Een transformator is een apparaat dat wordt gebruikt om elektrische stroom tussen twee delen van een circuit over te brengen, waardoor isolatie ontstaat terwijl de stroom en spanning worden gewijzigd. De transformator is een integraal onderdeel van de meeste elektrische systemen. Vooral stroomtransformatoren worden gebruikt wanneer een hoge efficiëntie van de krachtoverdracht wordt verwacht. Afhankelijk van de specifieke toepassing kan de apparatuur continu of discontinu op vollastvermogen worden gebruikt.
Kleine transformatoren die in commerciële elektrische apparaten worden gebruikt, kunnen uit twee verschillende kernvormen bestaan. EI of vierkante vorm en toroïdale vorm. Ringkerntransformatoren (ringkern-vormige kern) zijn elektrische componenten die bestaan uit koperdraden die rond een cilindrische kern zijn gewikkeld. In het verleden was de EI-kernvorm populairder. Ringkerntransformatoren worden echter zeer dominant in toepassingen die een laag vermogen vereisen vanwege hun unieke vorm en voordelen.
Construction of toroidal transformers
Core: De kern van een gewone transformator is gemaakt van gelamineerde siliciumstaalplaten. De kern van de ringkerntransformator is gemaakt van kronkelende siliciumstaalstrips. Zijn rol is het vormen van een frequentie-alternerende magnetische flux onder invloed van de AC-stroom van de primaire spoel, waarbij de wisselende magnetische flux in de kern de elektrische potentiaal in de secundaire spoel induceert, waardoor een laagspanningsvoeding wordt gevormd. De kern is het hoofdlichaam dat de omzetting van elektrische energie, magnetische energie en elektrische energie voltooit.
Winding: Over het algemeen gemaakt van geïsoleerde platte koperdraden of ronde koperdraden die op de wikkelmatrijs zijn gewikkeld. Het bevat twee groepen: primair en secundair (hoogspanning en laagspanning). De rol van de primaire wikkeling is om de oorspronkelijke kant van de transformator gedeeltelijk in te voeren om het excitatieproces te voltooien, en in een ander deel om de secundaire wikkeling met elektrische energie te vullen. De secundaire wikkeling is bedoeld om de magnetische energie om te zetten in elektrische energie en deze uit te zenden. De wikkelingen zijn meestal aangesloten volgens een bepaalde circuitaansluitmethode.
Body-isolatie: Dit omvat primaire en secundaire isolatie, isolatie tussen de windingen, kernisolatie en isolatie tussen de schillen. De gebruikte materialen zijn karton, epoxyhars, diverse isolatiematerialen, transformatorolie enzovoort. Transformatorolie heeft niet alleen een goed isolerend effect, maar kan ook de warmteafvoer van de transformator helpen om de kern en de spoel te koelen.
De kern van de ringkerntransformator is gemaakt van koudgewalst siliciumstaal van hoge kwaliteit (plaatdikte is over het algemeen 0,35 mm of minder) en naadloos gerold, waardoor de kernprestaties beter zijn dan de traditionele kern van gelamineerde platen. De wikkelingen van ringkerntransformatoren zijn gelijkmatig gewikkeld op de kern, en de richting van de magnetische lijnen gegenereerd door de wikkelingen valt bijna precies samen met het magnetische circuit van de kern, waardoor de excitatie-energie en het kernverlies met 25% worden verminderd in vergelijking met het gelamineerde type.
Werkingsprincipe
Transformatoren zijn afhankelijk van elektromagnetische inductie. Natuurkundige Michael Faraday ontdekte elektromagnetische inductie in 1831 toen hij ontdekte dat de sterkte van een elektrische stroom evenredig is met de bewegingssnelheid van de magneet en het aantal windingen van de spoel.
De transformator maakt gebruik van deze proportionele relatie. Het werkingsprincipe van de ringkerntransformator is hetzelfde als dat van de transformator. Beide werken volgens het principe van elektrisch-magnetische en magnetisch-elektrische conversie. Hier ziet u het circuit in de onderstaande afbeelding om het werkingsprincipe van een transformator te illustreren. Wanneer de wisselspanning U1 naar beide uiteinden van de primaire wikkeling L1 van de transformator wordt gestuurd (het aantal windingen is N1), stroomt de wisselstroom I1 door L1, L1 genereert onmiddellijk een magnetisch veld, de magnetische inductielijnen van het magnetische veld worden gekoppeld aan de secundaire wikkeling L2 (het aantal windingen is N2) langs een goed geleidende kern, genereert L2 onmiddellijk een geïnduceerde elektrische potentiaal, op dit moment is L2 equivalent aan een voeding. Omdat L2 als een gesloten circuit met de belasting R is verbonden, heeft L2 wisselstroom I2 en stroomt deze door de belasting R. De spanning over R is U2.
De magnetische velden produceren een uitgangsspanning wanneer ze door de secundaire wikkeling gaan. De hoeveelheid geproduceerde spanning hangt af van het aantal spoelen in de secundaire in vergelijking met de primaire. Het wordt gehalveerd als de verhouding 2:1 is, terwijl het wordt verdubbeld als de verhouding 1:2 is.
Voordelen van ringkerntransformatoren
1. Hoge efficiëntie
De unieke vorm van deze transformatoren leent zich voor het gebruik van kortere spoelen, wat resulteert in lagere verliesniveaus en dus een hogere systeemefficiëntie. Omdat ringkerntransformatoren efficiënter zijn dan andere vermogenstransformatoren, genereren ze tijdens bedrijf minder warmte, wat zich vertaalt in lagere bedrijfstemperaturen. Dit vermindert op zijn beurt de behoefte aan koelunits.
