Uobičajeno korištena jezgra transformatora su uglavnom izrađena od silikonskih čeličnih limova. Silicijum čelik je vrsta čelika koja sadrži silicijum (silicijum se još naziva i silicijum), a njegov sadržaj silicijuma se kreće od 0.8 do 4.8 %. Silicijum čelik se koristi kao jezgro transformatora jer je sam silicijumski čelik magnetni materijal sa jakom magnetskom permeabilnosti. U zavojnici pod naponom, može proizvesti veći intenzitet magnetske indukcije, čime se smanjuje veličina transformatora.
|
|
|
Znamo da stvarni transformator uvijek radi u AC stanju, a gubitak snage nije samo u otporu zavojnice, već i u željeznoj jezgri magnetiziranoj naizmjeničnom strujom. Gubitak snage u željeznoj jezgri obično se naziva "gubitak željeza". Gubitak željeza je uzrokovan iz dva razloga, jedan je "gubitak histereze", a drugi "gubitak vrtložnim strujama".
Gubitak histereze je gubitak željeza uzrokovan fenomenom histereze tokom procesa magnetizacije željeznog jezgra. Veličina ovog gubitka je proporcionalna površini koja je okružena histerezisnom petljom materijala. Histerezna petlja silikonskog čelika je uska, a gubitak histereze jezgre transformatora od silicijum čelika je mali, što može uvelike smanjiti stvaranje topline. Budući da silicijum čelik ima gore navedene prednosti, zašto ne koristiti cijeli komad silikonskog čelika kao željezno jezgro nego ga preraditi u limove?
To je zato što ljuspičasto jezgro može smanjiti drugu vrstu gubitka željeza - "gubitak vrtložne struje". Kada transformator radi, u zavojnici postoji naizmjenična struja, a magnetski tok koji stvara je naravno izmjeničan. Ovaj promjenjivi magnetni tok proizvodi indukovanu struju u željeznoj jezgri. Inducirana struja stvorena u željeznom jezgru cirkulira u ravnini okomitoj na smjer magnetskog toka, pa se naziva vrtložna struja. Gubici vrtložnim strujama također zagrijavaju jezgro. Da bi se smanjio gubitak vrtložne struje, jezgro transformatora je naslagano silikonskim čeličnim limovima koji su međusobno izolovani, tako da vrtložna struja prolazi kroz manji poprečni presek u dugoj i uskoj petlji kako bi se povećao otpor na putanja vrtložne struje; istovremeno, silicijum u silikonskom čeliku čini povećana otpornost materijala takođe igra ulogu u smanjenju vrtložnih struja.
Kao gvozdeno jezgro transformatora, obično se koristi 0.35mm debeo hladno valjani lim od silikonskog čelika. Reže se na dugačke komade prema potrebnoj veličini željeznog jezgra. Logično rečeno, da bi se smanjile vrtložne struje, što su tanji čelični limovi od silikona i što su uže spojene trake, to je učinak bolji. Ovo ne samo da smanjuje gubitke vrtložnih struja i porast temperature, već i štedi materijale za čelične limove od silikona. Ali kada se zapravo pravi jezgra od silikonskog čelika. Ne zasniva se samo na gore navedenim povoljnim faktorima, jer će izrada gvozdenog jezgra na taj način uveliko povećati radni sati i smanjiti efektivni poprečni presek gvozdenog jezgra. Stoga, kada koristite silikonske čelične limove za izradu transformatorskih jezgara, morate poći od specifične situacije, odmjeriti prednosti i nedostatke i odabrati najbolju veličinu.
