Üblicherweise verwendete Transformatorkerne bestehen im Allgemeinen aus Siliziumstahlblechen. Siliziumstahl ist eine Stahlart, die Silizium enthält (Silizium wird auch Silizium genannt) und sein Siliziumgehalt liegt zwischen 0,8 und 4,8 %. Als Kern des Transformators wird Siliziumstahl verwendet, da Siliziumstahl selbst ein magnetisches Material mit starker magnetischer Permeabilität ist. In der bestromten Spule kann eine größere magnetische Induktionsintensität erzeugt werden, wodurch die Größe des Transformators verringert wird.
|
|
|
Wir wissen, dass der eigentliche Transformator immer im Wechselstromzustand arbeitet und der Leistungsverlust nicht nur im Widerstand der Spule, sondern auch im durch den Wechselstrom magnetisierten Eisenkern liegt. Der Leistungsverlust im Eisenkern wird üblicherweise als „Eisenverlust“ bezeichnet. Eisenverlust wird aus zwei Gründen verursacht: zum einen durch „Hystereseverlust“ und zum anderen durch „Wirbelstromverlust“.
Der Hystereseverlust ist der Eisenverlust, der durch das Hysteresephänomen während des Magnetisierungsprozesses des Eisenkerns verursacht wird. Die Größe dieses Verlusts ist proportional zur Fläche, die von der Hystereseschleife des Materials umgeben wird. Die Hystereseschleife von Siliziumstahl ist schmal und der Hystereseverlust des Kerns eines Transformators aus Siliziumstahl ist gering, was die Wärmeerzeugung erheblich reduzieren kann. Da Siliziumstahl die oben genannten Vorteile bietet, warum nicht ein ganzes Stück Siliziumstahl als Eisenkern verwenden, sondern zu Blechen verarbeiten?
Dies liegt daran, dass der Flockenkern eine andere Art von Eisenverlust reduzieren kann – den „Wirbelstromverlust“. Wenn der Transformator arbeitet, fließt in der Spule Wechselstrom, und der magnetische Fluss, den er erzeugt, ist natürlich alternierend. Dieser sich ändernde magnetische Fluss erzeugt einen induzierten Strom im Eisenkern. Der im Eisenkern erzeugte induzierte Strom zirkuliert in einer Ebene senkrecht zur Richtung des magnetischen Flusses und wird daher Wirbelstrom genannt. Wirbelstromverluste erwärmen auch den Kern. Um den Wirbelstromverlust zu reduzieren, ist der Kern des Transformators mit voneinander isolierten Siliziumstahlblechen gestapelt, sodass der Wirbelstrom in einer langen und schmalen Schleife durch einen kleineren Querschnitt fließt und so den Widerstand erhöht der Wirbelstromweg; Gleichzeitig trägt das Silizium im Siliziumstahl dazu bei, dass der erhöhte spezifische Widerstand des Materials auch zur Reduzierung von Wirbelströmen beiträgt.
Als Eisenkern des Transformators wird im Allgemeinen kaltgewalztes Siliziumstahlblech mit einer Dicke von 0,35 mm verwendet. Es wird entsprechend der erforderlichen Größe des Eisenkerns in lange Stücke geschnitten. Um Wirbelströme zu reduzieren, gilt logischerweise, dass der Effekt umso besser ist, je dünner die Siliziumstahlbleche und je schmaler die verbundenen Streifen sind. Dies reduziert nicht nur Wirbelstromverluste und den Temperaturanstieg, sondern spart auch Material für Siliziumstahlbleche. Aber wenn es tatsächlich um die Herstellung von Siliziumstahlkernen geht. Es basiert nicht nur auf den oben genannten günstigen Faktoren, da die Herstellung des Eisenkerns auf diese Weise den Arbeitsaufwand erheblich erhöht und auch den effektiven Querschnitt des Eisenkerns verringert. Daher müssen Sie bei der Verwendung von Siliziumstahlblechen zur Herstellung von Transformatorkernen von der spezifischen Situation ausgehen, die Vor- und Nachteile abwägen und die beste Größe auswählen.
