Gedetailleerde uitleg: transformator siliciumstaalplaten

Een transformator bestaat voornamelijk uit een ijzeren kern en geleiders. De ijzeren kern is hoofdzakelijk gemaakt van gelamineerde siliciumstaalplaten. Siliciumstaalplaten zijn staalplaten met een siliciumgehalte van 0,8% tot 4,8% en bezitten een sterke magnetische permeabiliteit. In een transformator kunnen siliciumstaalplaten een grote magnetische inductie-intensiteit genereren, en hun prestaties bepalen de grootte van de transformator.

Siliciumstaalplaten bepalen het vermogensverlies van een transformator.

Wanneer een transformator in bedrijf is, genereert deze vermogensverliezen. Er zijn twee hoofdtypen verliezen: koperverliezen door de weerstand van de spoelen, en ijzerverliezen in de siliciumstaalplaten, kortweg “ijzerverliezen” genoemd. Er zijn twee oorzaken van ijzerverliezen in siliciumstaalplaten: “hysteresisverlies” en “wervelstroomverlies”.

Hysteresisverlies is het ijzerverlies dat wordt gegenereerd tijdens het magnetisatieproces van de kern door het bestaan van magnetische hysteresis. De grootte van dit verlies is recht evenredig met het oppervlak dat wordt omsloten door de hysteresislus van het materiaal. Siliciumstaal heeft een smalle hysteresislus, wat resulteert in lagere hysteresisverliezen in de transformatorkern, wat de warmteontwikkeling aanzienlijk vermindert.

Transformatorkern Hysteresiscurve (Figuur 1)

Wervelstroomverlies wordt veroorzaakt door geïnduceerde stromen in de kern, die circuleren in een vlak loodrecht op de richting van de magnetische flux. Het is ook de oorzaak van het opwarmen van de kern. Om dit verlies te verminderen, worden siliciumstaalplaten gelamineerd om de weerstand in het wervelstroompad te vergroten.

Transformatorkern Wervelstroomverlies (Figuur 2)

Hoe Siliciumstaalplaten Magnetische Flux Genereren en de Spanningstransformatie Beïnvloeden

De siliciumstaalplaten bepalen het vermogensverlies van de transformator. Zoals hierboven vermeld, zijn hun grootte en vorm belangrijke factoren die het vermogensverlies beïnvloeden. Theoretisch geldt: hoe dunner de siliciumstaalplaten en hoe smaller de gelaste strips, hoe beter het effect. Er moet echter ook rekening worden gehouden met de efficiëntie en de effectieve doorsnede van de laminering. Over het algemeen gebruiken transformatorkernen 0,35 mm dikke “E”-vormige of “O”-vormige koudgewalste siliciumstaalplaten.

Transformatorkern Laminering (Figuur 3)

Transformatoren zijn gemaakt op basis van het principe van elektromagnetische inductie. Twee wikkelingen, een primaire wikkeling en een secundaire wikkeling, zijn gewikkeld rond een gesloten ijzeren kern. Wanneer de primaire wikkeling wordt aangesloten op een wisselstroomvoeding, vloeit er een wisselstroom doorheen, wat een magnetomotorische kracht (MMK) creëert. Onder invloed van deze MMK wordt een wisselende magnetische flux in de ijzeren kern gegenereerd.

Volgens de wet van Lenz werkt de magnetische flux die door de geïnduceerde stroom wordt gegenereerd, de verandering van de oorspronkelijke magnetische flux tegen. Naarmate de geïnduceerde stroom toeneemt, is de gegenereerde magnetische flux tegengesteld aan de oorspronkelijke magnetische flux, wat resulteert in een wisselspanning van een lager niveau in de secundaire wikkeling. Daarom is de ijzeren kern het magnetische circuitdeel van de transformator, wat het principe van spanningstransformatie verklaart.

Prestatie-indicatoren voor de Selectie van Siliciumstaalplaten:

A. Laag IJzerverlies: De belangrijkste kwaliteitsindicator. Landen wereldwijd gebruiken ijzerverlieswaarden om kwaliteiten te classificeren; hoe lager het ijzerverlies, hoe hoger de kwaliteit en hoe hoger de kwaliteit.

B. Hoge Magnetische Inductie-Intensiteit: Siliciumstaalplaten die een hogere magnetische inductie bereiken onder hetzelfde magnetische veld, resulteren in kleinere en lichtere motor- of transformatorkernen, wat bespaart op siliciumstaalplaten, koperdraad en isolatiematerialen.

C. Hoge Stapelfactor. Siliciumstaalplaten hebben een glad, vlak en uniforme dikte, wat de stapelcoëfficiënt voor de kernproductie verbetert.

D. Goede Stempelbaarheid. Dit is nog belangrijker voor het vervaardigen van kernen voor kleine en micro-motoren.

E. Goede hechting en lasbaarheid van het oppervlak aan de isolatiefilm.

F. Magnetische veroudering.
G. Siliciumstaalplaten moeten worden geleverd na gloeien en beitsen.