De kern heeft geen luchtspleten, de lamineringsfactor kan oplopen tot 95% of meer, de permeabiliteit van de kern kan 1,5 ~ 1,8 T zijn (de gelamineerde kern kan slechts 1,2 ~ verdragen 1,4T), is het elektrische rendement maar liefst 95% of meer, de nullaststroom bedraagt slechts 10% van het gelamineerde type.
2. Lagere bedrijfstemperatuur
Aangezien het ijzerverlies 1,1 W/kg kan worden bereikt, is de stijging van de kerntemperatuur laag als het ijzerverlies erg klein is, en de warmteafvoer van de wikkeling bij de lagere temperatuur van de kern is goed, dus de temperatuurstijging van de transformator is laag.
3. Compacter formaat, lichtgewicht
Alle wikkelingen van een ringkerntransformator zijn symmetrisch verdeeld over de gehele kern, wat resulteert in zeer korte draadlengtes. Omdat de magnetische flux in dezelfde richting is georiënteerd als de walsrichting van de korrelgeoriënteerde kern, zijn aanzienlijke volume- en gewichtsbesparingen en een hogere fluxdichtheid mogelijk.
Vanwege het kleinere formaat en gewicht zijn ringkerntransformatoren ideaal voor compacte elektrische producten. Daarnaast kan STEPPERONLINE een transformator ontwerpen specifiek voor de ruimte van de klant.
4. Lager magnetisch strooiveld & EMI-emissie
Ronkerntransformatorkern heeft geen luchtspleet, de wikkeling is gelijkmatig gewikkeld in de ringvormige kern, wat leidt tot kleine magnetische lekkage en elektromagnetische straling. De primaire en secundaire wikkelingen die de kern bedekken, fungeren als schilden tegen het gegenereerde magnetische veld, waardoor nabijgelegen gevoelige elektronische apparatuur tijdens bedrijf tegen de transformator wordt beschermd. Ringkerntransformatoren kunnen zonder extra afscherming worden gebruikt in hooggevoelige elektronische apparatuur, zoals in laagniveauversterkers en medische apparatuur.
Ringkerntransformatoren hebben een volledig verwaarloosbare impact op het milieu en het menselijk lichaam, waardoor ze een gezonde stroomvoorziening vormen.
5. Kleiner trillingsgeluid
De constructie van ringkerntransformatoren helpt hoorbare ruis te onderdrukken. De kernen zijn strak gewikkeld, gepuntlast, gegloeid en bedekt met epoxyhars of geïsoleerd met mylartape. De gelijkmatige wikkeling van de kern laat geen luchtspleten achter, waardoor er geen losse platen zijn die kunnen trillen, wat uiteindelijk resulteert in minder brom veroorzaakt door magnetostrictie.
6. Dimensionale flexibiliteit
Ringkerntransformatoren bieden een hoge mate van dimensionale flexibiliteit vergeleken met conventionele gelamineerde transformatoren. De lengte-, breedte- en hoogteverhoudingen van ringkerntransformatorkernen kunnen eenvoudig worden gewijzigd om een vorm te ontwerpen die aan de vereiste afmetingen voldoet.
7. Gemakkelijkere montage
Ronkerntransformatoren zijn eenvoudig te installeren. In de meeste gevallen zijn slechts één enkele metalen centreerring en montageschroeven of bouten nodig die de installatie snel en eenvoudig maken.
Andere populaire montagemethoden zijn:
- Hars middenpotten met koperen inzetstukken of doorgaand gat
- Drukloze montageplaten
- Volledige inkapseling in plastic of metalen behuizingen
- PCB-montage (doorvoergat)
- DIN-railmontage
8. Energiebesparing
Toroïdale kernen hebben zeer lage ijzerverliezen, doorgaans 1,1 W/kg bij 1,7 Tesla en 50 Hz. Deze lage ijzerverliezen resulteren in zeer lage magnetiseringsstromen, wat leidt tot een laag standby-energieverbruik. De lagere nullastverliezen zorgen voor meer energiebesparingen in stand-by.
Toepassingen van ringkerntransformatoren
Ringkerntransformatoren worden vaak gebruikt in elektronische toepassingen als hulpmiddel om de spanning te verlagen/verhogen. Het apparaat kan ook worden gebruikt om elektronische apparatuur te isoleren van zwerfspanningsbronnen. Er bestaat een verscheidenheid aan transformatoren en er kunnen dus verschillende toepassingen worden bereikt. Een korte beschrijving van de huidige toepassingen van verschillende ringkerntransformatoren is als volgt:
Stappenmotorindustrie: voornamelijk gebruikt voor eenfasige, meerfasige stappenmotoren en AC-servomotoren.
Machine-industrie: voornamelijk gericht op de industrie, zoals besturingswerktuigmachines, CNC-machines, enz.
Audio-/visuele apparatuur: voornamelijk gebruikt voor audiosystemen, audioversterkers, enz.
Medische industrie: gebruikt in medische testinstrumenten om de rol van veiligheidsisolatie te spelen.
Instrumentatie-industrie: gebruikt op verschillende testinstrumenten en apparatuur.
Hernieuwbare energie-industrie: gebruikt in omvormers voor zonne-energie, meestal voor de rol van spanningsversterking.
Vernevelingsbevochtigingsindustrie: voornamelijk gebruikt om de luchtvochtigheid te reguleren, zoals in agrarische kassen en groenteplantages.
Elektrische besturing: bijvoorbeeld gebruikt voor stroom- en spanningstransformatoren. Transformatoren met hoge precisie en hoge stabiliteit kunnen worden gemaakt met het ringkerntransformatorproces.
Auto-industrie
Verlichtingsindustrie
Beveiligingsapparatuur
Telecommunicatie
Luchtvaart
Er zijn geen producten in deze categorie.