1. Glavna uloga željezne jezgre transformatora
(1)Formiranje učinkovitog magnetskog kruga niske-reluktancije:Ovo je temeljna funkcija željezne jezgre. Kada izmjenična struja teče kroz primarni namot, ona stvara izmjenični magnetski tok. Željezna jezgra pruža put koji se lako magnetizira, uvelike povećavajući snagu magnetskog polja i ograničavajući većinu toka (glavni tok) unutar ovog puta visoke -propusnosti, učinkovito ga povezujući sa sekundarnim namotom. Bez željezne jezgre, velika količina fluksa bi iscurila u zrak (gdje je magnetska otpornost vrlo visoka), što bi rezultiralo vrlo niskom učinkovitošću prijenosa energije.
(2)Povećanje učinkovitosti elektromagnetske indukcije:Zbog prisutnosti željezne jezgre, u namotu se može generirati mnogo jače magnetsko polje pod istom pobudnom strujom (struja bez{0}}opterećenja). To znači da se za generiranje dovoljnog toka za prijenos energije, potreban broj zavoja i struja pobude znatno smanjuju, značajno poboljšavajući učinkovitost transformatora i smanjujući i veličinu i troškove proizvodnje.
(3)Pružanje strukturne podrške:Željezna jezgra djeluje kao mehanički kostur transformatora, podupirući primarne i sekundarne namote, održavajući njihovu stabilnost položaja i odupirući se elektromagnetskim silama koje se mogu pojaviti tijekom rada (kao što su masivne elektrodinamičke sile tijekom kratkog spoja).
2. Zahtjevi izvedbe za osnovne materijale
(1) Visoka magnetska propusnost: Ovo je najvažnija karakteristika. Visoka magnetska propusnost znači da se materijal može lako magnetizirati, što omogućuje generiranje jake magnetske indukcije s vrlo malom jakošću magnetskog polja, čime se smanjuje struja pobude i poboljšava učinkovitost.
(2) Visoki električni otpor: kada je jezgra u izmjeničnom magnetskom polju, unutra se induciraju vrtložne struje. Vrtložna strujanja uzrokuju gubitak energije (gubitak vrtložne struje) i zagrijavanje. Visoki električni otpor može učinkovito ograničiti stvaranje vrtložnih struja i smanjiti ovaj dio gubitka.
(3) Niska koercitivnost: koercitivnost mjeri koliko je teško demagnetizirati materijal. Niska koercitivnost znači da je petlja histereze uska i strma, što olakšava magnetizaciju i demagnetizaciju i rezultira niskim gubitkom histereze. Gubitak histereze je još jedan veliki tip gubitka energije u jezgri.
(4) Magnetska indukcija visokog zasićenja: Magnetska indukcija visokog zasićenja znači da je manja vjerojatnost da će jezgra doći do zasićenja pod jakim magnetskim poljima, što omogućuje kompaktnije projektiranje transformatora (prijenos iste snage s manjim-površinom presjeka) ili izlaz veće snage unutar istog volumena.
3. Odabir osnovnih materijala
(1)Glavni materijali: silikonski čelik (električni čelik)
Ovo je trenutno najrašireniji i najzreliji materijal jezgre u energetskim transformatorima.
Sastav:Dodajte 2,5% ~ 4,5% silicija čistom željezu.
Funkcije dodavanja silicija:
- - Značajno povećava otpornost: Dodavanje silicija povećava otpornost željeza nekoliko puta, uvelike smanjujući gubitke zbog vrtložnih struja.- Pomaže smanjiti koercitivnost: Silicij može potisnuti štetne učinke nečistoća kao što su ugljik i dušik, pročišćavajući i povećavajući zrna, čime se smanjuje gubitak zbog histereze
- - Ublažava starenje: silicij usporava starenje željeza (propadanje magnetskih svojstava tijekom vremena).
Obrazac obrade:Limovi od silikonskog čelika smotani su u laminirani oblik, s izolacijskim premazom nanesenim između listova. Ova laminirana struktura dodatno ograničava vrtložne struje na svaku tanku ploču, znatno povećavajući otpor duž putanje vrtložnih struja, što je ključna značajka dizajna za smanjenje gubitaka vrtložnih struja.
(2)Napredni materijali: Amorfne legure
Karakteristike:Upotrebom ultra-tehnika brzog hlađenja rastaljeni metal se hladi tako brzo da se atomi nemaju vremena posložiti u urednu kristalnu strukturu, tvoreći amorfnu strukturu -poput stakla.
Prednosti:
- - Izuzetno visok otpor: Otprilike 2-3 puta veći od silikonskog čelika, što rezultira vrlo niskim gubitkom vrtložne struje.
- - Vrlo niska koercitivnost: gubitak histereze također je minimalan.
Ukupni rezultat:Gubici bez{0}}opterećenja (gubici u željezu) transformatora s jezgrom od amorfne legure manji su za 60% - 80% od transformatora od silikonskog čelika istih specifikacija, što učinak-uštede energije čini iznimno značajnim.
Nedostaci:
- - Niža gustoća magnetskog toka zasićenja: Otprilike 80% silikonskog čelika, što može rezultirati malo većom veličinom i težinom za isti energetski transformator.
- - Tvrd i lomljiv materijal: težak za obradu, rezanje i namatanje.
- - Viši trošak: materijal i proizvodni proces skuplji su od silikonskog čelika.
Prijave:Osobito prikladan za scenarije s dugim vremenima mirovanja i niskim stopama opterećenja, kao što su ruralne mreže i distribucijski transformatori za distribuiranu proizvodnju električne energije, gdje prednosti -uštede energije mogu nadoknaditi početno ulaganje tijekom životnog ciklusa transformatora.
