Transformatörlerin çekirdeklerinde silikon çelik sac kullanılmasının nedeni.

Başka bir tür demir kaybını azaltmak için - 'girdap akımı kaybı.' Bir transformatör çalışırken, bobinlerde alternatif akım vardır ve ürettiği manyetik akı da elbette alternatiftir. Bu değişen manyetik akı demir çekirdekte bir akıma neden olur. Demir çekirdekte indüklenen akım, manyetik akının yönüne dik bir düzlemde dolaşır, dolayısıyla girdap akımı adı verilir. Girdap akımı kaybı aynı zamanda demir çekirdeğin ısınmasına da neden olur.

Transformatör çekirdekleri için neden silikon çelik saclar kullanılıyor? Avantajları:

Yaygın transformatör çekirdekleri genellikle silikon çelik saclardan yapılır. Silikon çeliği, silikon içeriği %0,8-4,8 olan, silikonla alaşımlı (silisit olarak da adlandırılır) bir çelik türüdür. Silikon çelik, oldukça geçirgen bir manyetik malzeme olduğundan transformatör çekirdekleri için kullanılır. Enerjilendirilmiş bir bobinde, daha büyük bir manyetik indüksiyon yoğunluğu üretilebilir, böylece transformatörün boyutunun küçültülmesine olanak sağlanır.

Gerçek transformatörlerin her zaman alternatif akım koşullarında çalıştığını biliyoruz. Güç kaybı sadece bobinlerin direncinde değil aynı zamanda alternatif akımın mıknatıslanması altındaki demir çekirdekte de meydana gelir. Demir çekirdekteki güç kaybına genellikle 'demir kaybı' adı verilir ve bu kayıp iki faktörden kaynaklanır: 'histerezis kaybı' ve 'girdap akımı kaybı.'

Histerezis kaybı, demir çekirdeğin mıknatıslanma süreci sırasında histerezis olgusunun neden olduğu demir kaybıdır. Bu kaybın büyüklüğü malzemenin histerezis döngüsünün çevrelediği alanla doğru orantılıdır. Silikon çeliğin dar bir histerezis döngüsü vardır, bu nedenle transformatör çekirdekleri için kullanılması daha az histerezis kaybına neden olur ve ısı üretimini önemli ölçüde azaltır.

Silisyum çeliği yukarıdaki avantajlara sahip olduğundan, neden çekirdek için onu tabakalar halinde işlemek yerine katı bir silisyum çelik bloğu kullanmıyorsunuz?

Bunun nedeni, lamine çekirdeğin başka bir tür demir kaybını, yani 'girdap akımı kaybını' azaltabilmesidir. Bir transformatör çalışırken, bobinlerde alternatif akım vardır ve ürettiği manyetik akı da elbette alternatiftir. Bu değişen manyetik akı demir çekirdekte bir akıma neden olur. Demir çekirdekte indüklenen akım, manyetik akının yönüne dik bir düzlemde dolaşır, dolayısıyla girdap akımı adı verilir. Girdap akımı kaybı aynı zamanda demir çekirdeğin ısınmasına da neden olur. Girdap akımı kayıplarını azaltmak için transformatör çekirdeği, birbirinden yalıtılmış istiflenmiş silikon çelik levhalardan yapılmıştır. Bu, girdap akımlarını daha küçük kesitler boyunca dar, uzun yollarda akmaya zorlayarak girdap akımı yolundaki direnci arttırır. Eş zamanlı olarak çelikteki silikon, malzemenin direncini artırarak girdap akımlarını daha da azaltır.

Transformatör çekirdekleri tipik olarak 0,35 mm kalınlığında soğuk haddelenmiş silikon çelik saclardan yapılır. Bu levhalar gerekli çekirdek boyutlarına göre dikdörtgen şeritler halinde kesilerek 'E' veya 'I' şeklinde istiflenir. Teorik olarak girdap akımlarını en aza indirmek için daha ince silikon çelik levhalar ve daha dar şeritler daha etkili olacaktır. Bu sadece girdap akımı kayıplarını ve sıcaklık artışını azaltmakla kalmayacak, aynı zamanda silikon çelik malzemeden de tasarruf sağlayacaktır. Bununla birlikte, pratikte silikon çelik çekirdekler üretilirken yalnızca bu avantajlar dikkate alınamaz çünkü bunu yapmak üretim süresini önemli ölçüde artıracak ve çekirdeğin etkin kesit alanını azaltacaktır. Bu nedenle, silikon çelik saclardan transformatör çekirdekleri yapılırken, özel koşullar göz önünde bulundurulmalı ve uygun boyutların seçilmesi için avantaj ve dezavantajların dengesi tartılmalıdır.