Analyse von Kugelkern und laminiertem Kern

Im Vergleich zu laminierten Eisenkernen weisen dreidimensional gewickelte Eisenkerne drei wesentliche strukturelle Verbesserungen auf: Die Laminierung wird durch Wicklungen ersetzt; die planare Anordnung der Kernsäulen wird in eine dreidimensionale Anordnung geändert; und die Querschnittsform der Kernsäulen ändert sich von einer stufenförmigen zu einer quasi-polygonalen Form. Dadurch wird die dreidimensional gewickelte Struktur optimiert. EisenkerntransformatorSie haben fünf wesentliche Vorteile gegenüber Transformatoren mit laminiertem Eisenkern.
1. Materialeinsparung und Kostenreduzierung
Der Grund für die Materialeinsparung bei Transformatoren mit dreidimensional gewickeltem Eisenkern im Vergleich zu Transformatoren mit laminiertem Eisenkern liegt in der einzigartigen Struktur des dreidimensional gewickelten Eisenkerns. Die durchschnittliche Länge der drei magnetischen Pfade ist beim dreidimensional gewickelten Eisenkern deutlich kürzer als beim laminierten Eisenkern. Dadurch ist der dreidimensional gewickelte Eisenkern wesentlich leichter, was Material spart und Kosten senkt.
Bei gleicher Kernquerschnittsfläche, gleicher Fensterhöhe und gleichem Kernabstand ist der dreidimensional gewickelte Eisenkern 20 % leichter als der laminierte Eisenkern. Dadurch spart der dreidimensional gewickelte Eisenkern 20 % Siliziumstahlblech im Vergleich zum laminierten Eisenkern und senkt die Materialkosten um 20 %. Beim Zuschnitt des Siliziumstahlblechs für den dreidimensional gewickelten Eisenkern zu trapezförmigen Blechen wird das Überlappungsverfahren angewendet, wodurch kein Verschnitt entsteht. Im Gegensatz dazu müssen beim Zuschnitt von laminierten Siliziumstahlblechen Winkel gestanzt werden, was zu einem Materialverlust von ca. 4 % führt. Die Kernsäulen des dreidimensional gewickelten Eisenkerns weisen einen polygonalen Querschnitt auf, und der Füllgrad kann 0,95 bis 0,96 erreichen. Im Gegensatz dazu ist der Querschnitt der Kernsäulen des laminierten Eisenkerns stufenförmig, mit einem Füllgrad von 0,89 bis 0,925. Daher ist die durchschnittliche Wickellänge des dreidimensional gewickelten Eisenkerns bei gleicher Querschnittsfläche um 2 bis 3 % kürzer, wodurch 2 bis 3 % Kupfer eingespart werden.
2. Leistung steigern und Verluste reduzieren
Der Grund, warum der dreidimensional gewickelte Kerntransformator die Leistung des Transformator mit laminiertem Kern Die Reduzierung von Wundverlusten wird durch die Struktur des dreidimensionalen Wundkerns bestimmt. Dabei sind zwei Aspekte zu berücksichtigen:
(1) Da das Gewicht des dreidimensional gewickelten Kerns deutlich geringer ist als das des laminierten Kerns, ist bei gleichem Prozesskoeffizienten und gleichem spezifischen Verlust der Siliziumstahlbleche der Leerlaufverlust des dreidimensional gewickelten Kerns deutlich geringer und die Leistung besser. Der Zusammenhang lässt sich wie folgt ausdrücken: P₀ = p₀ · G · K
In der Formel:
P0 – Leerlaufverlust; p0 – Flächenverlust des Siliziumstahlblechs; G – Gewicht des Kerns; K – Prozesskoeffizient
(2) Da der dreidimensional gewalzte Kern während des Herstellungsprozesses einer Glühbehandlung unterzogen wird, liegt der Prozesskoeffizient zwischen 1,05 und 1,1, während der laminierte Kern im Allgemeinen keiner Glühbehandlung unterzogen wird und der Prozesskoeffizient zwischen 1,2 und 1,4 liegt. Bei gleichem Siliziumstahlbandmaterial, gleichem Querschnitt des Kerns, gleicher Fensterhöhe und gleichem Achsabstand des Kerns reduziert sich der Leerlaufverlust des dreidimensional gewalzten Kerntransformators im Vergleich zum laminierten Kerntransformator um etwa 30 % und der Leerlaufstrom um 70 % bis 80 %.
3. Geräuschreduzierung
Der laminierte Eisenkern besteht aus Siliziumstahlblechen bestimmter Form, die in einem festgelegten Muster übereinandergestapelt werden. Die Bleche liegen nicht eng aneinander und vibrieren im Betrieb aufgrund elektromagnetischer Kräfte, was zu einem hohen Geräuschpegel führt. Im Gegensatz dazu wird der dreidimensional gewickelte Eisenkern durch das aufeinanderfolgende Wickeln mehrerer trapezförmiger Streifen hergestellt. Die Bleche liegen enger aneinander, wodurch Vibrationen und Geräusche im Betrieb reduziert werden. Der Geräuschpegel des Transformators mit dreidimensional gewickeltem Eisenkern ist 7 bis 10 dB niedriger als der des Transformators mit laminiertem Eisenkern.
4. Dreiphasenbilanz
Da die drei Kernsäulen des Transformators mit laminiertem Eisenkern planar angeordnet sind, ergeben sich daraus ungleichmäßige magnetische Weglängen. Die magnetische Weglänge der mittleren Kernsäule ist am kürzesten, während die der beiden äußeren Säulen mehr als 20 % länger ist als die durchschnittliche magnetische Weglänge der mittleren Säule. Dadurch unterscheiden sich die Leerlaufströme der drei Kernsäulen erheblich, wobei der Leerlaufstrom der mittleren Säule geringer und der der beiden äußeren Säulen höher ist. Dies führt zu einer dreiphasigen Unsymmetrie.
Die drei Kernsäulen des dreidimensionalen, laminierten Eisenkerns sind in einem gleichseitigen Dreieck angeordnet, und die magnetischen Weglängen der drei Kernsäulen sind exakt gleich und kurz. Die Leerlaufströme der drei Kernsäulen sind gleich, wodurch ein dreiphasiger Symmetriezustand erreicht wird.