Трансформатори директно от производителя

＜b＞Трансформаторите＜/b＞ са електрически компоненти за пренос на електрическа енергия между индуктивно свързани намотки. ＜b＞Трансформаторът＜/b＞ работи с променящо се във времето магнитно поле и затова се нуждае от променливо напрежение или превключваемо напрежение.＜br＞\n＜br＞\nВ зависимост от конструкцията си трансформаторът променя нивото на напрежението, изолира електрическите вериги галванично или предава електрически сигнали. Термините ＜b＞„предавател“＜/b＞ и ＜b＞„преобразувател на напрежение“＜/b＞ понякога се използват сходно, но от техническа гледна точка не винаги описват една и съща функция. Предавателите често служат за предаване на сигнали. Преобразувателите на напрежение могат да обозначават и електронни вериги без класически магнитен трансформатор.＜br＞

В първичната намотка приложеното ＜b＞първично напрежение＜/b＞ създава променлив магнитен поток в сърцевината. Този магнитен поток преминава през вторичната намотка и индуцира там ＜b＞вторично напрежение＜/b＞.＜br＞\n＜br＞\nИдеалното ＜b＞съотношение на преобразуване＜/b＞ съответства на съотношението на броя на навивките. Ако вторичната намотка има по-малко навивки от първичната, напрежението намалява. При повече навивки то нараства. Предаваемата мощност се ограничава от напречното сечение на сърцевината, честотата, напречното сечение на проводника, охлаждането и допустимото загряване.＜br＞\n＜br＞\nПри реална експлоатация възникват медни загуби, загуби в сърцевината и магнитни разсейващи потоци. Те причиняват пад на напрежението и отделяне на топлина. ＜b＞Токът на празен ход＜/b＞ се състои предимно от ＜b＞тока на намагнитване＜/b＞ и компонентите за покриване на загубите в сърцевината.＜br＞

Конструкцията зависи от защитната функция, нивото на напрежението, мощността, честотата и условията на монтаж.＜br＞\n＜ul＞＜li＞＜b＞Малките трансформатори＜/b＞ захранват компактни електронни устройства, системи за управление и печатни платки. ＜/li＞＜li＞＜b＞Икономичните трансформатори＜/b＞ регулират напрежението чрез обща намотка. Те не осигуряват галванична разделителна връзка. ＜/li＞＜li＞＜b＞Разделителните трансформатори＜/b＞ разделят електрически две вериги и се използват за защита, изпитвания и захранвания с ниско ниво на смущения. ＜/li＞＜li＞＜b＞Трансформаторите за безопасност＜/b＞ генерират защитно ниско напрежение за приложения с повишени изисквания към личната безопасност. ＜/li＞＜li＞＜b＞Трансформаторите с пръстенно ядро＜/b＞ имат компактна конструкция и ниско външно ＜b＞разсейвано поле＜/b＞, но могат да предизвикат високи пускови токове. ＜/li＞＜li＞＜b＞Печатните трансформатори＜/b＞ и ＜b＞трансформаторите за печатни платки＜/b＞ се монтират директно върху печатни платки. ＜/li＞＜li＞＜b＞Мрежовите трансформатори＜/b＞ обикновено работят с честотата на мрежата и захранват устройства или системи за управление. ＜/li＞＜li＞＜b＞Планарните трансформатори＜/b＞ използват плоски намотки и са подходящи за компактни модули за силова електроника. ＜/li＞＜li＞＜b＞Импулсните трансформатори＜/b＞ пренасят къси електрически импулси или управляващи сигнали при галванична изолация. ＜/li＞＜li＞＜b＞Високочестотните трансформатори＜/b＞ и ＜b＞трансформаторите за импулсни захранващи устройства＜/b＞ работят с повишени честоти на превключване и затова се нуждаят от подходящи феритни материали. ＜/li＞＜/ul＞Терминът ＜b＞„мощностни трансформатори“＜/b＞ се използва най-често за по-големи трансформатори за пренос на енергия. Предлаганата гама, документирана на страницата на ROTIMA, се фокусира обаче върху трансформатори и намотки за уреди, електроника и промишлени приложения.＜br＞

