Wie man einen Transformatorkern herstellt: Eine einfache Anleitung für das Herzstück eines elektrischen Transformators

Der Transformatorkern ist der Hauptbestandteil eines jeden elektrischen Transformators. Er ist das Herzstück, das die ganze Sache zum Laufen bringt. Der Kern leitet die Energie von einer Spule zur anderen weiter. Dadurch kann der Transformator die Spannung ändern. Dieser Artikel ist ein einfacher Leitfaden für diesen wichtigen Prozess. Du wirst lernen, wie man einen Transformatorkern von Anfang bis Ende herstellt. Wir werden über die besten Materialien sprechen, die man verwenden kann. Wir werden auch darüber sprechen, wie man sie vorbereitet und welche Schritte nötig sind, um einen starken und gut funktionierenden Kern zu bauen. Dieser Leitfaden macht ein schwieriges Thema einfach zu lernen.

Was ist ein Transformatorkern und warum ist er so wichtig?

Ein Transformator ist ein sehr wichtiger Bestandteil vieler elektrischer Geräte. Seine Aufgabe ist es, die Spannung eines elektrischen Stroms zu ändern. In der Mitte eines jeden Transformators befindet sich der Transformatorkern. Man kann sich diesen Kern wie eine Straße für Energie vorstellen. Ein elektrischer Strom fließt durch die erste Wicklung. Diese Wicklung wird als Primärwicklung bezeichnet. Dieser Strom erzeugt ein magnetisches Feld. Der Transformatorkern besteht aus einem speziellen Material, das dieses Magnetfeld lenkt. Dieses Magnetfeld oder der magnetische Fluss wird auf die zweite Wicklung übertragen, die als Sekundärwicklung bezeichnet wird.

Die Qualität des Transformatorkerns ist sehr wichtig, damit der Transformator gut funktioniert. Ein guter Kern überträgt fast die gesamte Energie, ohne viel zu verlieren. Ein Kern, der nicht gut gemacht ist, verliert Energie. Diese verlorene Energie wird oft zu Wärme. Aus diesem Grund sind die Konstruktion und der Zusammenbau des Transformatorkerns so wichtig. Der Kern sorgt dafür, dass der Transformator seine Aufgabe richtig erfüllt. Dieser Kern ist ein wichtiger Teil des gesamten elektrischen Systems des Transformators. Die Leistung des Kerns entscheidet darüber, wie gut der Transformator insgesamt funktioniert.

Welche Materialien sind für Ihren Transformatorkern am besten geeignet?

Die Auswahl des richtigen Materials für Ihren Transformatorkern ist ein sehr wichtiger Schritt. Das Material muss die richtigen magnetischen Eigenschaften haben. Das bedeutet, dass es ein Magnetfeld ohne Probleme durchlassen sollte. Die beiden gebräuchlichsten Materialien für einen Transformatorkern sind Siliziumstahl und Ferrit. Jedes Material wird für einen anderen Zweck verwendet. Das richtige Material trägt dazu bei, dass der Transformator sehr gut funktioniert.

Siliziumstahl wird auch als Elektrostahl bezeichnet. Es ist eine Art Eisen, dem ein wenig Silizium beigemischt ist. Dieser Stahl eignet sich sehr gut für Leistungstransformatoren, die mit Niederfrequenzstrom arbeiten, wie z. B. der Strom, den Sie in Ihrem Haus finden. Das Silizium im Stahl hilft, Energieverluste zu verhindern. Ferrit ist ein Material, das aus Keramik hergestellt wird. Es wird in elektronischen Hochfrequenztransformatoren verwendet. Sie sind in Computern und Fernsehern zu finden. Ferrit ist nicht so stabil wie Stahl. Es hat jedoch einen sehr geringen Verlust bei hohen Frequenzen. Die Auswahl des Kernmaterials ist der erste Schritt bei der Herstellung eines Transformators.

Was ist Lamination und warum braucht ein Transformatorkern sie?

Wenn ein Magnetfeld einen massiven Metallkern durchdringt, entstehen im Inneren des Kerns kleine elektrische Ströme, die sich drehen. Dies wird als Wirbelstrom bezeichnet. Dieser Wirbelstrom ist nicht hilfreich. Er erzeugt nur Wärme, wodurch Energie verloren geht. Um diesen Verlust zu verhindern, verwenden wir eine spezielle Methode, die wir Laminierung nennen. Eine Lamelle ist ein sehr dünnes Blech aus dem Kernmaterial, z. B. Stahl. Der Transformatorkern ist nicht aus einem Stück. Stattdessen wird er aus vielen dünnen Blechen zusammengesetzt, die aufgestapelt werden. Jedes Blech ist ein eigenes Stück.

