Varför måste transformatorernas kärna vara jordad?
Under drift är transformatorernas kärna, tillsammans med de metalliska strukturerna, delarna och komponenterna som fastnar kärnan och vindningarna, alla belägna i ett starkt elektriskt fält. Under påverkan av detta elektriska fält får de en relativt hög potential i förhållande till marken. Om kärnan inte är jordad, kommer det att finnas en spänningsdifferens mellan kärnan och de jordade klampningsstrukturerna och tanken, vilket kan leda till intermittenta utsläpp.
Dessutom omger ett starkt magnetfält vindningarna under drift. Kärnan och olika metalliska strukturer, delar och komponenter ligger i ett ojämnt magnetfält, och deras avstånd från vindningarna skiljer sig åt. Därför är de elektromotoriska krafterna som induceras i dessa metalliska delar av magnetfältet olika, vilket resulterar i spänningsdifferenser mellan dem. Även om dessa spänningsdifferenser är små, kan de fortfarande bryta ned mycket små isoleringsluckor, vilket kan orsaka kontinuerliga mikro-utsläpp.
Både de intermittenta utsläppen som orsakas av spänningsdifferenser och de kontinuerliga mikro-utsläppen som orsakas av bortbrott av små isoleringsluckor är oacceptabla, och det är extremt svårt att hitta de exakta positionerna för sådana intermittenta utsläpp.
Det effektiva sättet är att pålitligt jorda kärnan och alla metalliska strukturer, delar och komponenter som fastnar kärnan och vindningarna, så att de alla är vid markpotential tillsammans med tanken. Jordningen av transformatorernas kärna måste vara endast en punkt—och bara en punkt. Detta eftersom silikonskivorna i kärnan är isolerade från varandra för att förhindra stora virvelströmmar. Därför är det absolut förbjudet att jorda alla skivor eller genomföra flerpunktsjordning; annars skulle stora virvelströmmar genereras, vilket leder till allvarlig uppvärmning av kärnan.
Vanligtvis innebär jordning av transformatorernas kärna att jorda någon enstaka skiva i kärnan. Trots att skivorna är isolerade från varandra, är deras inter-skivisoleringssvikt ganska låg. Under påverkan av ojämnt starkt elektriskt och magnetiskt fält kan högspänningsladdningar inducerade i skivorna flyta genom skivorna till jordpunkten och sedan till marken, medan isoleringen mellan skivorna effektivt blockerar virvelströmmar från att flyta från en skiva till en annan. Därför jordar en enstaka skiva effektivt hela kärnan.
Det bör noteras: transformatorernas kärna måste jordas exakt vid en punkt—den kan inte jordas vid två punkter, långt mindre flera punkter—eftersom flerpunktsjordning är en av de vanliga felkällorna i transformatorer.
Varför får inte transformatorernas kärna vara flerpunktsjordad?
Anledningen till att transformatorernas kärnaskivor bara kan jordas vid en punkt är att om det finns två eller flera jordpunkter, kan en sluten loop bildas mellan dessa jordpunkter. När huvudmagnetflödet passerar denna sluten loop, induceras cirkulerande strömmar, vilket orsakar inre överhettning och potentiellt kan leda till olyckor. Lokal smältning av kärnan kan skapa kortslut mellan skivorna, vilket ökar kärnförlusterna betydligt och allvarligt påverkar transformatorns prestanda och normala drift. I sådana fall måste de skadade silikonskivorna bytas ut för reparation. Därför tillåter inte transformatorer flerpunktsjordning—bara en och exakt en jordpunkt är tillåten.
Flerpunktsjordning bildar lätt cirkulerande strömmar och orsakar överhettning.
Under drift utsätts transformatorernas kärna och dess klampningsmetallpartier för ett starkt elektriskt fält. Elektrostatiske induktion genererar flytande potentialer på kärnan och metallpartierna, vilka kan släppa till marken—ett oacceptabelt tillstånd. Därför måste kärnan och dess klampningsdelar (förutom genom-kärnboldar) korrekt och pålitligt jordas. Men kärnan får bara en jordpunkt. Om det finns två eller flera jordpunkter, kommer kärnan, jordpunkterna och marken att bilda en sluten loop. Under drift kommer magnetflöde som passerar denna sluten loop att inducera så kallade cirkulerande strömmar, vilket leder till lokal överhettning av kärnan och till och med bränning av metallpartier och isolering.
Sammanfattningsvis: transformatorernas kärna måste jordas endast vid en punkt—den kan inte jordas vid två eller flera punkter.