Trafod otse tootjalt

＜b＞Transformaatorid＜/b＞ on elektrilised komponendid, mis on mõeldud elektrienergia ülekandmiseks induktiivselt seotud mähiste vahel. ＜b＞Transformaator＜/b＞ töötab ajaliselt muutuva magnetväljaga ja vajab seetõttu vahelduvpinget või lülitatavat pinget.＜br＞\n＜br＞\nSõltuvalt ehitusest muudab trafo pingetaset, eraldab vooluahelad galvaaniliselt või edastab elektrilisi signaale. Mõisteid ＜b＞„ülekandja”＜/b＞ ja ＜b＞„pingemuundur”＜/b＞ kasutatakse osaliselt sarnaselt, kuid tehniliselt ei kirjeldata nendega alati sama funktsiooni. Ülekandjad kasutatakse sageli signaalide edastamiseks. Pingemuundurid võivad tähistada ka elektroonilisi lülitusi, milles ei kasutata klassikalist magnetilist trafot.＜br＞

Esmase mähise puhul tekitab rakendatud ＜b＞esmane pinge＜/b＞ südamikus vahelduva magnetvoo. See magnetvoo läbib teisese mähise ja indutseerib seal ＜b＞teisese pinge＜/b＞.＜br＞\n＜br＞\nIdeaalne ＜b＞ülekandesuhe＜/b＞ vastab mähiste arvu suhtele. Kui sekundaarmähisel on mähiseid vähem kui primaarmähisel, langeb pinge. Rullide arvu suurenemisel pinge tõuseb. Ülekantavat võimsust piiravad südamiku ristlõige, sagedus, traadi ristlõige, jahutus ja lubatud soojenemine.＜br＞\n＜br＞\nTegelikus töös esinevad vaskkadud, südamikukadud ja magnetilised hajuvvood. Need põhjustavad pingelangust ja soojust. ＜b＞Tühikäiguvool＜/b＞ koosneb peamiselt ＜b＞magnetiseerimisvoolust＜/b＞ ja südamikukadude katmiseks vajalikest osadest.＜br＞

Konstruktsioon sõltub kaitsefunktsioonist, pingetasemest, võimsusest, sagedusest ja paigaldusolukorrast.＜br＞\n＜ul＞＜li＞＜b＞Väiketransformaatorid＜/b＞ varustavad vooluga kompakteid elektroonikaseadmeid, juhtimissüsteeme ja trükkplaate. ＜/li＞＜li＞＜b＞Säästutransformaatorid＜/b＞ reguleerivad pingeid ühise mähise abil. Need ei taga galvaanilist eraldatust. ＜/li＞＜li＞＜b＞Eraldustransformaatorid＜/b＞ eraldavad kahte vooluringi elektriliselt ning neid kasutatakse kaitseks, katsetamiseks ja häirevabaks toiteallikaks. ＜/li＞＜li＞＜b＞Ohutustransformaatorid＜/b＞ tekitavad kaitsealampinget rakendustele, kus on kõrgendatud nõuded isikukaitse suhtes. ＜/li＞＜li＞＜b＞Rõngastransformaatorid＜/b＞ on kompaktsed ja neil on väike välisleviv ＜b＞väli＜/b＞, kuid need võivad põhjustada suuri sisselülitusvoolusid. ＜/li＞＜li＞＜b＞Trükkplaaditransformaatorid＜/b＞ ja trükkplaadile paigaldatavad ＜b＞transformaatorid＜/b＞ paigaldatakse otse trükkplaatidele. ＜/li＞＜li＞＜b＞Võrgutransformaatorid＜/b＞ töötavad tavaliselt võrgu sagedusel ja varustavad seadmeid või juhtimissüsteeme. ＜/li＞＜li＞＜b＞Planaartrafo＜/b＞ kasutab lamedaid mähisstruktuure ja sobib kompaktseks võimsuselektroonika mooduliteks. ＜/li＞＜li＞＜b＞Impulstransformaatorid＜/b＞ edastavad lühikesi elektrilisi impulsse või juhtsignaale galvaanilise eralduse korral. ＜/li＞＜li＞＜b＞Kõrgsagedustransformaatorid＜/b＞ ja ＜b＞lülitusvõimsusallikate transformaatorid＜/b＞ töötavad kõrgendatud lülitussagedustel ja vajavad selleks sobivaid ferriitmaterjale. ＜/li＞＜/ul＞Mõistet ＜b＞„võimsustrafo”＜/b＞ kasutatakse enamasti suuremate energiasiirde trafode puhul. ROTIMA veebilehel dokumenteeritud tootevalik keskendub aga seadmete, elektroonika ja tööstuslike rakenduste jaoks mõeldud trafodele ja mähisele.＜br＞

Transformaator koosneb põhiliselt magnet südamikust, mähistest, isolatsioonist, ühendustest ja vajaduse korral korpusest või valust. Võrgusagedusega konstruktsioonide puhul kasutatakse sageli kihilist elektrotehnilist lehte. Kõrgemate sageduste korral kasutatakse enamasti ＜b＞ferriitsüdamikku＜/b＞. ＜br＞\n＜br＞\nMähised koosnevad tavaliselt isoleeritud vasktraadist. Traadi läbimõõt ja mähise ehitus sõltuvad voolust, sagedusest, soojenemisest ja kättesaadavast mähimisruumist. Kõrgetel sagedustel võib kõrgsageduslik punutud traat vähendada voolu tõrjumisest tingitud kadusid.＜br＞\n＜br＞\n ＜b＞Mähise isolatsioon＜/b＞ peab vastama tööpinge, katsetamispinge ja temperatuuriklassi nõuetele. Selle hulka kuuluvad lakitud traadid, isolatsioonikiled, lindid, mähisekorpused ja valumaterjalid. ROTIMA AG kasutab kliendispetsiifiliste induktiivsuste puhul UL-loendisse kantud isolatsioonisüsteemi, mille UL-faili number on E346192 ja klass 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.

Transformaatori katsetamine sõltub konstruktsioonist ja standardist. Tüüpilised katsed hõlmavad ülekandesuhet, tühikäigu pinge, ＜b＞tühikäigu voolu＜/b＞, mähise takistust, isolatsiooni takistust, pingekindlust ja elektrilist ohutust.＜br＞＜br＞Koormuse all kontrollitakse väljundpinget, soojenemist ja kadusid. Sõltuvalt kasutusotstarbest lisanduvad lühisekatse, löökpinge katse, osalise lahenduse mõõtmine või magnetilise hajuvvälja mõõtmised.＜br＞＜br＞Meie valideerimine võib hõlmata elektrilisi mõõtmistulemusi, termilisi katseid ja dokumenteeritud katseprotokolle. ROTIMA AG nimetab lisaks röntgenanalüüse varjatud jootekohtade, kihistruktuuride ja võimalike valamisvigade kontrollimiseks. Konkreetne kontrollijärjekord määratakse kindlaks tootespetsifikatsiooni ja kohaldatava standardi alusel.＜br＞