Основные функции сердечников трансформаторов

Основные функции сердечников трансформатора:

Поскольку трансформаторы всегда работают на переменном токе (AC), потери мощности происходят не только в сопротивлении обмоток, но и в сердечнике из-за намагничивания переменным током. Ядро трансформатора состоит из двух частей: плеч сердечника (или колонн сердечника) и ярм. Обмотки (катушки) крепятся на плечах сердечника, а ярма служат для замыкания магнитной цепи. Чтобы уменьшить гистерезис и потери на вихревые токи внутри сердечника, его обычно собирают путем укладки листов кремнистой стали в соответствии с определенными правилами. Эти листы содержат около 5% кремния, имеют толщину от 0,35 до 0,50 мм и покрыты с обеих сторон изоляционным лаком толщиной от 0,01 до 0,13 мм.

Гистерезисные потери — это потери в железе, возникающие в процессе намагничивания из-за явления магнитного гистерезиса. Величина этих потерь пропорциональна площади, ограниченной петлей гистерезиса материала. Поскольку кремниевая сталь имеет узкую петлю гистерезиса, ее использование для сердечника трансформатора приводит к сравнительно небольшим потерям на гистерезис, что существенно снижает степень нагрева. Кроме того, ламинированная (листовая) структура сердечника помогает минимизировать другой тип потерь в железе — потери на вихревые токи. Когда трансформатор работает, переменный ток в обмотках естественным образом создает переменный магнитный поток. Этот изменяющийся магнитный поток индуцирует ток внутри сердечника. Этот индуцированный ток циркулирует в плоскостях, перпендикулярных направлению магнитного потока, отсюда и название «вихревой ток». Потеря вихревого тока также приводит к нагреву сердечника. Чтобы уменьшить потери на вихревые токи, сердечник трансформатора уложен из взаимно изолированных листов кремнистой стали. Это заставляет вихревые токи течь по узким, вытянутым путям с меньшей площадью поперечного сечения, тем самым увеличивая электрическое сопротивление вдоль пути вихревых токов. В то же время содержание кремния в стали увеличивает удельное сопротивление материала, что также способствует уменьшению вихревых токов.