامل تیرهای گیره، صفحات فشار، میله های اتصال، سازه های نگهدارنده و قطعات عایق باشند.

مقدار فشار بستن باید به دقت کنترل شود.

فشار بسیار کم ممکن است به لمینت ها اجازه حرکت یا ارتعاش را بدهد. فشار بیش از حد می تواند فشار مکانیکی را به فولاد مغناطیسی وارد کند و به طور بالقوه باعث افزایش تلفات هسته شود.

سفت کردن همه چیز تا حد امکان هیچ فایده ای ندارد. فشار یکنواخت و کنترل شده چیزی است که اهمیت دارد.

Core-Type Transformer Core Tie Plates

صفحات کراوات اصلیساختار گیره را تقویت کرده و به حفظ هندسه طراحی شده هسته کمک می کند.

آنها همچنین به توزیع نیروهای مکانیکی از طریق مجموعه هسته کمک می کنند.

این امر با افزایش ظرفیت ترانسفورماتور اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. در طول یک اتصال کوتاه، نیروهای الکترومغناطیسی قوی می توانند بر روی سیم پیچ ها و سازه های اطراف اثر بگذارند، بنابراین قسمت فعال به پشتیبانی مکانیکی کافی نیاز دارد.

هسته-نوع تسمه های اتصال ستون هسته ترانسفورماتور

تسمه های اتصال را می توان در اطراف ستون های هسته استفاده کرد تا لایه ها را کنار هم نگه دارد و حرکت را محدود کند.

آنها پایداری مکانیکی را بهبود می بخشند، اما باید با دقت اعمال شوند. فشار بیش از حد از تسمه های اتصال می تواند استرس را به فولاد الکتریکی وارد کند.

از آنجایی که تنش مکانیکی می تواند ویژگی های مغناطیسی مواد را تغییر دهد، کنترل ضعیف در اینجا ممکن است منجر به افزایش بیشتر شودترانسفورماتور بدون -از دست دادن بار.

هسته-نوع عایق هسته ترانسفورماتور

لمینیت های جداگانه نیاز به عایق الکتریکی بین آنها دارند.

یک پوشش عایق نازک معمولاً روی سطح فولاد مغناطیسی اعمال می شود. وظیفه آن جلوگیری از عبور جریان های گردشی قابل توجه از یک لمینیت به لایه دیگر است.

اگر عایق در حین برش، حمل و نقل، انباشته کردن یا مونتاژ آسیب ببیند، ممکن است تلفات اضافی جریان گردابی{0}} رخ دهد.

به همین دلیل است که مناطقی مانند لبه های برش، اتصالات هسته، نقاط گیره و مکان های زمین نیاز به توجه ویژه دارند.

هسته-نوع کانال های روغن خنک کننده هسته ترانسفورماتور

در یک ترانسفورماتور غوطه‌ور شده در روغن، گرمای تولید شده توسط هسته و سیم‌پیچ‌ها باید به روغن عایق منتقل شود و سپس از طریق سیستم خنک‌کننده حذف شود.

کانال‌های نفت در صورت لزوم در طراحی قطعه فعال گنجانده می‌شوند. آنها به گردش روغن در اطراف مناطق تولید کننده گرما{2}} و انتقال گرما کمک می کنند.

خنک کننده هسته و خنک کننده سیم پیچ از نزدیک به هم متصل هستند. بنابراین یک طراحی خوب ترانسفورماتور جریان روغن داخلی را به عنوان یک سیستم حرارتی کلی در نظر می گیرد نه اینکه هر جزء را به طور جداگانه پردازش کند.

هسته-نوع اتصال هسته ترانسفورماتور

هسته ترانسفورماتور معمولاً در یک نقطه مشخص به زمین متصل می شود.

هدف این است که هسته را در یک پتانسیل الکتریکی تعریف شده نگه دارید و از شارژ ناخواسته الکترواستاتیک جلوگیری کنید.

