Im Transformatorbau bezeichnet der Kern den zentralen Teil des Transformators, in dem die Primär- und Sekundärwicklungen gewickelt sind. Es dient als Weg für den magnetischen Fluss, der durch den Wechselstrom erzeugt wird, der durch die Wicklungen fließt. Der Kern besteht normalerweise aus ferromagnetischen Materialien wie Siliziumstahllamellen, um die magnetischen Eigenschaften zu verbessern und Energieverluste zu minimieren.
Ein Kerntransformator ist ein Transformatortyp, bei dem die Wicklungen um Kernelemente gewickelt sind, die sich vertikal vom Kernjoch erstrecken.
Bei diesem Design umgeben die Wicklungen den Kern und sorgen so für eine kompaktere Struktur und eine effiziente magnetische Kopplung zwischen der Primär- und Sekundärspule. Kerntransformatoren werden aufgrund ihrer kompakten Größe und einfachen Konstruktion häufig in Verteilungs- und Leistungstransformatoranwendungen eingesetzt.
Der Kern eines jeden Transformators ist für seinen Betrieb von entscheidender Bedeutung, da er als Magnetkreis dient, durch den der Magnetfluss fließt.
Es bietet einen festen schwachen Pfad für das Magnetfeld, das durch den Wechselstrom in den Wicklungen erzeugt wird, und ermöglicht so eine effiziente Energieübertragung zwischen Primär- und Sekundärkreis. Das Kernmaterial wird aufgrund seiner hohen magnetischen Permeabilität und geringen Hysterese- und Wirbelstromverluste ausgewählt, um eine optimale Transformatorleistung zu gewährleisten.
Bei einem Kerntransformator besteht der Kern aus zwei Hauptteilen: den Kernelementen und dem Kernjoch.
Die Kernelemente sind die vertikalen Abschnitte des Kerns, in denen die Wicklungen gewickelt sind, während das Kernjoch die Elemente oben und unten verbindet und so den Magnetkreis vervollständigt. Diese Konfiguration ermöglicht eine effiziente magnetische Kopplung zwischen der Primär- und Sekundärwicklung, was zu einer effizienten Energieübertragung und minimalen Verlusten führt.
Kern- und Manteltransformatoren sind zwei gängige Konfigurationen, die im Transformatorbau verwendet werden.
Bei einem Transformator mit geschlossener Basis umgeben die Wicklungen den gesamten Kern und umschließen ihn vollständig. Dieses Design sorgt für eine bessere magnetische Kopplung zwischen den Wicklungen und reduziert den Streufluss, was zu einem höheren Wirkungsgrad und geringeren Verlusten führt. Im Gegensatz dazu sind bei einem Manteltransformator die Wicklungen um einen zentralen Kern gewickelt, sodass die Seiten frei bleiben.
Diese Konstruktion ermöglicht einen leichteren Zugang zu den Wicklungen für Wartungs- und Reparaturzwecke, kann jedoch im Vergleich zu geschlossenen Transformatoren zu einem höheren Streufluss und einem etwas geringeren Wirkungsgrad führen. Beide Konfigurationen haben ihre Vorteile und werden basierend auf spezifischen Anwendungsanforderungen und Designüberlegungen ausgewählt.