Jede Lamelle hat eine dünne Beschichtung, die die Elektrizität stoppt. Dies kann eine Art Farbe oder eine spezielle Schicht sein, die sich auf dem Stahl bildet. Diese Beschichtung verhindert, dass sich der Wirbelstrom von einem Blech zum nächsten bewegt. Auf diese Weise wird ein großer Teil der Energieverluste vermieden. Dadurch funktioniert der Transformator viel besser. Der Laminierungsprozess ist also sehr wichtig für die Herstellung eines hervorragenden Transformatorkerns. Ein einzelnes Blech ist nicht sehr stark. Aber ein Stapel von Lamellen ergibt einen starken Kern. Die Lamellen müssen dünn sein, damit sich kein Strom bildet. Der ganze Kern ist nur ein Stapel von Blechpaketen.

Wie bereiten Sie das Kernmaterial für die Montage vor?

Bevor Sie den Kern zusammensetzen können, müssen Sie das Material vorbereiten. Die Hauptaufgabe besteht darin, den Stahl oder das andere Material in die richtige Form zu schneiden. Große Rollen von Elektrostahl werden in eine Maschine gelegt. Diese Maschine schneidet die Blechteile aus. Die Form des Blechs ist wichtig. Übliche Formen sind "E", "I" und "L". Diese Formen müssen genau zusammenpassen, wenn Sie den Kern zusammensetzen. Der Zuschnitt muss sehr genau sein. Dadurch wird sichergestellt, dass die endgültige Größe des Transformatorkerns richtig ist.

Nach dem Schneiden kann die Kante jeder Schicht kleine, scharfe Metallstücke, so genannte Grate, aufweisen. Diese müssen Sie entfernen. Wenn die Grate nicht entfernt werden, können sie die Isolierschicht durchschneiden. Dadurch können Wirbelströme fließen, wodurch der Transformator weniger gut funktioniert. Anschließend werden die Bleche aufgestapelt. Sie sind nun bereit für den Montageprozess. Dieser Vorbereitungsschritt ist sehr wichtig, um einen qualitativ hochwertigen Kern herzustellen. Durch diesen Vorgang wird sichergestellt, dass die Blechteile gut zusammenpassen.

Was sind die wichtigsten Arten von Transformatorenkernen?

Es gibt im Wesentlichen zwei Möglichkeiten, einen Transformatorkern zusammenzusetzen. Welche Art Sie wählen, hängt davon ab, wie der Transformator konstruiert ist und wofür er verwendet wird. Die beiden Arten sind der "Kerntyp" und der "Manteltyp". Der größte Unterschied besteht darin, wie der Kern und die Wicklung oder Spule zusammengebaut werden. In beiden Fällen wird der Kern aus einem Stapel von Lamellen zusammengesetzt. Die Art des Kernaufbaus verändert die Funktionsweise des Transformators.

Bei einem Kerntransformator ist die Wicklung um den Kernschenkel gewickelt. Der Transformatorkern sieht aus wie ein einfacher Kasten mit zwei Schenkeln. Die Primär- und Sekundärwicklungen sind auf einem oder beiden Schenkeln des Kerns angebracht. Bei einem Manteltransformator ist der Transformatorkern um die Wicklung herum aufgebaut. Dieser Kern hat drei Schenkel. Die Spule befindet sich auf dem mittleren Schenkel. Der Schalenkern bietet einen besseren Halt für die Wicklung. Er kann auch die magnetische Streuung verringern. Bei beiden Arten der Kernmontage wird ein spezielles Laminierverfahren verwendet.

Wie baut man einen Schalentransformator-Kern zusammen?

Der Zusammenbau eines Manteltransformatorenkerns ist ein Prozess mit mehreren Schritten. Diese Methode verwendet häufig Laminierstücke in Form eines E und eines I. Das Ziel ist es, den Kern um die Spule herum aufzubauen. Bei diesem Prozess müssen Sie jede Schicht sorgfältig aufeinander stapeln. Auf diese Weise entsteht ein stabiler Rahmen für den Transformatorkern. Dies ist eine sehr beliebte Methode zur Herstellung kleiner Transformatoren.