به طور کلی، هسته باید داشته باشدیک نقطه پایه عمدی.

اگر چندین مسیر زمینی ناخواسته وجود داشته باشد، آنها می توانند حلقه های رسانای بسته را تشکیل دهند. این حلقه ها ممکن است به جریان های گردشی اجازه دهند که از ساختار هسته عبور کنند و گرمای اضافی ایجاد کنند.

این یک جزئیات کوچک است که اگر نادیده گرفته شود می تواند به یک مشکل جدی تبدیل شود.

Shell-Type Transformer Core

در یکهسته ترانسفورماتور پوسته-نوع، هسته مغناطیسی بخش بزرگتری از سیم پیچ ها را احاطه کرده است.

مدار مغناطیسی آن با یک ترانسفورماتور نوع{0}} هسته معمولی متفاوت است. ساخت و ساز از نوع Shell می‌تواند پشتیبانی مکانیکی قوی برای سیم‌پیچ‌ها فراهم کند و در برخی از ترانسفورماتورهای قدرت و کاربردهای تخصصی ترانسفورماتور استفاده می‌شود.

Shell-نمودار لایه‌بندی هسته ترانسفورماتور نوع

لایه ها طوری چیده شده اند که هسته یک ساختار مغناطیسی در اطراف مجموعه سیم پیچی تشکیل دهد.

شکل دقیق به ولتاژ، ظرفیت، فرکانس، پیکربندی سیم پیچ و الزامات مکانیکی ترانسفورماتور بستگی دارد.

همانند ترانسفورماتورهای{0}}نوع هسته، تراز دقیق لمینیت و اتصالات با دقت طراحی شده مهم هستند. انباشتگی ضعیف، ابعاد نادرست اتصال، یا فشار مکانیکی بیش از حد می تواند باعث افزایش بی میلی مغناطیسی و از دست دادن هسته شود.

Shell-نوع قطعات گیره هسته ترانسفورماتور

ترانسفورماتورهای نوع Shell{0}}به اجزای گیره با طراحی دقیق نیاز دارند تا هسته و سیم پیچ ها را در موقعیت های مورد نظر خود نگه دارند.

سیستم گیره باید استحکام مکانیکی کافی برای مقاومت در برابر نیروهای الکترومغناطیسی را فراهم کند و در عین حال از فشار غیرضروری بر مواد مغناطیسی جلوگیری کند.

باز هم، بستن کنترل شده هدف است. فشار بیشتر به طور خودکار به معنای عملکرد بهتر نیست.

پوسته-نوع کانال‌های روغن هسته ترانسفورماتور و عایق لمینیت

برای ترانسفورماتورهای نوع-پوسته غوطه‌ور-روغن، کانال‌های روغن به گردش روغن خنک‌کننده در اطراف اجزای تولیدکننده گرما{2} کمک می‌کنند.

در عین حال، عایق بین لایه های هسته باید دست نخورده باقی بماند.

اگر عایق لمینیت آسیب ببیند، جریان های گردشی می توانند بین ورق های مجاور ایجاد شوند که باعث افزایش تلفات هسته شده و به طور بالقوه باعث گرمایش اضافی می شود.

هسته زخم

A هسته زخمبا پیچاندن مداوم یک نوار باریک از مواد مغناطیسی به یک مدار مغناطیسی بسته ساخته می شود.

بر خلاف یک هسته انباشته معمولی، ماده مغناطیسی یک مسیر سیم پیچ پیوسته را دنبال می کند. این می تواند تعداد اتصالات هسته سنتی را کاهش دهد و یک مدار مغناطیسی کارآمد ایجاد کند.

هسته های زخمی معمولاً در ترانسفورماتورهای توزیع و طراحی ترانسفورماتورهای فشرده استفاده می شوند.

هسته زخم تک فاز

A هسته زخم تک فازی-به طور کلی با سیم پیچی فولاد مغناطیسی به شکل بسته، اغلب مستطیلی یا گرد تولید می شود.

