Análisis de núcleos esféricos y laminados

En comparación con los núcleos de hierro laminado, los núcleos de hierro bobinado tridimensional presentan tres mejoras estructurales significativas: las laminaciones se transforman en bobinados; la disposición plana de las columnas del núcleo se transforma en una disposición tridimensional; y la forma de la sección transversal de las columnas del núcleo cambia de escalonada a cuasipoligonal. Esto hace que el bobinado tridimensional Transformador de núcleo de hierroLos transformadores con núcleo de hierro laminado tienen cinco ventajas principales sobre los transformadores con núcleo de hierro laminado.
1. Ahorro de material y reducción de costes
La razón por la que los transformadores con núcleo de hierro bobinado tridimensional ahorran materiales en comparación con los transformadores con núcleo de hierro laminado se debe a la estructura única de este núcleo. La longitud promedio de las tres trayectorias magnéticas del núcleo de hierro bobinado tridimensional es significativamente menor que la del núcleo de hierro laminado. Por lo tanto, el peso del núcleo de hierro bobinado tridimensional es significativamente menor que el del núcleo de hierro laminado, lo que permite ahorrar materiales y reducir costos.
Con la misma sección transversal de la columna central, la misma altura de ventana y la misma distancia entre centros, el peso del núcleo de hierro bobinado tridimensional es un 20 % menor que el del núcleo de hierro laminado. Por lo tanto, el núcleo de hierro bobinado tridimensional ahorra un 20 % de chapa de acero al silicio en comparación con el núcleo de hierro laminado, lo que reduce el coste de los materiales del núcleo de hierro en un 20 %. Al procesar la chapa de acero al silicio del núcleo de hierro bobinado tridimensional en materiales de chapa trapezoidal, se utiliza el método de corte superpuesto para evitar desperdicios durante el proceso de corte y no se desperdician materiales. Por el contrario, durante el procesamiento de chapas de acero al silicio con núcleo de hierro laminado, es necesario perforar ángulos, y los desperdicios de ángulos perforados se convierten en desperdicio, lo que resulta en aproximadamente un 4 % de desperdicio de material. La sección transversal de las columnas del núcleo de hierro bobinado tridimensional es poligonal, con un coeficiente de llenado de entre 0,95 y 0,96, mientras que la del núcleo de hierro laminado es escalonada, con un coeficiente de llenado de entre 0,89 y 0,925. Por lo tanto, con la misma área de sección transversal, la longitud media de bobinado del núcleo de hierro bobinado tridimensional es entre un 2 % y un 3 % menor, lo que supone un ahorro de cobre del 2 % al 3 %.
2. Mejorar el rendimiento y reducir las pérdidas
La razón por la que el transformador de núcleo bobinado tridimensional supera al anterior Transformador de núcleo laminado La reducción de pérdidas está determinada por la estructura tridimensional del núcleo de la bobina. Existen dos aspectos específicos:
(1) Debido a que el peso del núcleo bobinado tridimensional es significativamente menor que el del núcleo laminado, con el mismo coeficiente de proceso y la misma pérdida unitaria de láminas de acero al silicio, la pérdida en vacío del núcleo bobinado tridimensional es significativamente menor y el rendimiento es mejor. La relación se puede expresar como: P0 = p0·G·K
En la fórmula:
P0 —— Pérdida sin carga; p0 —— Pérdida unitaria de la lámina de acero al silicio; G —— Peso del núcleo; K —— Coeficiente de proceso
(2) Debido a que el núcleo laminado tridimensional se somete a un tratamiento de recocido durante su fabricación, su coeficiente de proceso es de 1,05 a 1,1, mientras que el núcleo laminado generalmente no se somete a este tratamiento durante su fabricación, con un coeficiente de proceso de 1,2 a 1,4. Con el mismo material de fleje de acero al silicio, la misma área de sección transversal de la columna del núcleo, la misma altura de ventana y la misma distancia entre centros de la columna del núcleo, la pérdida en vacío del transformador de núcleo laminado tridimensional se reduce aproximadamente un 30 % en comparación con el transformador de núcleo laminado, y la corriente en vacío se reduce entre un 70 % y un 80 %.
3. Reducción del ruido
El núcleo de hierro laminado se forma apilando láminas de acero al silicio de una forma determinada siguiendo un patrón específico. Las láminas no están estrechamente unidas entre sí y, durante el funcionamiento, debido a la acción de la fuerza electromagnética, vibran, lo que genera un alto nivel de ruido. En cambio, el núcleo de hierro bobinado tridimensional se fabrica enrollando varias tiras trapezoidales en secuencia. Las láminas están más estrechamente unidas entre sí y, durante el funcionamiento, se producen menos vibraciones y menos ruido. El nivel de ruido del transformador con núcleo de hierro bobinado tridimensional es de 7 a 10 dB inferior al del transformador con núcleo de hierro laminado.
4. Equilibrio trifásico
Dado que las tres columnas del núcleo del transformador con núcleo de hierro laminado están dispuestas de forma plana, sus recorridos magnéticos son inconsistentes. El recorrido magnético de la columna central es menor, mientras que el de las dos columnas laterales es más de un 20 % mayor que el promedio de la columna central. Como resultado, las corrientes en vacío de las tres columnas difieren significativamente: la columna central presenta una corriente en vacío menor y las de las dos columnas laterales, mayores, lo que provoca un desequilibrio trifásico.
Las tres columnas del núcleo de hierro laminado tridimensional están dispuestas en un triángulo equilátero, y sus recorridos magnéticos son exactamente iguales y cortos. Las corrientes en vacío de las tres columnas son iguales, logrando así el equilibrio trifásico.