Im Folgenden wird das allgemeine Verfahren für den Zusammenbau dieser Art von Kern beschrieben:

1. Erste Schicht: Zuerst legen Sie die E-förmigen Laminierstücke nebeneinander. Danach legen Sie die I-förmigen Kaschierungsstücke darauf. Damit ist die Form geschlossen.
2. Setzen Sie die Spule ein: Die Spule ist bereits fertig. Sie hat die Primär- und Sekundärwicklung. Sie schieben diese Spule über das mittlere Bein der E-Lamellen.
3. Wechselnde Schichten: Die nächste Schicht wird in die andere Richtung gestapelt. Diese Überlappung oder Überlappung an den Ecken sorgt für einen besseren Weg für den magnetischen Fluss. Sie fügen immer mehr Lamellenstücke hinzu.
4. Bauen Sie den Stapel: Sie fahren damit fort und fügen weitere Schichten der Laminierung hinzu. Sie hören auf, wenn der Transformatorkern dick genug ist. Dieser Stapel von Laminat ist nun der fertige Kern. Jeder Teil des Kerns muss dicht sein. Sie fügen die letzte Schicht hinzu, um die Arbeit zu beenden.

Wie baut man einen Transformatorenkern?

Ein Kerntransformator wird ebenfalls aus Blechteilen hergestellt. Bei dieser Konstruktion werden häufig L-förmige Bleche oder Formen wie ein U und ein I verwendet. Bei diesem Kern wird die Wicklung auf den Kernschenkel gelegt, nachdem der Kern teilweise gebaut wurde. Der größte Unterschied bei dieser Bauweise besteht darin, dass man die Schenkel des Kerns zuerst herstellt. Dies ist eine übliche Art, einen Transformatorkern zu bauen.

Der Zusammenbau dieses Kerns läuft folgendermaßen ab:

1. Bauen Sie die Beine: Sie beginnen mit dem Zusammenbau des Kerns. Dazu stapeln Sie die Laminierteile, um die Beine des Kerns zu bilden. Sie können z. B. L-förmige Laminierteile stapeln, um eine Ecke zu bilden. Für die nächste Schicht können Sie ein anderes Laminat verwenden. Dadurch entsteht eine Überlappung. Der Schenkel des Kerns muss vollkommen gerade sein.
2. Fügen Sie die Wicklung hinzu: Nachdem ein Schenkel des Transformatorkerns die richtige Querschnittsgröße hat, schieben Sie die Spule darauf. Die Wicklung sollte fest auf dem Kernschenkel sitzen. Jede Windung der Wicklung zählt.
3. Schließen Sie den Kern: Als Nächstes setzen Sie den anderen Teil des Kerns zusammen. Dieser Teil wird Joch genannt. Sie verwenden weitere Blechstücke, um den magnetischen Pfad fertigzustellen. So entsteht eine vollständige Schleife, durch die sich das Magnetfeld bewegen kann. Sie verwenden eine feste Klemme.
4. Klemmen Sie die Baugruppe fest: Der gesamte Kern wird dann zusammengepresst und mit einer Klemme oder mit Schrauben festgehalten. Dadurch wird der Transformatorkern sehr stark und solide. Auf jedem Schenkel des Kerns befindet sich eine Wicklung.

Welche letzten Schritte sorgen für einen leistungsstarken elektrischen Kern?

Nachdem das Blechpaket fertig ist, sind die letzten Schritte der Kernmontage sehr wichtig für die Leistung des Transformators. Das Ziel ist es, den Kern zu einem festen Stück zu machen. Ein loser Transformatorkern wackelt und macht Geräusche. Außerdem kann dadurch mehr Energie verloren gehen. Um dies zu verhindern, muss der Kern sehr fest zusammengehalten werden. Dies ist ein wichtiger elektrischer und mechanischer Schritt.

Eine beliebte Methode ist die Verwendung einer Metallklammer oder eines Rahmens. Die gesamte Kernbaugruppe wird in den Rahmen eingesetzt. Dann werden die Schrauben angezogen, um das Laminatpaket zusammenzudrücken. Dies verleiht dem Kern mehr Festigkeit. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung eines Spezialklebers. Ein spezielles Epoxidharz kann verwendet werden, um den gesamten Kern zu beschichten. Das Epoxidharz dringt zwischen alle Laminatstücke ein. Dann härtet es aus und verklebt den gesamten Transformatorkern, so dass er zu einem festen Block wird. Dieses Verfahren kann auch dazu beitragen, das Rauschen zu verringern und die elektrischen Teile besser funktionieren zu lassen. Diese letzten Schritte stellen sicher, dass der Kern einwandfrei funktioniert.