سپس سیم پیچ در اطراف هسته جمع می شود.

هنگامی که هسته به طور دقیق ساخته می شود، مسیر مغناطیسی نسبتاً پیوسته آن می تواند به دستیابی به تلفات کم-بدون بار و ابعاد ترانسفورماتور فشرده کمک کند.

هسته زخم سه فاز

A هسته زخم سه فازیطراحی شده است تا سه مدار مغناطیسی را برای عملکرد ترانسفورماتور سه فاز- ارائه دهد.

می تواند ساختار فشرده و عملکرد مغناطیسی خوبی ارائه دهد. با این حال، فرآیند تولید باید کاملاً دقیق باشد، زیرا سه فاز نیاز به حفظ هندسه و ویژگی‌های مغناطیسی ثابت دارند.

پارامترهای عملکرد هسته ترانسفورماتور

عملکرد یک هسته ترانسفورماتور معمولاً با استفاده از چندین پارامتر مهم ارزیابی می شود. در میان آنها،بدون -از دست دادن بار و بدون-جریان بارگذاریبه ویژه مهم هستند.

مواد هسته، چگالی شار مغناطیسی، طراحی لایه لایه، اتصالات هسته، تنش مکانیکی و کیفیت ساخت، همه نقش مهمی را ایفا می کنند.

بدون-از دست دادن بار هسته ترانسفورماتور

بدون -از دست دادن بار هسته ترانسفورماتورعمدتاً به توان مصرف شده توسط هسته مغناطیسی زمانی که ترانسفورماتور برق می‌زند اما طرف ثانویه باری را تامین نمی‌کند، اشاره دارد.

دو مؤلفه اصلی عبارتند از اتلاف پسماند و تلفات گردابی-.

برخلاف از دست دادن بار، تا زمانی که ترانسفورماتور برق باشد، -هیچ افت بار رخ نمی دهد. این امر به ویژه برای ترانسفورماتورهایی که به طور مداوم کار می کنند مهم است.

برای مثال، یک تفاوت کوچک در عدم تلفات بار{0} ممکن است در برگه مشخصات چشمگیر به نظر نرسد. اما در طول چندین سال کار مداوم، مصرف انرژی انباشته شده می تواند قابل توجه باشد.

بدون -جریان بار هسته ترانسفورماتور

بدون -جریان بارگیریجریانی است که توسط ترانسفورماتور هنگام باز بودن سیم پیچ ثانویه آن کشیده می شود.

بخشی از این جریان، جریان مغناطیسی مورد نیاز برای ایجاد شار مغناطیسی در هسته است.

یک هسته ساخته شده از فولاد مغناطیسی-با نفوذپذیری بالا می‌تواند به کاهش جریان مغناطیسی کمک کند. با این حال، شکل موج بدون بار واقعی تحت تأثیر ویژگی های مغناطیسی غیرخطی هسته قرار می گیرد.

اشباع مغناطیسی، چگالی شار، خواص مواد و طراحی هسته همگی می توانند بر نتیجه نهایی تأثیر بگذارند.

ساخت هسته ترانسفورماتور: تأثیر بر عملکرد بدون بار-

اینجاست که همه چیز جالب می شود.

دو هسته ترانسفورماتور ممکن است از همان درجه فولاد مغناطیسی استفاده کنند، اما همچنان عملکرد بدون بار- متفاوتی را نشان می‌دهند. چرا؟ زیرا تولید تأثیر عمده ای بر هسته نهایی دارد.

برش، پانچ کردن، انباشته کردن، مونتاژ مفصل، جابجایی، بستن، و عملیات عایق می توانند ویژگی های مغناطیسی محصول نهایی را تغییر دهند.

تأثیر تغییر شکل مغناطیسی ورق فولادی و تنش مکانیکی بر عملکرد بدون بار-

فولاد الکتریکی به تنش مکانیکی حساس است.

