ترانسفورماتورها مستقیماً از تولید کننده

＜b＞ترانسفورماتور‌ها＜/b＞ اجزای الکتریکی هستند که برای انتقال انرژی الکتریکی بین سیم‌پیچ‌های دارای کوپل القایی استفاده می‌شوند. یک ＜b＞ترانسفورماتور＜/b＞ با استفاده از یک میدان مغناطیسی متغیر در زمان کار می‌کند و بنابراین به یک ولتاژ متناوب یا یک ولتاژ سوئیچ‌شده نیاز دارد.＜br＞\n＜br＞\nبسته به طراحی آن، یک ترانسفورماتور سطح ولتاژ را تغییر می‌دهد، ایزولاسیون گالوانیک بین مدارها را فراهم می‌کند یا سیگنال‌های الکتریکی را منتقل می‌کند. اصطلاحات ＜b＞«مبدل»＜/b＞ و ＜b＞«تبدیل‌کننده ولتاژ»＜/b＞ گاهی به طور مترادف استفاده می‌شوند، اما از نظر فنی همیشه یک عملکرد یکسان را توصیف نمی‌کنند. مبدل‌ها اغلب برای انتقال سیگنال استفاده می‌شوند. تبدیل‌کننده‌های ولتاژ همچنین می‌توانند به مدارهای الکترونیکی اشاره داشته باشند که از یک مبدل مغناطیسی متعارف استفاده نمی‌کنند.＜br＞

در سیم‌پیچ اولیه، ＜b＞ولتاژ＜/b＞ اعمال‌شده در سیم‌پیچ اولیه یک جریان مغناطیسی متناوب در هسته ایجاد می‌کند. این جریان مغناطیسی از سیم‌پیچ ثانویه عبور کرده و در آن ＜b＞ولتاژ ثانویه‌ای＜/b＞ القا می‌کند.＜br＞\n＜br＞\n ＜b＞نسبت＜/b＞ ایده‌آل ＜b＞دورها＜/b＞ با نسبت تعداد دورها مطابقت دارد. اگر سیم‌پیچ ثانویه دورهای کمتری نسبت به سیم‌پیچ اولیه داشته باشد، ولتاژ کاهش می‌یابد. اگر تعداد دورها بیشتر باشد، ولتاژ افزایش می‌یابد. توان قابل انتقال توسط سطح مقطع هسته، فرکانس، سطح مقطع سیم، سیستم خنک‌کنندگی و افزایش دمای مجاز محدود می‌شود.＜br＞\n＜br＞\nدر عملکرد واقعی، تلفات مسی، تلفات هسته و جریان‌های مغناطیسی سرگردان رخ می‌دهند. این‌ها باعث افت ولتاژ شده و گرما تولید می‌کنند. ＜b＞جریان بدون بار＜/b＞ عمدتاً شامل ＜b＞جریان مغناطیس‌کننده＜/b＞ و اجزایی است که برای جبران تلفات هسته لازم هستند.＜br＞

