Redigerer Transformator (avsnitt)

=== Jernkjerne ===
==== Laminerte stålkjerner ====
[[Fil:Flickr - Quistnix! - Heavy Load - the Transformers are coming - 29 (CC-BY-SA).jpg|miniatyr|Transport av en stor krafttransformator.]]

[[Fil:Kern 722.jpg|miniatyr|Arbeid med sammensetning av en laminert jernkjerne for en  krafttransformator på 375&nbsp;MVA.]]

[[Fil:Power Transformer Inrush Current.gif|miniatyr|Transformatorens innkoblingsstrøm forårsakes av remanens (gjenværende magnetisme) ved øyeblikket for innkobling: Magnetisk fluks med grønn kurve, jernkjernens magnetiske egenskaper med rødt og magnetiseringsstrømmen med blå farge.]]

Transformatorer for bruk på strøm- eller lydfrekvenser har vanligvis jernkjerne laget av silisiumstål med høy permeabilitet.<ref name="Hindmarsh (1984)">{{Cite book|last=Hindmarsh|first=J.|title=Electrical Machines and Their Applications.|url=https://archive.org/details/electricalmachin0000hind|year=1984|publisher=Pergamon Press|location=Oxford|isbn=0-08-030573-3|pages=[https://archive.org/details/electricalmachin0000hind/page/29 29]–31}}</ref> Denne typen stål har en permeabilitet mange ganger større enn [[vakuum]], og jernkjernen virker dermed til å redusere magnetiseringsstrømmen i betydelig grad, samt å begrense magnetfeltet til en bane som tett omslutter viklingene.<ref>{{Cite book| last=Gottlieb | first=Irving | title=Practical Transformer Handbook | url=https://archive.org/details/practicaltransfo00gott | publisher=Newnes | isbn=0-7506-3992-X | page=[https://archive.org/details/practicaltransfo00gott/page/n16 4] | year=1998}}</ref> Konstruktører av transformatorer innså tidlig at en jernkjerne konstruert av massivt jern resulterte i uoverkommelig store hvirvelstrømtap. Men med jernkjerner som bestod av bunter av isolerte stråltråder ble denne effekten dempet.<ref name="allan" /> Senere utførelser bestod av jernkjerner der stabler av mange lag med tynne blikkplater ble satt sammen. Dette prinsipp er fremdeles i bruk i dag og en kaller dette for en laminert jernkjerne. En vesentlig detalj er at hver enkelt plate er isolert fra de andre med et tynt lag med isolasjon.<ref name="k&k_p36-7">{{Cite book| last=Kulkarni | first=S. V. | author2 = Khaparde, S. A.| title=Transformer Engineering: Design and Practice | url=https://archive.org/details/transformerengin00kulk | isbn=0-8247-5653-3 | publisher=CRC | date=24. mai 2004 | pages=[https://archive.org/details/transformerengin00kulk/page/n52 36]–37}}</ref> Den generelle transformatorligningen for EMS indikerer at jernkjernens tverrsnitt må ha et minimums areal for å unngå metning.

Effekten av lamineringen er å begrense virvelstrømmene til overveiende elliptiske baner, samt at disse skal omsluttes av en liten del av fluksen, for dermed å redusere størrelsen av virvelstrømmene. Desto tynnere lamineringer, desto mer reduseres tap,<ref>Hindmarsh, s. 29-31</ref> men det betyr også at jernkjernen blir mer arbeidskrevende og kostbar å konstruere.<ref name="McLyman">McLyman kap. 3 s. 9–14</ref> Tynne blikklaminater er vanligvis brukt i transformatorer for høye frekvenser, og med svært tynne stållaminater kan disse konstrueres for frekvenser opp til 10&nbsp;kHz. For frekvenser opptil noen hundre Hz benyttes blikkplater med en tykkelse på rundt 3,6&nbsp;mm. Silikonstål gir for denne typen transformatorer lave kostnader, små jerntap og den ønskede høye permeabiliteten for flukstetthet på rundt 1,0 til 1,5 T.<ref name="F51" />

[[Fil:Laminering av kärna.svg|miniatyr|upright|left|Laminering av jernkjernen reduserer virvelstrømstapene.]]

En vanlig utforming av laminerte jernkjerner er at de er laget av stabler av E-formete stålplater og med I-formet stykker inntil disse igjen. Dette har ført til navnet ''E-I-transformator''. Disse er som nevnt isolert fra hverandre.<ref name="McLyman" /> En slik konstruksjon har en tendens til å gi noe mer tap, men er mer økonomisk å fremstille. C-formet jernkjerne er laget ved hjelp av et stålbånd viklet rundt en rektangulær form og deretter legges buntene sammen. Den blir deretter skåret i to, altså at jernkjernen settes sammen av to C-former. Kjernen sammenføyes ved at de to C-halvdelene klemmes sammen med et stålbånd.<ref name="McLyman" /> Denne konstruksjonen har den fordel at fluks alltid er orientert parallelt med metallkornene for dermed å redusere [[Magnetisk reluktans|reluktansen]].

