Kāpēc transformatoru dzirkstles izgatavo no kremņa lielākā dārza - samazinot vērtības straumes zudumu
Kāpēc jāsamazina cits dzirkles zudums—vērtības straumes zudums?
Strādājot, transformatorā caur slidos plūst maiņstrāva, kas veido atbilstoši maiņspēku fluxu. Šis mainīgais flux inducē straumes dzirklē. Šīs inducētās straumes apļājas plaknēs, kas perpendikulāras magnētiskajam fluxa virzienam, veidojot noslēgtus kontūrus—tāpēc tās sauc par vērtības straumēm. Vērtības straumes zudumi arī izraisa dzirkles sildīšanos.
Kāpēc transformatoru dzirkles izgatavo no kremņa lielākā dārza?
Kremņa lielāks dārzs—lielāks dārzs, kas satur kremņu (arī pazīstams kā "kremnis" vai "Si") ar kremņa satura daudzumu starp 0,8% un 4,8%—bieži tiek izmantots transformatoru dzirklēm. Iemesls ir kremņa lielāka dārza spēcīgai magnētiskajai pārnestībai. Kā augsti efektīvs magnētisks materiāls, tas var radīt augstu magnētisko fluxa blīvumu, kad tiek uzlādēts, ļaujot izgatavot kompakteskus transformatorus.
Kā zināms, reālās situācijas transformatori darbojas maiņstrāvas (AC) apstākļos. Jaudas zudumi notiek ne tikai tāpēc, ka slidos pastāv pretestība, bet arī dzirklē, tāpēc ka notiek cikliska magnetizācija. Šis dzirkles saistītais jaudas zudums tiek saukts par "dzirkles zudumu", kas sastāv no diviem komponentiem:
Histerēzes zudums
Vērtības straumes zudums
Histerēzes zudums rodas no magnētiskā histerēzes fenomēna dzirkles magnetizācijas laikā. Šī zuduma mērogs ir proporcionāls materiāla histerēzes kontūras iekšpusē esošajai platībai. Kremņa lielākā dārzā ir īss histerēzes loks, kas rezultē mazākiem histerēzes zudumiem un būtiski samazina sildīšanos.
Ņemot vērā šīs priekšrocības, kāpēc dzirkli neatliek veidot no viena kremņa lielāka dārza gabala? Kāpēc to vietā to apstrādā par smalkām lapām?
Atbilde ir, lai samazinātu otro dzirkles zudumu komponentu—vērtības straumes zudumu.
Kā minēts iepriekš, maiņspēku fluxs inducē vērtības straumes dzirklē. Lai samazinātu šīs straumes, transformatoru dzirkles izgatavo no smalkām kremņa lielāka dārza lapām, kas ir izolētas viena no otras un savilkta kopā. Šis dizains ierobežo vērtības straumes smalkās, garačelpas ceļos ar mazākām skersrezes platībām, tādējādi palielinot elektriskās pretestības vērtību pa to plūsmas ceļiem. Papildus tam, kremņa pievienošana legieriem palielina materiāla elektriskās pretestības vērtību, turklāt samazinot vērtības straumu veidošanos.
Parasti transformatoru dzirkles izgatavo no saldenās rotācijas kremņa lielāka dārza lapām aptuveni 0,35 mm biezas. Atkarībā no nepieciešamajiem dzirkles izmēriem, šīs lapas tiek sagrieztas garās jostas un pēc tam savilkta "日" (divlogu) vai vienlogu konfigurācijās.
Teorētiski, jo smilšainākas lapas un jo īsākas jostas, jo mazāks vērtības straumes zudums—kas rezultē mazākā temperatūras kāpumā un samazinātā materiālu patēriņā. Tomēr, faktiskajā ražošanā, dizaineri neoptimizē tikai vērtības straumu samazināšanai. Īpaši smilšainu vai īsu jostu izmantošana būtu lielā mērā palielinātu ražošanas laiku un darbaspēku, samazinot dzirkles efektīvo skersrezi. Tāpēc, izgatavojot kremņa lielāka dārza dzirkles, inženieri rūpīgi jāsaskaņo tehniskā veiktspēja, ražošanas efektivitāte un izmaksas, lai atlasītu optimālos izmērus.
