Transformatoare direct de la producător

＜b＞Transformatoarele＜/b＞ sunt componente electrice destinate transmiterii energiei electrice între bobinaje cuplate inductiv. Un ＜b＞transformator＜/b＞ funcționează cu un câmp magnetic variabil în timp și, prin urmare, necesită o tensiune alternativă sau o tensiune comutată.＜br＞\n＜br＞\nÎn funcție de structura sa, un transformator modifică nivelul de tensiune, izolează galvanic circuitele electrice sau transmite semnale electrice. Termenii ＜b＞„transmițător”＜/b＞ și ＜b＞„convertor de tensiune”＜/b＞ sunt uneori folosiți în mod similar, dar din punct de vedere tehnic nu descriu întotdeauna aceeași funcție. Transmițătorii sunt adesea folosiți pentru transmiterea semnalelor. Convertorii de tensiune pot desemna, de asemenea, circuite electronice fără un transformator magnetic clasic.＜br＞

La bobina primară, ＜b＞tensiunea primară＜/b＞ aplicată generează un flux magnetic variabil în miez. Acest flux magnetic traversează bobina secundară și induce acolo o ＜b＞tensiune secundară＜/b＞.＜br＞\n＜br＞\n ＜b＞Raportul＜/b＞ ideal ＜b＞de transformare＜/b＞ corespunde raportului dintre numărul de spire. Dacă înfășurarea secundară are mai puține spire decât înfășurarea primară, tensiunea scade. Dacă numărul de spire este mai mare, tensiunea crește. Puterea transmisibilă este limitată de secțiunea transversală a miezului, frecvență, secțiunea transversală a firului, răcire și încălzirea admisibilă.＜br＞\n＜br＞\nÎn condiții reale de funcționare apar pierderi în cupru, pierderi în miez și fluxuri magnetice de dispersie. Acestea provoacă căderi de tensiune și căldură. ＜b＞Curentul în gol＜/b＞ este format în principal din ＜b＞curentul de magnetizare＜/b＞ și din componentele necesare pentru acoperirea pierderilor din miez.＜br＞

Tipul de construcție depinde de funcția de protecție, nivelul de tensiune, puterea, frecvența și condițiile de montare.＜br＞\n＜ul＞＜li＞＜b＞Transformatoarele mici＜/b＞ alimentează dispozitive electronice compacte, sisteme de comandă și plăci de circuit imprimat. ＜/li＞＜li＞＜b＞Transformatoarele de economisire＜/b＞ adaptează tensiunile cu ajutorul unui bobinaj comun. Acestea nu asigură izolare galvanică. ＜/li＞＜li＞＜b＞Transformatoarele de separare＜/b＞ izolează electric două circuite și sunt utilizate pentru protecție, sarcini de testare și alimentări cu interferențe reduse. ＜/li＞＜li＞＜b＞Transformatoarele de siguranță＜/b＞ generează tensiune de protecție de joasă tensiune pentru aplicații cu cerințe ridicate privind protecția personalului. ＜/li＞＜li＞＜b＞Transformatoarele cu miez inelar＜/b＞ au o formă compactă și un ＜b＞câmp de dispersie＜/b＞ extern redus, dar pot genera curenți de pornire mari. ＜/li＞＜li＞＜b＞Transformatoarele de tip print＜/b＞ și ＜b＞transformatoarele pentru plăci de circuit imprimat＜/b＞ sunt montate direct pe plăcile de circuit imprimat. ＜/li＞＜li＞＜b＞Transformatoarele de rețea＜/b＞ funcționează de obicei la frecvența rețelei și alimentează aparate sau sisteme de comandă. ＜/li＞＜li＞＜b＞Transformatoarele planare＜/b＞ utilizează structuri de înfășurare plate și sunt potrivite pentru ansambluri electronice de putere compacte. ＜/li＞＜li＞＜b＞Transformatoarele de impulsuri＜/b＞ transmit impulsuri electrice scurte sau semnale de comandă cu izolare galvanică. ＜/li＞＜li＞＜b＞Transformatoarele de înaltă frecvență＜/b＞ și ＜b＞transformatoarele pentru surse de alimentare comutate＜/b＞ funcționează la frecvențe de comutație ridicate și necesită materiale feritice adecvate. ＜/li＞＜/ul＞Termenul ＜b＞„transformatoare de putere”＜/b＞ este utilizat de obicei pentru transformatoarele mai mari destinate transportului de energie. Gama de produse prezentată pe pagina ROTIMA se concentrează, în schimb, pe transformatoare și bobine pentru aparate, electronice și aplicații industriale.＜br＞

Un transformator este alcătuit, în esență, din miez magnetic, înfășurări, izolație, conexiuni și, eventual, carcasă sau material de turnare. Pentru modelele care funcționează la frecvența rețelei se utilizează adesea tablă magnetică stratificată. La frecvențe mai ridicate se folosește, de obicei, un ＜b＞miez de ferită＜/b＞. ＜br＞\n＜br＞\nBobinajele sunt alcătuite, de obicei, din sârmă de cupru izolată. Diametrul sârmei și structura bobinajului depind de curent, frecvență, încălzire și spațiul disponibil pentru bobinare. La frecvențe înalte, sârma multifilară de înaltă frecvență poate reduce pierderile cauzate de deplasarea curentului.＜br＞\n＜br＞\n ＜b＞Izolația bobinajului＜/b＞ trebuie să corespundă tensiunii de funcționare, tensiunii de încercare și clasei de temperatură. Aceasta include fire lăcuite, folii izolante, benzi, corpuri de bobină și materiale de turnare. ROTIMA AG specifică pentru inductanțele personalizate un sistem de izolație listat UL cu dosarul UL E346192 și clasa 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.

Testarea unui transformator depinde de tipul de construcție și de standardul aplicabil. Testele tipice includ raportul de transformare, tensiunea în gol, ＜b＞curentul în gol＜/b＞, rezistența înfășurării, rezistența de izolație, rezistența la tensiune și siguranța electrică.＜br＞＜br＞În condiții de sarcină se verifică tensiunea de ieșire, încălzirea și pierderile. În funcție de aplicație, se adaugă testul de scurtcircuit, testul de tensiune de impuls, măsurarea descărcărilor parțiale sau măsurătorile câmpului magnetic de dispersie.＜br＞＜br＞Validarea noastră poate include valori de măsurare electrice, teste termice și protocoale de testare documentate. ROTIMA AG menționează, de asemenea, analize cu raze X pentru verificarea îmbinărilor ascunse prin lipire, a structurii straturilor și a eventualelor defecte de turnare. Secvența concretă de testare este stabilită pe baza specificațiilor produsului și a standardului aplicabil.＜br＞