¿Cuál es la función del núcleo de hierro dentro del transformador de baja frecuencia?

1. Construcción del circuito magnético y conducción de flujo magnético

El núcleo de hierro es el portador principal del circuito magnético en el transformador de baja frecuencia, responsable de concentrar y guiar el campo magnético para formar un bucle de flujo magnético cerrado.

(1) Conducción de flujo magnético
El núcleo de hierro realiza eficientemente las líneas de fuerza magnéticas generadas por el devanado a través de materiales de alta permeabilidad magnética, mejora la resistencia al campo magnético y, por lo tanto, mejora la eficiencia de la transmisión de potencia.

(2) Reducir la fuga magnética
El diseño estructural del núcleo de hierro (como el anillo y la forma c) puede minimizar el espacio de aire en el circuito magnético y reducir la fuga magnética. Por ejemplo, el núcleo de hierro anillo no tiene un espacio de aire, fuga magnética extremadamente baja y bajo ruido eléctrico, que es adecuado para escenarios de alta precisión.

2. Reducción de la pérdida de energía
El material y el proceso del núcleo de hierro afectan directamente la eficiencia y el aumento de la temperatura del transformador:

(1) Reducir la pérdida de corriente de Eddy
Las láminas de acero de silicio bloquean la ruta de corriente deult a través del proceso de laminación de la capa de aislamiento de la superficie, reduciendo así la pérdida de corriente deult. Por ejemplo, la herida del núcleo de hierro del anillo con una tira de acero de silicio enrollada en frío puede optimizar aún más el circuito magnético y reducir la corriente lateral de remolino.

(2) Suprimir la pérdida de histéresis
El bucle de histéresis de las láminas de acero de silicio de alta permeabilidad es más estrecha, y la pérdida de energía durante la magnetización y la desmagnetización es menor.

(3) Optimización de disipación de calor
El diseño estructural del núcleo (como el diseño del disipador de calor) combinado con la conductividad térmica del material puede mejorar la eficiencia de la disipación de calor y evitar la degradación del rendimiento o acortar la vida debido al aumento de la temperatura.

3. Soporte de estructura mecánica y estabilidad

El núcleo no es solo el núcleo del circuito magnético, sino también el esqueleto físico del transformador:

(1) soporte mecánico
El núcleo proporciona un soporte rígido para la bobina de devanado para garantizar la estabilidad de la bobina bajo la acción de la fuerza electromagnética. Por ejemplo, la estructura laminada de la lámina de acero de silicio laminado puede mejorar la resistencia mecánica y evitar la deformación.

(2) shock anti-electromagnético
Bajo transitorios electromagnéticos (como sobrevoltaje de baja frecuencia y sesgo de CC), el núcleo absorbe parte de la energía a través de propiedades del material, reduciendo el daño al devanado causado por el impacto. Por ejemplo, las características de saturación no lineal de la lámina de acero de silicio pueden limitar el cambio repentino del flujo magnético y evitar la vibración excesiva del núcleo.

4. Adaptando las necesidades especiales de escenarios de baja frecuencia

El rango de frecuencia operativa de transformadores de baja frecuencia (0 ~ 400Hz) requiere que el núcleo tenga un diseño dirigido en términos de material, forma y proceso:

(1) Optimización de permeabilidad de baja frecuencia

La permeabilidad magnética de las láminas de acero de silicio en bandas de baja frecuencia (como la frecuencia industrial de 50Hz) es mejor que la de la ferrita, que es adecuada para la transmisión de alta potencia. Por ejemplo, el núcleo del transformador de frecuencia industrial debe tener suficiente área transversal para transportar flujo magnético de baja frecuencia.

(2) Saldo de costo y volumen

En escenarios de baja frecuencia, la relación potencia / volumen de núcleos de láminas de acero de silicio es mejor. Por ejemplo, bajo la misma potencia, los núcleos de acero de silicio de alto rendimiento pueden reducir el volumen en más del 30%, reduciendo la cantidad de alambre de cobre y costos de fabricación.

(3) DC Resistencia al sesgo

En los escenarios de sesgo de CC (como la corriente inducida por geomagnética), las características de saturación del núcleo deben mejorarse a través de la selección de materiales (como el acero al alto contenido de silicio) y el diseño estructural (como el ajuste del espacio de aire) para mejorar la tolerancia.

5. Parámetros que afectan el rendimiento integral del transformador

La selección y el diseño del núcleo están directamente relacionados con los indicadores clave del transformador:

(1) Eficiencia y aumento de temperatura

Los núcleos de alto rendimiento (como el acero de silicio enrollado en frío) pueden aumentar la eficiencia a más del 95%, al tiempo que reducen el aumento de la temperatura en un 20%~ 30%.

(2) Volumen y peso

El núcleo toroidal tiene una alta eficiencia del circuito magnético y es aproximadamente un 40% más pequeño en volumen y un 25% más liviano que el núcleo de tipo E, lo que lo hace adecuado para equipos compactos.

(3) Control de ruido

Los núcleos de baja hoja (como C-Type y Toroidal) pueden reducir el ruido magnetoestrictivo, haciendo que el transformador funcione más silencioso