Трансформаторът се състои основно от магнитно ядро, намотки, изолация, изводи и, при необходимост, корпус или заливка. За модели, работещи при честотата на електрическата мрежа, често се използва слоеста електротехническа ламарина. При по-високи честоти обикновено се използва ＜b＞феритно ядро＜/b＞. ＜br＞\n＜br＞\nНамотките обикновено се състоят от изолиран меден проводник. Диаметърът на проводника и структурата на намотката зависят от тока, честотата, загряването и наличното пространство за намотка. При високи честоти високочестотната сплетка може да намали загубите, причинени от изместването на тока.＜br＞\n＜br＞\n ＜b＞Изолацията на намотката＜/b＞ трябва да съответства на работното напрежение, изпитвателното напрежение и температурния клас. Това включва лакирани проводници, изолационни фолиа, ленти, корпуси на бобини и материали за заливка. ROTIMA AG предлага за индуктивности, изработени по спецификация на клиента, изолационна система, сертифицирана по UL, с UL File E346192 и клас F. ＜br＞

Die Auslegung beginnt mit Primärspannung, Sekundärspannung, Frequenz, Ausgangsstrom, Nennleistung und Betriebsart. Aus Spannung, Frequenz, Kernquerschnitt und zulässiger Flussdichte wird die erforderliche Windungszahl abgeleitet. Der Drahtquerschnitt folgt aus Strombelastung, zulässiger Stromdichte und thermischer Grenze.

Anschließend werden Kupferverluste und Kernverluste berechnet. Beide bestimmen den Wirkungsgrad und den erwarteten Temperaturanstieg. Zusätzlich müssen Spannungsregelung, Leerlaufstrom, Einschaltstrom, Kurzschlussverhalten und Isolation geprüft werden.

Für eine kundenspezifische Auslegung betrachtet unser Engineering außerdem Bauraum, Befestigung, Anschlusslage, Kühlung, Lastprofil und EMV Anforderungen. ROTIMA AG setzt nach eigenen Angaben 2D und 3D FEM Verfahren ein, um elektrische, thermische und mechanische Eigenschaften zu simulieren und vor der Serienfreigabe zu validieren.

Gebräuchliche Kernformen sind EI-Kern, UI-Kern, M-Kern, Toroidkern und planare Kerne. Die Kernform beeinflusst Wickelraum, Bauhöhe, Montage, Streufeld, Materialverbrauch und Fertigungsaufwand.

EI Kerne sind weit verbreitet und wirtschaftlich herstellbar. UI Kerne bieten konstruktive Freiheiten bei Wicklung und Montage. M Kerne ermöglichen kompakte Transformatoren und können als offene, vergossene oder streuarme Ausführung gefertigt werden. Ein Toroidkern bildet einen geschlossenen magnetischen Kreis und wird für Ringkerntransformatoren verwendet.

Planare Kerne werden mit flachen Wicklungen kombiniert. Sie eignen sich besonders für geringe Bauhöhen und höhere Frequenzen. Die Auswahl darf nicht nur anhand der Abmessungen erfolgen, da Kernmaterial, Luftspalt, Sättigungsgrenze und Verlustverhalten ebenfalls berücksichtigt werden müssen.

Transformatorgeräusche entstehen hauptsächlich durch periodische Formänderungen des magnetisierten Kernmaterials und durch mechanische Kräfte zwischen Wicklungen und Blechen. Bei Netzfrequenz tritt das hörbare Grundgeräusch häufig mit der doppelten Netzfrequenz auf.

Eine zu hohe Flussdichte, Gleichspannungsanteile im Netz, lockere Kernpakete oder mechanische Resonanzen können das Brummen verstärken. Auch Überlastung oder eine ungeeignete Befestigung übertragen Schwingungen auf das Gehäuse.

Eine fachgerechte Auslegung, ein stabil aufgebauter Kern, geeignete Befestigung und Vakuumimprägnierung können die mechanische Bewegung reduzieren. Vollständig geräuschlos sind magnetische Bauteile unter realen Betriebsbedingungen jedoch nicht grundsätzlich.

