1. Osnovna uloga transformatorskog željeznog jezgra
(1)Formiranje efikasnog magnetnog kola niske-reluktancije:Ovo je osnovna funkcija gvozdenog jezgra. Kada naizmjenična struja teče kroz primarni namotaj, stvara naizmjenični magnetni tok. Gvozdeno jezgro pruža put koji se lako magnetizuje, značajno povećavajući jačinu magnetnog polja i ograničavajući većinu fluksa (glavnog fluksa) unutar ovog puta visoke-propusnosti, efikasno ga spajajući sa sekundarnim namotajem. Bez gvozdenog jezgra, velika količina fluksa bi iscurila u vazduh (gde je magnetna reluktantnost veoma visoka), što bi rezultiralo veoma niskom efikasnošću prenosa energije.
(2)Povećanje efikasnosti elektromagnetne indukcije:Zbog prisustva gvozdenog jezgra, u namotaju se može stvoriti mnogo jače magnetsko polje pod istom pobudnom strujom (struja bez-opterećenja). To znači da se za generiranje dovoljnog fluksa za prijenos energije potreban broj zavoja i pobudna struja uvelike smanjuju, značajno poboljšavajući efikasnost transformatora i smanjujući i veličinu i troškove proizvodnje.
(3)Pružanje strukturalne podrške:Gvozdeno jezgro se ponaša kao mehanički kostur transformatora, podržavajući primarni i sekundarni namotaji, održavajući njihovu stabilnost položaja i izdržavajući elektromagnetne sile koje se mogu javiti tokom rada (kao što su ogromne elektrodinamičke sile tokom kratkog spoja).
2. Zahtjevi za performanse za osnovne materijale
(1) Visoka magnetna permeabilnost: Ovo je najvažnija karakteristika. Visoka magnetna permeabilnost znači da se materijal može lako magnetizirati, omogućavajući stvaranje jake magnetne indukcije uz vrlo malu jačinu magnetnog polja, čime se smanjuje struja pobude i poboljšava efikasnost.
(2) Visoka električna otpornost: Kada je jezgro u naizmjeničnom magnetskom polju, vrtložne struje se induciraju unutra. Vrtložne struje uzrokuju gubitak energije (gubitak vrtložne struje) i zagrijavanje. Visoka električna otpornost može efikasno 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 glavni tip gubitka energije u jezgri.
(4) Magnetna indukcija velike zasićenosti: Magnetna indukcija visokog zasićenja znači da je manja vjerovatnoća da će jezgro biti zasićeno pod jakim magnetnim poljima, što omogućava da se transformatori dizajniraju kompaktnije (prenose istu snagu s manjom površinom poprečnog-presjeka) ili daju više snage unutar iste zapremine.
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% silicijuma u čisto gvožđe.
Funkcije silikonskog dodavanja:
- - Značajno povećava otpornost: Dodavanje silicijuma povećava otpornost željeza nekoliko puta, uvelike smanjujući gubitke vrtložnih struja.- Pomaže u smanjenju koercitivnosti: Silicijum može potisnuti štetne efekte nečistoća kao što su ugljik i dušik, pročišćavajući i povećavajući zrna, čime se smanjuje gubitak histereze
- - Ublažava starenje: Silicijum usporava starenje gvožđa (pogoršanje magnetnih svojstava tokom vremena).
Obrazac procesa:Silikonski čelični limovi se valjaju u laminirani oblik, a između listova se nanosi izolacijski premaz. Ova laminirana struktura dalje ograničava vrtložne struje na svaki tanki list, značajno povećavajući otpor duž putanje vrtložne struje, što je ključna karakteristika dizajna za smanjenje gubitka vrtložna struja.
(2)Napredni materijali: Amorfne legure
karakteristike:Koristeći ultra-tehnike brzog hlađenja, rastopljeni metal se hladi tako brzo da atomi nemaju vremena da se rasporede u urednu kristalnu strukturu, formirajući staklenu-amorfnu strukturu.
Prednosti:
- - Izuzetno visoka otpornost: Otprilike 2-3 puta veća od silicijum čelika, što rezultira vrlo malim gubitkom vrtložnih struja.
- - Veoma niska koercitivnost: gubitak histereze je također minimalan.
Ukupni rezultat:Gubici bez-opterećenja (gubici u gvožđu) transformatora sa jezgrom od amorfne legure su 60% - 80% niži od transformatora od silicijumskog čelika istih specifikacija, što čini efekat-uštede energije izuzetno značajnim.
Nedostaci:
- - Niža gustina magnetnog fluksa zasićenja: Približno 80% silicijum čelika, što može rezultirati nešto većom veličinom i težinom za isti energetski transformator.
- - Tvrd i lomljiv materijal: teško se obrađuje, seče i navija.
- - Veća cijena: materijal i proizvodni proces su skuplji od silikonskog čelika.
Prijave:Posebno pogodan za scenarije sa dugim vremenima mirovanja i niskim stopama opterećenja, kao što su ruralne mreže i distributivni transformatori za distribuiranu proizvodnju energije, gdje prednosti{0}}uštede energije mogu nadoknaditi početnu investiciju tokom životnog ciklusa transformatora.