خم شدن، ضربه، فشرده سازی بیش از حد، یا حمل خشن می تواند بر خواص مغناطیسی آن تأثیر بگذارد. در برخی موارد، نتیجه تلفات هسته بیشتر و جریان مغناطیسی بیشتر است.

بنابراین، لمینیت های هسته باید به دقت مورد استفاده قرار گیرند، به خصوص در اطراف گوشه ها و اتصالات.

بریدگی و آسیب عایق ورق های هسته و عملکرد بدون بار{{0}

سوراخ‌ها می‌توانند در امتداد لبه‌های هسته‌های بریده شده یا پانچ شده ظاهر شوند.

اگر فرزها بیش از حد باشد، لمینت های مجاور ممکن است در تماس الکتریکی قرار گیرند. این می تواند عایق بین لایه ای را ضعیف کرده و جریان های گردشی را افزایش دهد.

اگر پوشش عایق روی فولاد آسیب دیده باشد، همین مشکل ممکن است رخ دهد.

به همین دلیل، دقت برش و کنترل فرز از بخش‌های مهم ساخت هسته ترانسفورماتور هستند.

تأثیر ضربات هسته ای بر عدم از دست دادن بار

عملیات پانچ و برش می تواند استرس مکانیکی را در اطراف لبه های پردازش شده ایجاد کند.

اگر فرآیند به خوبی کنترل نشود، ناحیه تحت تنش می تواند بزرگتر شود و خواص مغناطیسی مواد ممکن است بدتر شود.

برش دقیق به کاهش این اثر کمک می کند و هسته نهایی را سازگارتر می کند.

تأثیر اندازه مفصل هسته بر عدم کاهش بار-

مفاصل هسته سزاوار توجه ویژه هستند زیرا آنها مناطقی هستند که شار مغناطیسی می تواند کمتر یکنواخت شود.

اگر اتصال ضعیف طراحی شده باشد، اندازه نادرست باشد، یا به درستی مونتاژ نشده باشد، غلظت شار موضعی ممکن است رخ دهد. این ممکن است هم تلفات محلی را افزایش دهد و هم به طور کلی بدون-از دست دادن بار.

ابعاد مفصل، همپوشانی، هم ترازی و وضعیت سطح همه مهم هستند.

تأثیر طراحی هسته ترانسفورماتور بر عدم تلفات بار

طراحی هسته ترانسفورماتور تأثیر مستقیمی بر چگونگی کارآمدی شار مغناطیسی در هسته دارد.

هدف ایجاد یک مدار مغناطیسی با رلکتانس کم و در عین حال حفظ چگالی شار مغناطیسی در محدوده مناسب است.

یک طراحی خوب لزوماً طراحی با کمترین میزان فولاد نیست. این چیزی است که تعادل مناسبی بین کاهش، ابعاد، وزن، نویز، کارایی و هزینه ایجاد می کند.

تأثیر لایه‌گذاری هسته بر عدم تلفات بار

لایه‌های نازک به کاهش تلفات جریان گردابی کمک می‌کنند زیرا اندازه مسیرهای جریان در گردش را محدود می‌کنند.

با این حال، فولاد نازک تر نیز به مشکلات حمل و انباشته شدن حساس تر است. آسیب دیدن یا تغییر شکل آن آسان تر است.

بنابراین انتخاب ضخامت لمینیت هم شامل عملکرد الکتریکی و هم ملاحظات تولیدی است.

تعداد لمینیت ها در هر لمینیت و بدون-عملکرد بار

تعداد و آرایش لایه ها بر تداوم مسیر مغناطیسی تأثیر می گذارد.

اگر ورق ها به خوبی تراز شده باشند، شکاف های کوچک و بی نظمی ظاهر می شوند. اینها عدم تمایل مغناطیسی را افزایش می دهند و ممکن است بر عملکرد بدون بار- تأثیر بگذارند.