Die anzuwendende Norm hängt von Transformatorart, Spannung, Leistung, Einsatzgebiet und Absatzmarkt ab. Für Transformatoren kleiner und mittlerer Leistung ist die Normenreihe EN IEC 61558 häufig relevant. Sie enthält allgemeine Anforderungen und besondere Teile für unterschiedliche Schutzfunktionen und Anwendungen.

ROTIMA AG nennt für Entwicklung und Berechnung unter anderem EN 61558, UL 5085 und IEC 60076. Für Werkstoffe und Isolationssysteme werden außerdem UL 94, IEC 60216 und IEC 60085 angegeben.

IEC 60076 betrifft Leistungstransformatoren und deren Prüfung. UL 5085 behandelt Niederspannungstransformatoren für den nordamerikanischen Markt. Welche Norm verbindlich ist, muss im Projekt anhand des vorgesehenen Produkts und der späteren Zulassung festgelegt werden.

Der Wirkungsgrad von Trafos ist das Verhältnis der abgegebenen Wirkleistung zur aufgenommenen Wirkleistung. Er hängt stark von Leistung, Bauart, Frequenz, Kernmaterial und Belastung ab. Ein pauschaler Wert ist deshalb technisch nicht belastbar.

Bei geringer Belastung dominieren die weitgehend lastunabhängigen Kernverluste. Mit zunehmendem Strom steigen die Kupferverluste quadratisch an. Der höchste Wirkungsgrad liegt daher meist in einem bestimmten Bereich unterhalb oder nahe der Nennlast.

Für die Projektauslegung betrachtet ROTIMA AG nicht nur einen Spitzenwert. Unsere Ingenieure bewerten den realen Lastzyklus, die Leerlaufzeiten, die Umgebungstemperatur und die zulässige Erwärmung. So lässt sich vermeiden, dass ein überdimensionierter Transformator dauerhaft unnötige Leerlaufverluste verursacht oder ein zu kleiner Trafo thermisch überlastet wird.

Die IP Schutzart beschreibt den Schutz eines Gehäuses gegen Berührung, Fremdkörper und Wasser. Offene Transformatoren besitzen ohne zusätzliches Gehäuse keine mit einer gekapselten Baugruppe vergleichbare Schutzwirkung. Durch Gehäuse, Tränkung oder Verguss kann der Schutz erhöht werden.

ROTIMA AG nennt für kundenspezifische Wickelgüter Vakuumtränkung und vollvergossene Baugruppen bis zu erhöhten IP Anforderungen. Eine konkrete IP Schutzart darf erst nach konstruktiver Auslegung und entsprechender Validierung angegeben werden.

Temperaturklassen und Isolationsklassen legen fest, für welche thermische Beanspruchung ein Isolationssystem geeignet ist. Häufige Klassen sind A, E, B, F und H. Sie entsprechen unterschiedlichen zulässigen Grenztemperaturen. ROTIMA AG dokumentiert ein UL gelistetes Isolationssystem der Klasse F. Die tatsächlich zulässige Betriebstemperatur hängt zusätzlich von Umgebungstemperatur, Temperaturanstieg und vorgesehener Lebensdauer ab.

Изпитването на трансформатор зависи от конструкцията и стандарта. Типичните изпитвания обхващат предавателно съотношение, напрежение на празен ход, ＜b＞ток на празен ход＜/b＞, съпротивление на намотката, изолационно съпротивление, устойчивост на напрежение и електрическа безопасност.＜br＞＜br＞При натоварване се проверяват изходното напрежение, загряването и загубите. В зависимост от приложението се добавят изпитване за късо съединение, изпитване за импулсно напрежение, измерване на частични разряди или измервания на магнитното разсейващо поле.＜br＞＜br＞Нашата валидация може да включва електрически измервания, термични изпитвания и документирани протоколи от изпитвания. ROTIMA AG посочва също така рентгенови анализи за контрол на скрити спойки, структурата на слоевете и възможни дефекти при заливката. Конкретната последователност от тестове се определя въз основа на продуктовата спецификация и приложимия стандарт.＜br＞