Transformatori tieši no ražotāja

＜b＞Transformatori＜/b＞ ir elektriskas detaļas, kas paredzētas elektriskās enerģijas pārvadīšanai starp induktīvi savienotām tinumiem. ＜b＞Transformators＜/b＞ darbojas ar laika gaitā mainīgu magnētisko lauku un tādēļ tam nepieciešams maiņstrāvas spriegums vai komutēts spriegums.＜br＞\n＜br＞\nAtkarībā no uzbūves transformators maina sprieguma līmeni, galvaniski nošķir strāvas ķēdes vai pārraida elektriskos signālus. Terminus ＜b＞„pārveidotājs”＜/b＞ un ＜b＞„sprieguma pārveidotājs”＜/b＞ daļēji lieto līdzīgi, taču tehniski tie ne vienmēr apraksta vienu un to pašu funkciju. Pārveidotāji bieži tiek izmantoti signālu pārraidei. Sprieguma pārveidotāji var apzīmēt arī elektroniskas shēmas bez klasiskā magnētiskā transformatora.＜br＞

Primārajā tinumā pieslēgtais ＜b＞primārais spriegums＜/b＞ rada mainīgu magnētisko plūsmu serdē. Šī magnētiskā plūsma šķērso sekundāro tinumu un tajā inducē ＜b＞sekundāro spriegumu＜/b＞.＜br＞\n＜br＞\nIdeālais ＜b＞pārnesuma koeficients＜/b＞ atbilst tinumu skaita attiecībai. Ja sekundārajai tinumai ir mazāk tinumu nekā primārajai tinumai, spriegums samazinās. Ja tinumu skaits ir lielāks, spriegums palielinās. Pārvadājamā jauda ir ierobežota ar serdes šķērsgriezumu, frekvenci, vada šķērsgriezumu, dzesēšanu un pieļaujamo sasilšanu.＜br＞\n＜br＞\nReālajos ekspluatācijas apstākļos rodas vara zudumi, serdes zudumi un magnētiskie izkliedes plūsmas. Tie izraisa sprieguma kritumu un siltuma veidošanos. ＜b＞Tukšgaitas strāva＜/b＞ galvenokārt sastāv no ＜b＞magnetizācijas strāvas＜/b＞ un daļām, kas nepieciešamas serdes zudumu segšanai.＜br＞

Konstrukcijas veids ir atkarīgs no aizsardzības funkcijas, sprieguma līmeņa, jaudas, frekvences un uzstādīšanas apstākļiem.＜br＞\n＜ul＞＜li＞＜b＞Mazjaudas transformatori＜/b＞ nodrošina ar enerģiju kompakta izmēra elektroniskās ierīces, vadības sistēmas un drukātās shēmas. ＜/li＞＜li＞＜b＞Enerģijas taupīšanas transformatori＜/b＞ pielāgo spriegumu, izmantojot kopīgu tinumu. Tie nenodrošina galvanisko nošķiršanu. ＜/li＞＜li＞＜b＞Atdalīšanas transformatori＜/b＞ elektriski atdalīja divas strāvas ķēdes un tiek izmantoti aizsardzībai, pārbaudēm un traucējumu mazai barošanai. ＜/li＞＜li＞＜b＞Drošības transformatori＜/b＞ ģenerē aizsardzības zemspriegumu lietojumiem ar paaugstinātām prasībām attiecībā uz cilvēku drošību. ＜/li＞＜li＞＜b＞Gredzenveida transformatori＜/b＞ ir kompakti un rada nelielu ārējo ＜b＞izkliedes lauku＜/b＞, taču var izraisīt lielas ieslēgšanās strāvas. ＜/li＞＜li＞＜b＞Iespiedtransformatori＜/b＞ un ＜b＞drukāto＜/b＞ shēmu ＜b＞transformatori＜/b＞ tiek montēti tieši uz drukātajām shēmām. ＜/li＞＜li＞＜b＞Tīkla transformatori＜/b＞ parasti darbojas ar tīkla frekvenci un baro ierīces vai vadības sistēmas. ＜/li＞＜li＞＜b＞Plakānie transformatori＜/b＞ izmanto plakanas tinumu struktūras un ir piemēroti kompaktiem jaudas elektronikas moduļiem. ＜/li＞＜li＞＜b＞Impulsu transformatori＜/b＞ pārraida īsus elektriskos impulsus vai vadības signālus, nodrošinot galvanisko izolāciju. ＜/li＞＜li＞＜b＞Augstfrekvences transformatori＜/b＞ un ＜b＞komutācijas barošanas bloku transformatori＜/b＞ darbojas ar paaugstinātām komutācijas frekvencēm, un tiem nepieciešami atbilstoši ferīta materiāli. ＜/li＞＜/ul＞Termins ＜b＞„jaudas transformatori”＜/b＞ parasti tiek lietots, runājot par lielākiem transformatoriem enerģijas pārvadei. Savukārt ROTIMA mājaslapā dokumentētais piedāvājums ir vērsts uz transformatoriem un tinumiem ierīcēm, elektronikai un rūpnieciskajiem pielietojumiem.＜br＞

Transformators galvenokārt sastāv no magnētiskā serdes, tinumiem, izolācijas, savienojumiem un, ja nepieciešams, korpusa vai liešanas. Tīkla frekvences modeļiem bieži tiek izmantota slāņveida elektrotehniskā loksne. Augstākās frekvencēs parasti tiek izmantota ＜b＞ferīta serde＜/b＞. ＜br＞\n＜br＞\nTīkli parasti sastāv no izolētas vara stieples. Stieples diametrs un tīkla uzbūve ir atkarīga no strāvas, frekvences, siltuma izdalīšanās un pieejamās tīkla telpas. Augstfrekvences gadījumā augstfrekvences stieple var samazināt zudumus, ko rada strāvas izspiešana.＜br＞\n＜br＞\n ＜b＞Tinumu izolācijai＜/b＞ jāatbilst darba spriegumam, pārbaudes spriegumam un temperatūras klasei. Tajā ietilpst lakotas stieples, izolācijas plēves, lentes, tinumu korpusi un liešanas materiāli. ROTIMA AG klientu specifiskajām indukcijām norāda UL sertificētu izolācijas sistēmu ar UL failu E346192 un F klasi. ＜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.

Transformatora pārbaude tiek veikta atbilstoši tā konstrukcijas tipam un standartam. Tipiskās pārbaudes ietver pārveides koeficientu, tukšgaitas spriegumu, ＜b＞tukšgaitas strāvu＜/b＞, tinuma pretestību, izolācijas pretestību, izturību pret spriegumu un elektrodrošību.＜br＞＜br＞Slodzes apstākļos tiek pārbaudīts izejas spriegums, sasilšana un zudumi. Atkarībā no pielietojuma tiek veikti arī īsslēguma testi, pārsprieguma testi, daļējās izlādes mērījumi vai magnētiskā izkliedes lauka mērījumi.＜br＞＜br＞Mūsu validācija var ietvert elektriskos mērījumus, termiskos testus un dokumentētus pārbaudes protokolus. ROTIMA AG min arī rentgenanalīzes, lai pārbaudītu slēptos lodējumus, slāņu uzbūvi un iespējamos liešanas defektus. Konkrētā pārbaudes secība tiek noteikta, pamatojoties uz produkta specifikāciju un piemērojamo standartu.＜br＞