Hoe speelt de transformatorkern een sleutelrol bij het verbeteren van de efficiëntie van de energietransmissie en het verminderen van energieverlies?

In moderne energiesystemen zijn transformatoren onmisbare apparatuur die een cruciale rol speelt bij de transmissie en distributie van energie. Het kernonderdeel van de transformator, de transformatorkern, vormt de basis voor de efficiënte werking van het gehele apparaat. De rol van de kern is het verzekeren van de effectieve omzetting van elektrische energie, het stabiliseren van de stroomoverdracht en het minimaliseren van energieverlies.
De transformator kern is het kerngedeelte van de transformator voor het geleiden van magnetische velden. De belangrijkste functie ervan is het bieden van een pad met lage impedantie, zodat de magnetische flux effectief tussen de primaire en secundaire wikkelingen van de transformator kan stromen. De kern bestaat meestal uit lagen siliciumstaalplaten die op elkaar zijn gestapeld om het energieverlies te verminderen dat wordt veroorzaakt door de stroom die door de geleider gaat.
De working principle of the transformer is based on electromagnetic induction. The core realizes the transmission and conversion of electrical energy through the induced magnetic field. When the current passes through the primary winding of the transformer, an alternating magnetic field is generated in the core. This magnetic field is transmitted to the secondary winding through the core, thereby inducing the current in the secondary winding and completing the transmission and conversion of electrical energy.

De material of the transformer core is one of the important factors affecting the performance of the transformer. Common core materials are as follows:
Siliciumstaalplaat: Siliciumstaalplaat is het meest gebruikte transformatorkernmateriaal. Het heeft een goede magnetische permeabiliteit en een laag hysteresisverlies, wat het energieverlies effectief kan verminderen en de efficiëntie van de transformator kan verbeteren. Siliciumstaalplaten zijn meestal bedekt met een isolatielaag om wervelstroomverlies te verminderen en de isolatieprestaties te verbeteren.
Niet-georiënteerde siliciumstaalplaat: De kern van dit materiaal kan lagere verliezen opleveren en is geschikt voor hoogfrequente toepassingen, zoals hoogfrequente transformatoren. De korrelverdeling is uniform, wat het hysteresisverlies kan verminderen en de bedrijfsefficiëntie van de transformator kan verbeteren.
Amorf legeringsmateriaal: Amorfe legering is een nieuw type materiaal dat de afgelopen jaren is ontstaan. Het heeft een zeer laag kernverlies en is vooral geschikt voor transformatoren met lage belasting en hoog rendement. Ondanks de hoge kosten heeft het door zijn hoge efficiëntie ervoor gezorgd dat het op grote schaal wordt gebruikt in sommige hoogwaardige toepassingen.
Poederijzerkern: In sommige specifieke kleine transformatoren wordt ook een poederijzerkern gebruikt om de kern te maken. De magnetische eigenschappen van dit materiaal zijn relatief algemeen, maar vanwege de lage kosten wordt het nog steeds gebruikt in sommige toepassingen met laag vermogen.
De design of the transformer core directly affects the efficiency and performance of the transformer. In order to minimize energy loss, the core design of modern transformers tends to the following directions:
Gelamineerd ontwerp: Om wervelstroomverlies te verminderen, bestaat de transformatorkern meestal uit veel op elkaar gestapelde dunne staalplaten (meestal siliciumstaalplaten). Dit ontwerp kan het wervelstroomverlies dat wordt gegenereerd door de stroom in de kern effectief verminderen en de efficiëntie van de transformator verbeteren. Elke staalplaat is voorzien van een isolerende coating die ervoor zorgt dat de wervelstroom zich niet door de gehele kern kan voortplanten.
Gesloten structuur: De kern van de transformator heeft meestal een gesloten ringstructuur, die helpt de magnetische fluxlekkage te verminderen, ervoor te zorgen dat het magnetische veld geconcentreerder kan worden geleid en de werkefficiëntie van de transformator te verbeteren.
Optimaliseer het ontwerp van de luchtspleet: het ontwerp van de luchtspleet beïnvloedt de werkefficiëntie en het laadvermogen van de transformator. Bij het ontwerp van de kern kan, door de grootte van de luchtspleet nauwkeurig te regelen, het magnetische verzadigingsverschijnsel worden verminderd en kunnen de prestaties van de transformator verder worden verbeterd.
Hoewel de transformatorkern een onvervangbare rol speelt in het energiesysteem, wordt hij nog steeds geconfronteerd met enkele uitdagingen en ontwikkelingsrichtingen:
Problemen met energie-efficiëntie: Met de voortdurende stijging van de energiekosten worden de eisen aan de energie-efficiëntie van transformatoren steeds hoger. Het verlies van de kern, vooral het hysteresisverlies en het wervelstroomverlies, is nog steeds de belangrijkste factor die de energie-efficiëntie van de transformator beïnvloedt. Daarom is de ontwikkeling van efficiëntere materialen en ontwerpen de richting van toekomstige ontwikkeling.
Materiaalkosten: De prijs van hoogwaardige siliciumstaalplaten is hoog, waardoor de productiekosten van transformatoren stijgen. Om dit probleem op te lossen proberen fabrikanten kosteneffectievere materialen te gebruiken, zoals amorfe legeringen, om de productiekosten te verlagen en tegelijkertijd een hoge efficiëntie te garanderen.
Eisen op het gebied van milieubescherming: Met de toenemende mondiale eisen voor milieubescherming moeten de materialen en processen die worden gebruikt bij de productie van transformatoren ook aan meer milieunormen voldoen. Het gebruik van recyclebare materialen en de vermindering van de uitstoot van verontreinigende stoffen tijdens het productieproces zijn de trend van toekomstige ontwikkelingen geworden.
Transformatorkernen worden veel gebruikt in verschillende aspecten van het energiesysteem. Of het nu gaat om stedelijke stroomdistributie, de stroomvoorziening van industriële apparatuur of energieconversie in nieuwe energiesystemen, transformatorkernen spelen een onvervangbare rol. Het ontwerp en het materiaal houden rechtstreeks verband met de operationele efficiëntie, stabiliteit en levensduur van de gehele elektrische uitrusting.
Op het gebied van hoogrendement- en verliesarme transformatoren worden, met de vooruitgang van de technologie, de kernmaterialen en -ontwerpen van transformatoren voortdurend geïnnoveerd, waardoor de efficiëntie van het energiegebruik van het energiesysteem verder wordt verbeterd. Vooral in moderne toepassingen zoals hoogspanningsstations, slimme netwerken en laadstations voor elektrische voertuigen is technologische innovatie van transformatorkernen cruciaal om de prestaties van het hele systeem te verbeteren.
Als kerncomponent bij de krachtoverbrenging speelt de transformatorkern een beslissende rol in de efficiëntie en stabiliteit van de transformator. Met de ontwikkeling van wetenschap en technologie worden de materialen en ontwerpen van transformatorkernen voortdurend verbeterd, en in de toekomst zal er meer aandacht worden besteed aan energie-efficiëntie, kosten en milieubescherming. Als belangrijk onderdeel van energieapparatuur zal de innovatie en toepassing van transformatorkernen een directe invloed hebben op de ontwikkeling van het mondiale energiesysteem en de verbetering van de energie-efficiëntie.