E-kärnebaserade transformatorer

Sirios E-kärnebaserade transformatorer för effekter mellan 2 och 25 kW används i applikationer med krav på isolation och switchfrekvenser från 10 till 100 kHz.  E-kärnorna som används är i storlekar från EE42 till EE80. Exempel på applikationer är svetsutrustning, induktionsvärmare, batteriladdare, avbrottsfri kraft, likriktare för vattenrening eller ytbehandling, samt växelriktare för solkraft. Typiska topologier är så kallade push-pullspänningsomvandlare med halvbrygga, helbrygga eller nollströmsomkoppling (ZCS, Zero Current Switching) av resonanstyp. Material och tillverkningsprocess har även visat sig vara väl lämpad för DC-utgångsdrosslar, Power Factor Correction induktorer och resonansbehållare för mjukswitchning.

Den övre gränsen för arbetsspänning är 1500 V. Ferritkärnor ger bäst prestanda för industriapplikationer med switchfrekvenser över 20 kHz. Amorfa kärnmaterial och nanokristallina material kan användas i applikationer som kräver bredare temperaturområden.

För isolation används en egen epoxiblandning som gjuts under vakuum för att undvika luftbubblor. Olika spänningspotential på vardera sida av en luftbubbla i kombination med en hög switchfrekvens orsakar ett överslag som gör att gjutmaterialet spricker. Fenomenet är känt som partiell urladdning. En bubbla i gjutmassan kan få förödande konsekvenser antingen efter flera år av problemfri drift eller redan efter en månad.

För höga spänningar och låga strömmar kan kopparledarna förses med stiftkontakter eller kabelskor för enklare anslutning. För applikationer där högre Q-värden måste uppnås eller där primärsidan har betydligt fler varv än sekundärsidan används så kallad litztråd, en kabel bestående av många flätade eller tvinnande trådar. För höga strömmar och låga spänningar ansluts transformatorns kopparfolie till en strömskena. Tjockare koppar möjliggör mer ström men ökar också den så kallade skinneffekten där strömtätheten är störst nära ledarens yta. En lösning är att använda tunnare kopparfolie i flera parallella lindningar som tillsammans ansluts till applikationen med en skruv.

 

En transformators storlek bestäms i huvudsak av effekt och switchfrekvens. Olika slutprodukter ger olika möjlighet till kylning vilket är en orsak till att samma omvandlartopologi, arbetsspänning, isolerspänning och strömmar i lindningarna, ändå kan resultera i olika transformatorer.


E-kärnorna erbjuder bra möjligheter till kylning. Med bygghöjder under 50 mm kan man ibland ersätta planartransformatorer som på grund av sin höga fluxdensitet kan kräva omfattande kylsystem. Sirio transformatorernas ingjutning gör dem tåligare för vibrationer och Sirio kan ofta föreslå lämpliga lösningar för mekanisk fixering. Termoledande gummifolier minskar mekaniska påfrestningar på kärnorna och sprider kärnförlusterna.
För konstruktören
Uncategorized