Transformer beroperasi pada prinsip induksi elektromagnetik, terdiri dari dua atau lebih gulungan dan inti besi (atau udara).Ini menghasilkan medan magnet yang bervariasi. medan ini menginduksi gaya elektromotor dalam penggulung sekunder menurut Hukum Induksi Faraday. transformasi tegangan terjadi melalui penyesuaian rasio putaran penggulung.

Hukum Faraday menyatakan bahwa gaya elektromotor yang diinduksi dalam sirkuit tertutup sama dengan laju negatif perubahan fluks magnetik melalui sirkuit:

ε = -N dΦ/dt

Di mana ε mewakili gaya elektromotor yang diinduksi, N menunjukkan putaran kumparan, dan Φ menandakan fluks magnetik.

• Penggulung:Koil kawat terisolasi yang menghasilkan dan menerima kekuatan elektromotor, terdiri dari sirkuit primer (input) dan sekunder (output).
• Inti:Bahan permeabilitas tinggi yang membimbing aliran magnet untuk meningkatkan efisiensi kopling dan meminimalkan kehilangan energi.
• Isolasi:Bahan dielektrik mencegah sirkuit pendek dan arus kebocoran.
• Lapisan:Perumahan pelindung yang menawarkan dukungan mekanik dan disipasi panas.

Inti transformer melayani tiga tujuan penting:

1. Panduan Fluks Magnetik:Bahan permeabilitas tinggi memusatkan aliran melalui gulungan, meningkatkan efisiensi kopling.
2. Dukungan penggulung:Memberikan integritas struktural untuk mencegah deformasi kumparan.
3. Pengurangan Kerugian:Desain dan bahan inti yang optimal meminimalkan arus pusaran dan kerugian histeresis, meningkatkan efisiensi.

Ada tiga jenis inti utama berdasarkan komposisi material:

Terutama digunakan dalam sistem tenaga, ini menggunakan laminasi baja silikon tipis.

• Permeabilitas magnetik yang tinggi untuk panduan fluks yang efektif
• Kekerasan rendah mengurangi kerugian histeresis
• Resistivitas tinggi meminimalkan arus pusaran

Lembar baja terisolasi ditumpuk untuk lebih mengurangi kerugian arus pusaran dengan membatasi jalur sirkulasi.

• Efisiensi tinggi (biasanya 95-99%)
• Kapasitas penanganan daya yang besar (rentang megawatt)
• Produksi yang hemat biaya

• Dimensi fisik yang besar
• Berat yang besar
• Kinerja frekuensi tinggi yang buruk

Sistem transmisi dan distribusi listrik termasuk:

• Pembangkit listrik (peningkatan tegangan)
• Substasiun (penurunan tegangan)
• Peralatan industri berat

Ini tidak memiliki bahan ferromagnetik, hanya mengandalkan kopling magnetik.

• Isolasi listrik yang unggul
• Kerugian inti yang tidak penting
• Konstruksi ringan
• Tanggapan frekuensi tinggi yang sangat baik

• Efisiensi yang berkurang dari kopling bawah
• Kapasitas daya terbatas
• Kesan terhadap gangguan magnetik eksternal

Aplikasi khusus yang membutuhkan:

• Pencocokan impedansi sirkuit RF
• Isolasi sinyal peralatan audio
• Perangkat penginderaan medan magnet

Ini menggunakan bahan ferrit keramik (komposit oksida besi dengan nikel, mangan, atau seng).

• Permeabilitas tinggi dengan stabilitas frekuensi
• Resistivitas yang sangat tinggi
• Kerugian frekuensi tinggi rendah
• Bentuk manufaktur serbaguna

• Ukuran kompak
• Massa berkurang
• Operasi frekuensi tinggi yang lebih tinggi
• Efisiensi frekuensi tinggi yang baik

• Ketumpatan fluks kejenuhan yang lebih rendah
• Kinerja sensitif suhu
• Biaya bahan yang lebih tinggi

Sistem elektronik dan komunikasi termasuk:

• Sumber daya daya switch-mode
• Isolasi sinyal perangkat elektronik
• Penghapusan gangguan RF
• Inverter frekuensi tinggi

Pemilihan inti melibatkan evaluasi:

• Persyaratan aplikasi:Sistem daya memprioritaskan efisiensi dan kapasitas, sedangkan elektronik menekankan ukuran dan respons frekuensi.
• Frekuensi operasi:Inti laminasi cocok dengan frekuensi daya (50/60Hz), ferit unggul pada kHz-MHz, dan inti udara menangani frekuensi tertinggi.
• Tujuan efisiensi:Aplikasi energi-kritis membutuhkan bahan dengan kerugian rendah.
• Keterbatasan Fisik:Perangkat portabel membutuhkan desain yang kompak dan ringan.
• Pertimbangan termal:Sifat material harus tetap stabil di suhu operasi.
• Persyaratan EMC:Beberapa aplikasi membutuhkan gangguan elektromagnetik minimal.

Tren yang muncul meliputi:

• Bahan Lanjutan:Nanocrystalline dan paduan amorf menawarkan sifat magnetik yang unggul.
• Optimasi Desain:Pemodelan komputasi untuk kopling magnetik yang ditingkatkan dan penurunan kerugian.
• Integrasi cerdas:Sensor tertanam untuk pemantauan kinerja real-time.
• Miniaturisasi:Inti kompak untuk elektronik portabel.
• Adaptasi Frekuensi Tinggi:Inti yang mendukung frekuensi power electronics switching.

Inti transformator pada dasarnya menentukan kinerja perangkat di seluruh parameter efisiensi, ukuran, berat, dan biaya.Pemilihan yang optimal membutuhkan analisis yang cermat terhadap persyaratan operasional dan kondisi lingkunganInovasi bahan dan desain yang berkelanjutan menjanjikan kinerja yang ditingkatkan untuk memenuhi permintaan tenaga dan sistem elektronik yang berkembang.