انباشته شدن دقیق به حفظ سطح مقطع{0}}و ویژگی های مغناطیسی مورد نظر کمک می کند.

بدون -از دست دادن بار مفاصل در هم قفل شده و پلکانی

مفاصل به هم پیوسته و مفاصل{0}}پله دارمعمولا برای بهبود توزیع شار مغناطیسی در اتصالات هسته استفاده می شود.

در مقایسه با مفاصل لب به لب ساده، مفاصل پلکانی با طراحی مناسب می‌توانند غلظت شار موضعی را کاهش دهند و عملکرد بدون بار{0}}را بهبود بخشند.

البته نتیجه به چیزی بیشتر از هندسه مفصل بستگی دارد. درجه فولاد، چگالی شار، دقت برش، کیفیت انباشته شدن و تنش مکانیکی هم مهم هستند.

تأثیر هسته متقاطع-شکل مقطع بر عدم کاهش بار-

مقطع هسته بر توزیع شار مغناطیسی و همچنین میزان کارآمدی فولاد موجود تأثیر می گذارد.

بسیاری از هسته‌های ترانسفورماتور از یک مقطع-چند مرحله‌ای- استفاده می‌کنند که تقریباً یک شکل دایره‌ای در اطراف سیم‌پیچ است. این رویکرد می‌تواند عملکرد مغناطیسی خوبی را بدون ایجاد پیچیدگی غیرضروری در فرآیند تولید ارائه دهد.

یک مقطع مرکزی{0}بهینه شده-به کاهش غلظت شار محلی کمک می‌کند و از بازده مورد نظر پشتیبانی می‌کند.

ضریب اتلاف دانه-هسته های ورق فولادی مغناطیسی گرا

راضریب تلفات هسته‌های فولادی مغناطیسی-دانهمشخصات تلفات مغناطیسی فولاد الکتریکی انتخاب شده را در شرایط آزمایش مشخص توصیف می کند.

با این حال، ارزش تلفات مواد سازنده نباید به عنوان تلفات تضمین شده واقعی یک هسته ترانسفورماتور تمام شده در نظر گرفته شود.

هسته تمام شده تحت تأثیر کل فرآیند تولید قرار می گیرد.

به همین دلیل است که انتخاب مواد و کیفیت ساخت باید با هم در نظر گرفته شوند.

شماره گروه اتصال و شماره هسته-عملکرد بارگذاری

راشماره گروه اتصال ترانسفورماتور، مانندDyn11، Yyn0، یا Yd11، اتصالات سیم پیچ و جابجایی فاز بین دو طرف-ولتاژ بالا و ولتاژ پایین{1}} را شرح می دهد.

گروه اتصال مستقیماً خواص مغناطیسی اصلی هسته را تغییر نمی دهد.

با این حال، پیکربندی سیم پیچ و شرایط تحریک بر شرایط عملکرد مغناطیسی ترانسفورماتور تأثیر می گذارد. بنابراین برای ترانسفورماتورهای سه فاز، طراحی هسته و اتصال سیم پیچ باید با هم در نظر گرفته شوند.

هنگامی که ترانسفورماتورها به صورت موازی کار می کنند، گروه اتصال نیز مهم است. نسبت های ولتاژ سازگار، امپدانس، قطبیت و جابجایی فاز برای عملکرد موازی مناسب ضروری هستند.

جریان هجومی ترانسفورماتور

جریان هجومی ترانسفورماتوریک موج موقت جریان است که می تواند هنگام روشن شدن یک ترانسفورماتور رخ دهد.

هسته ترانسفورماتور مستقیماً در این پدیده دخالت دارد.

در هنگام انرژی دهی، شار مغناطیسی به نقطه سوئیچ شکل موج ولتاژ AC و شار باقی مانده در هسته بستگی دارد.