Wie wirken sich die Kernverluste auf die Leistung Ihres Transformators aus?

Ein perfekter Transformator würde die gesamte Energie von der Primär- zur Sekundärwicklung übertragen. Aber im wirklichen Leben geht immer etwas Energie verloren. Ein großer Teil dieses Verlusts entsteht im Transformatorkern. Es gibt zwei Hauptarten von Kernverlusten: Wirbelstromverluste und Hystereseverluste. Das Wissen um diese Verluste und der Versuch, sie zu verringern, sind sehr wichtig für einen gut funktionierenden Transformator. Ein System, das gut funktioniert, spart Energie.

Wie bereits erwähnt, entstehen Wirbelstromverluste durch kleine elektrische Ströme innerhalb der Folie. Die Verwendung einer dünnen Lamelle hilft, diesen Verlust zu verringern. Der Hystereseverlust ist anders. Dabei handelt es sich um die Energie, die verwendet wird, um die Richtung des Magnetfelds im Kernmaterial zu ändern. Dies geschieht bei jedem Zyklus des Stroms. Die Wahl des Kernmaterials, z. B. Siliziumstahl, wird getroffen, um diese Art von Verlust zu verringern. Gute magnetische Eigenschaften wie eine hohe Permeabilität (d. h. wie leicht ein Magnetfeld durchgelassen werden kann) tragen zur Verringerung dieser Verluste bei. Weniger Verlust bedeutet, dass es besser funktioniert. Das bedeutet auch, dass der Transformator weniger Wärme abgibt. Wie gut der Transformator funktioniert, hängt davon ab, dass der Energieverlust gering gehalten wird.

Was ist die Schlussfolgerung bei der Herstellung eines Transformatorkerns?

Letztendlich ist die Herstellung eines Transformatorkerns eine Arbeit, die Sorgfalt und Genauigkeit erfordert. Es geht um mehr als nur um das Anhäufen von Stahlstücken. Jeder Schritt, von der Auswahl des Materials bis zur Endmontage, hat großen Einfluss darauf, wie gut der Transformator funktioniert. Der Transformatorkern ist das Herzstück des Transformators. Wie gut er ist, entscheidet darüber, wie gut das gesamte elektrische Gerät funktioniert.

Das Kernmaterial muss gute magnetische Eigenschaften haben. Dies hilft ihm, den magnetischen Fluss mit sehr geringem Verlust zu leiten. Das Laminierungsverfahren ist eine intelligente Methode, um Energieverluste durch Wirbelströme zu vermeiden. Schließlich muss der Zusammenbau eines Kern- oder Manteltransformators sehr sorgfältig durchgeführt werden. Dies dient dazu, einen dichten und soliden Kern herzustellen. Wenn Sie diese Schritte ausführen, können Sie einen Transformatorenkern von höchster Qualität herstellen. Er wird elektrische Geräte so mit Strom versorgen, dass sie lange Zeit gut funktionieren. Dieser ganze Prozess ist ein wichtiger Teil der Herstellung von Transformatoren.

Wichtige Punkte zur Erinnerung

• Der Kern ist am wichtigsten: Der Transformatorkern ist der Hauptbestandteil eines Transformators. Er lenkt das magnetische Feld.
• Die Auswahl des Materials ist eine große Sache: Sie müssen das richtige Material für die jeweilige Aufgabe auswählen. Verwenden Sie Siliziumstahl für niederfrequente Leistungstransformatoren. Verwenden Sie Ferrit für elektronische Hochfrequenztransformatoren.
• Verwenden Sie immer eine Laminierung: Stellen Sie den Kern aus einem Stapel dünner, beschichteter Laminierbleche her. Dies hilft, Energieverluste durch Wirbelströme zu vermeiden.
• Sorgfältig zusammenstellen: Das Zusammensetzen des Kerns muss genau richtig gemacht werden. Sie brauchen eine überlappende Laminierung und feste Klammern. So entsteht ein starker, leiser Kern, der gut funktioniert.
• Halten Sie den Verlust gering: Das Hauptziel bei der Entwicklung eines guten Transformatorkerns ist es, den Energieverlust zu verringern. Dadurch kann der gesamte Transformator besser funktionieren.