طراحی به عملکرد حفاظتی، سطح ولتاژ، توان نامی، فرکانس و شرایط نصب بستگی دارد.＜br＞\n＜ul＞＜li＞＜b＞ترانسفورماتورهای کوچک＜/b＞ توان را به دستگاه‌های الکترونیکی فشرده، سیستم‌های کنترل و بردهای مدار چاپی تأمین می‌کنند. ＜/li＞＜li＞＜b＞ترانسفورماتورهای کاهش‌دهنده＜/b＞ ولتاژ با استفاده از یک سیم‌پیچ واحد ولتاژها را تنظیم می‌کنند. آن‌ها عایق‌کاری گالوانیک ارائه نمی‌دهند. ＜/li＞＜li＞＜b＞ترانسفورماتورهای جداساز＜/b＞ دو مدار را از نظر الکتریکی جدا می‌کنند و برای حفاظت، آزمایش و تأمین برق با تداخل کم استفاده می‌شوند. ＜/li＞＜li＞＜b＞ترانسفورماتورهای ایمنی＜/b＞ ولتاژ فوق‌العاده پایین ایمنی را برای کاربردهایی با نیازهای بالای ایمنی شخصی تولید می‌کنند. ＜/li＞＜li＞＜b＞ترانسفورماتورهای تورییدی＜/b＞ دارای طراحی جمع‌وجور و ＜b＞میدان مغناطیسی مزاحم＜/b＞ خارجی کم هستند، اما می‌توانند باعث جریان‌های هجومی بالا شوند. ＜/li＞＜li＞＜b＞ترانسفورماتورهای PCB＜/b＞ و ＜b＞ترانسفورماتورهای برد مدار چاپی＜/b＞ مستقیماً روی بردهای مدار چاپی نصب می‌شوند. ＜/li＞＜li＞＜b＞ترانسفورماتورهای شبکه＜/b＞ معمولاً در فرکانس شبکه کار می‌کنند و برق را به تجهیزات یا سیستم‌های کنترل تأمین می‌کنند. ＜/li＞＜li＞＜b＞ترانسفورماتورهای پلانار＜/b＞ از ساختارهای سیم‌پیچی تخت استفاده می‌کنند و برای مجموعه‌های فشرده الکترونیک قدرت مناسب هستند. ＜/li＞＜li＞＜b＞ترانسفورماتورهای پالسی＜/b＞ پالس‌های کوتاه الکتریکی یا سیگنال‌های کنترلی را منتقل می‌کنند و در عین حال عایق‌کاری گالوانیک را فراهم می‌آورند. ＜/li＞＜li＞＜b＞ترانسفورماتورهای فرکانس بالا＜/b＞ و ＜b＞ترانسفورماتورهای منبع تغذیه سوئیچینگ＜/b＞ در فرکانس‌های سوئیچینگ بالاتر کار می‌کنند و به مواد فریت مناسب نیاز دارند. ＜/li＞＜/ul＞اصطلاح ＜b＞«ترانسفورماتورهای قدرت»＜/b＞ معمولاً برای ترانسفورماتورهای بزرگ‌تر مورد استفاده در انتقال قدرت به کار می‌رود. با این حال، محدوده محصولات ذکر شده در وب‌سایت ROTIMA بر ترانسفورماتورها و مواد سیم‌پیچی برای لوازم خانگی، الکترونیک و کاربردهای صنعتی متمرکز است.＜br＞

یک ترانسفورماتور اساساً از هستهٔ مغناطیسی، سیم‌پیچ‌ها، عایق، پایانه و در صورت لزوم، محفظه یا پوشش تشکیل شده است. فولاد الکتریکی لایه‌لایه اغلب برای طرح‌هایی که در فرکانس شبکه کار می‌کنند، استفاده می‌شود. در فرکانس‌های بالاتر، معمولاً از ＜b＞هستهٔ فریت＜/b＞ استفاده می‌شود. ＜br＞\n＜br＞\n سیم‌پیچ‌ها معمولاً از سیم مسی عایق‌شده ساخته می‌شوند. قطر سیم و پیکربندی سیم‌پیچ به جریان، فرکانس، تولید حرارت و فضای موجود برای سیم‌پیچ بستگی دارد. در فرکانس‌های بالا، سیم افشان فرکانس بالا می‌تواند تلفات ناشی از جابجایی جریان را کاهش دهد.＜br＞\n＜br＞\n ＜b＞عایق‌کاری＜/b＞ سیم‌پیچ باید مناسب ولتاژ کاری، ولتاژ آزمون و کلاس دمایی باشد. این شامل سیم‌های لعاب‌دار، فیلم‌های عایق، نوارها، قرقره‌ها و مواد پرکننده (پاتینگ) می‌شود. شرکت ROTIMA AG برای القاکننده‌های سفارشی، سیستم عایقی دارای گواهی UL با شماره پرونده E346192 و کلاس F را مشخص می‌کند.＜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.

آزمایش ترانسفورماتور بستگی به طراحی آن و استاندارد مربوطه دارد. آزمایش‌های معمول شامل نسبت تبدیل، ولتاژ بدون بار، ＜b＞جریان بدون بار＜/b＞، مقاومت سیم‌پیچ، مقاومت عایقی، استحکام دی‌الکتریک و ایمنی الکتریکی است.＜br /＞＜br /＞در حالت بارگذاری، ولتاژ خروجی، افزایش دما و اتلافات مورد آزمایش قرار می‌گیرند. بسته به کاربرد، ممکن است آزمایش اتصال کوتاه، آزمایش ولتاژ گذرا، اندازه‌گیری تخلیه جزئی یا اندازه‌گیری میدان مغناطیسی مزاحم نیز انجام شود.＜br /＞＜br /＞فرآیند اعتبارسنجی ما ممکن است شامل اندازه‌گیری‌های الکتریکی، آزمایش‌های حرارتی و گزارش‌های آزمایش مستند باشد. شرکت ROTIMA AG همچنین برای بررسی اتصالات لحیم پنهان، ساختارهای لایه‌ای و عیوب احتمالی ریخته‌گری، آنالیزهای اشعه ایکس را انجام می‌دهد. ترتیب خاص آزمون بر اساس مشخصات محصول و استاندارد مربوطه تعیین می‌شود.＜br /＞