اگر شرایط نامطلوب باشد، شار حاصل می تواند بسیار بالاتر از مقدار عملیاتی معمولی آن باشد. سپس ممکن است هسته وارد اشباع مغناطیسی شود و جریان مغناطیسی بسیار زیادی ایجاد کند.

چندین عامل بر جریان هجومی ترانسفورماتور تأثیر می گذارد:

برای ترانسفورماتورهای بزرگ، جریان هجومی باید هنگام تنظیم سیستم های حفاظتی به دقت در نظر گرفته شود.

برای مثال، حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور باید یک هجوم مغناطیسی موقت را از یک خطای داخلی واقعی تشخیص دهد. در غیر این صورت، یک ترانسفورماتور سالم می‌تواند به‌طور غیرضروری در حین انرژی‌دهی خاموش شود.

نویز ترانسفورماتور

صدای ترانسفورماتوریکی دیگر از ویژگی های مهم است که رابطه قوی با هسته دارد.

صدای زمزمه آشنا از یک ترانسفورماتور پرانرژی عمدتاً با آن همراه استمغناطیس انقباضو نیروهای الکترومغناطیسی در هسته.

با این حال، هسته تنها منبع صدا نیست. فن های خنک کننده، پمپ های روغن، لرزش مخزن، ارتعاش سیم پیچ و سایر اجزای مکانیکی نیز می توانند در این امر نقش داشته باشند.

دلایل ایجاد نویز ترانسفورماتور

منبع اصلی نویز هسته مغناطیسی است.

هنگامی که میدان مغناطیسی تغییر می کند، فولاد مغناطیسی دستخوش تغییرات ابعادی کوچکی می شود. این تغییرات به طور مکرر با میدان مغناطیسی متناوب اتفاق می افتد و ارتعاش مکانیکی ایجاد می کند.

سپس ارتعاش را می توان به ساختار گیره هسته، مخزن و سایر اجزاء منتقل کرد.

بنابراین برای ترانسفورماتورهای بزرگ، کاهش نویز به چیزی بیش از انتخاب ساده{0} فولاد مغناطیسی کم صدا نیاز دارد. طراحی مغناطیسی و مکانیکی باید به عنوان یک کل در نظر گرفته شود.

چندین عامل موثر بر سطح نویز ترانسفورماتور

سر و صدای ترانسفورماتور تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله نوع فولاد مغناطیسی، چگالی شار مغناطیسی هسته، ساختار اتصال، نیروی گیره، طراحی مخزن، تجهیزات خنک کننده و شرایط عملیاتی قرار می گیرد.

رابطه بین نویز ترانسفورماتور و نوع ورق فولادی مغناطیسی و چگالی شار مغناطیسی هسته

مواد مغناطیسی مختلف فولاد دارای ویژگی های مغناطیسی انقباض متفاوتی هستند.

حتی زمانی که از فولاد CRGO استفاده می شود، صدای ترانسفورماتور بسته به درجه فولاد، چگالی شار مغناطیسی، جهت دانه، طراحی اتصال هسته و تنش مکانیکی می تواند متفاوت باشد.

با افزایش چگالی شار مغناطیسی، انقباض مغناطیسی و ارتعاش الکترومغناطیسی به طور کلی می تواند قابل توجه تر شود.

این یکی از دلایلی است که طراحان ترانسفورماتور از فشار دادن هسته به یک چگالی شار بسیار بالا اجتناب می کنند. یک طراحی مغناطیسی تهاجمی تر ممکن است باعث صرفه جویی در برخی مواد شود، اما همچنین می تواند از دست دادن هسته و نویز را افزایش دهد.

طراحی نهایی نیاز به یافتن یک تعادل معقول دارد.

رابطه بین نویز ترانسفورماتور و نیروی گیره هسته

نیروی گیره هستههمچنین تأثیر واضحی بر نویز ترانسفورماتور دارد.

اگر هسته به اندازه کافی محکم بسته نشده باشد، ورقه‌ها ممکن است حرکت کنند یا در برابر یکدیگر ارتعاش کنند. این می تواند نویز مکانیکی را افزایش دهد.

اما بستن بیش از حد لزوما بهتر نیست. فشار بیش از حد می تواند فشار مکانیکی را به فولاد مغناطیسی وارد کند و به طور بالقوه باعث افزایش تلفات هسته و تغییر رفتار مغناطیسی شود.

هدف بستن کنترل شده و یکنواخت است. برای ثابت نگه داشتن هسته کافی است، اما نه آنقدر که مواد مغناطیسی به طور غیر ضروری تحت فشار قرار گیرند.

چرا کیفیت هسته ترانسفورماتور مهم است؟

نادیده گرفتن هسته آسان است زیرا وقتی مردم در مورد طراحی ترانسفورماتور صحبت می کنند، معمولاً سیم پیچ ها بیشتر مورد توجه قرار می گیرند.

اما هسته تأثیر عمده ای بر عملکرد بلند مدت ترانسفورماتور- دارد.

یک هسته به درستی طراحی و ساخته شده می تواند به کاهش کمک کندترانسفورماتور بدون -از دست دادن بارجریان مغناطیسی کمتر، توزیع شار مغناطیسی را بهبود می بخشد، ارتعاش را کاهش می دهد، نویز ترانسفورماتور را کنترل می کند و از عملکرد قابل اعتماد پشتیبانی می کند.

مهم این است که این عوامل با هم کار کنند.

ورق فولادی CRGO درجه بالا- نمی تواند برش ضعیف را جبران کند. یک اتصال خوب-طراحی شده نمی تواند عایق لمینیت آسیب دیده را جبران کند. و یک هسته مکانیکی قوی اگر با چگالی شار مغناطیسی نامناسب کار کند، همچنان می‌تواند عملکرد ضعیفی داشته باشد.

هسته ترانسفورماتور باید به عنوان یک سیستم کامل در نظر گرفته شود.

نتیجه گیری

راهسته ترانسفورماتورپایه مغناطیسی یک ترانسفورماتور است و کیفیت آن تأثیر مستقیمی بر راندمان، قابلیت اطمینان، نویز و هزینه عملیاتی دارد.

این فرآیند با انتخاب ماده مناسب شروع می‌شود، خواه این به معنای فولاد الکتریکی با جهت {{0}غلبه نورد سرد-، آلیاژ آمورف یا مواد مغناطیسی مناسب دیگر باشد. از آنجا، هندسه هسته، ضخامت لمینیت، ساخت اتصال، دقت برش، انباشته، گیره، عایق، زمین و کنترل ساخت همگی مهم می شوند.

برایترانسفورماتور بدون -از دست دادن بار، جزئیات ساخت می تواند به اندازه خود ماده مهم باشد. استرس مکانیکی، فرز، عایق آسیب دیده، اتصالات ضعیف، و انباشته شدن نادرست همگی می توانند عملکرد یک هسته{1}}با کیفیت بالا را کاهش دهند.

همین امر در موردصدای ترانسفورماتور. چگالی شار مغناطیسی، انقباض مغناطیسی، مواد هسته، طراحی مفصل و نیروی گیره با یکدیگر تعامل دارند. بنابراین کنترل نویز ترکیبی از طراحی مغناطیسی و طراحی مکانیکی است.

درترانسفورماتور Yaweiطراحی هسته ترانسفورماتور به عنوان بخشی از فرآیند کامل مهندسی ترانسفورماتور در نظر گرفته می شود. با تطبیق مواد هسته، طراحی مغناطیسی، روش‌های ساخت، ساخت مکانیکی، نیازهای خنک‌کننده و کاربرد واقعی، یک ترانسفورماتور می‌تواند تلفات کمتر، نویز کنترل‌شده، عملکرد پایدار و عمر طولانی را به دست آورد.

اکنون تماس بگیرید