En stålkjerne har [[remanens]], noe som betyr at den beholder et statisk magnetfelt lang tid etter at  spenningen fjernes. Når strømmen blir tilkoblet på nytt, vil det resterende felt forårsaker en høy innkoblingsstrøm som varer frem til effekten av den gjenværende magnetismen svekkes. Vanligvis dør den store innkoblingsstrømmen ut etter noen få sykluser med påtrykt vekselspenning.<ref name="Harlow (2004a)">{{Cite conference|last=Sim|first=H. Jim|author2=Digby|author3=Scott H.|title=The Electric Power Engineering Handbook|year=2004|publisher=CRC Press|chapter=§2.1 Power Transformers in Chap. 2 - Equipment Types|editor2=James H. Harlow|editor1=L. L. Grigsby|isbn=0-8493-8578-4|url=|edition=Online|at=§2.1.7 & §2.1.6.2.1}}</ref> Overstrømvernet som er tilknyttet må innstilles for å tillate denne ufarlig innkoblingsstrømmen å passere uten vernutløsning. På transformatorer koblet til lange kraftlinjer kan det oppstå indusert strøm på grunn av såkalt ''geomagnetisk indusert strøm'' forårsaket ved [[solstorm]]er. Dette fører til metning av kjernen og utløsning av transformatorers vernereleer.<ref>{{Cite journal| last=Boteler | first=D. H. | last2=Pirjola | first2=R. J. | last3=Nevanlinna | first3 = H. | title= The Effects of Geomagnetic Disturbances On Electrical  Systems at the Earth's Surface | journal=Advances in Space Research | doi=10.1016/S0273-1177(97)01096-X | volume=22 | pages=17–27 | year=1998}}</ref>

==== Massive jernkjerner ====
Kjerner av pulverisert jern brukes i kretser som switch-mode strømforsyninger som anvendes ved vanlige nettfrekvenser, samt frekvenser opp til et par titalls kHz. Disse materialene kombinerer høy magnetisk permeabilitet med høy elektrisk resistivitet. For frekvenser som strekker seg utover [[Veldig høy frekvens|VHF-båndet]] anvendes gjerne jernkjerner laget av ikke-ledende magnetiske [[keramiske materialer]] kalt [[ferritt]].<ref name="McLyman" /> Noen radio-frekvenstransformatorer har også bevegelige kjerner som tillater justering av gjensidig induktans mellom primær- og sekundærsiden (og [[båndbredde]]n) for å tune kretser for radiofrekvenser.

==== Toruskjerner ====
[[Fil:Small toroidal transformer.jpg|miniatyr|Liten torusformet kjerne for en transformator.]]

En torusformet transformatorer er bygget rundt en smultringformet jernkjerne (ringkjerne) som er laget av en lang strimmel av silisiumstål, eller permalloy som er viklet som en spole. Den kan også være laget av pulverisert jern eller ferritt. Valget mellom disse konstruksjonene er avhengig av driftsfrekvensen.<ref>McLyman, kap. 3 s. 1</ref> Båndkonstruksjonen gjør at ''korngrensene'' i stålet er optimalt innstilt og forbedrer transformatorens virkningsgrad ved å redusere kjernerens reluktans. Den lukkede ringformen eliminerer luftspalter som ikke helt kan unngås i en E-I-jernkjerne omtalt over.<ref>Si s. 485</ref> Tverrsnittet av ringen er vanligvis firkantet eller rektangulært, men dyrere kjerner med sirkulært tverrsnitt er også vanlige. Primær- og sekundærviklingene er ofte viklet konsentrisk for å dekke hele overflaten av kjernen. Dette reduserer lengden av ledning som er nødvendig, og gir skjermingseffekt ved at magnetfeltet begrenses fra å generere [[elektromagnetisk forstyrrelse]] til omgivelsene.

Ringkjernetransformatorer er mer effektive enn de billigere laminerte E-I-typer for en tilsvarende effekt. Andre fordeler sammenlignet med E-I-typen er mindre størrelse (ca. halvparten), lavere vekt (ca halvparten), mindre brumming (noe som gjør dem overlegne i audio-forsterkere), lavere utvendig magnetfelt (om lag en tidel), lave tomgangstap (gjør konstruksjonen mer effektiv i standby-modus), de kan monteres med en bolt og større utvalg av former. De største ulempene er høyere kostnader og begrenset kapasitet. På grunn av at det ikke forekommer luftgap (luftspalte) i jernkjernen vil torusformede jernkjerner også ha en tendens til å oppvise høyere startstrøm sammenlignet med laminert E-I-typer.

Torusformede jernkjerner av ferritt benyttes ved høyere frekvenser, typisk mellom noen få titalls kHz til flere hundre MHz, for å redusere tapene, fysisk størrelse og vekt av de induktive komponentene. En ulempe med torusformede jernkjerner er de høyere arbeidskostnadene for viklingene. Dette fordi det er nødvendig å passere hele lengden av vikling gjennom jernkjernens åpning for hver eneste vinding av viklingene. Som en konsekvens vil ringkjernetransformatorer være uvanlig for ytelser over noen få kVA. Små fordelingstransformatorer kan oppnå noen av fordelene med en torusformet jernkjerne ved å splitte kjernen opp, tvinge den åpen, for deretter å sette inn primær- og sekundærviklingen, og deretter klemme den sammen.

==== Luftkjerner ====
En fysisk kjerne er ikke en absolutt nødvendighet og en fungerende transformator kan fremstilles ganske enkelt ved å anbringe viklingene nær hverandre. Dette kalles for en ''luftkjernetransformator''. Luften som er del av den magnetiske kretsen er i det vesentlige tapsfri,  slik at en luftkjernetransformator eliminerer tap på grunn av hysterese i kjernematerialet.<ref name="Calvert" /> Imidlertid blir lekkreaktansen høy, noe som resulterer i svært dårlig energiomsetning, dermed er en slik konstruksjon uegnet for bruk i kraftforsyningen.<ref name="Calvert" />

Denne typen transformator har imidlertid meget høy båndbredde, og blir derfor ofte anvendt i applikasjoner for radiofrekvens.<ref>{{Cite web| first=Reuben | last=Lee | title=Air-Core Transformers | work=Electronic Transformers and Circuits | url=http://www.vias.org/eltransformers/lee_electronic_transformers_07b_22.html | accessdate=22. mai 2007}}</ref> Her kan en få tilfredsstillende koblingskoeffisient ved nøye overlapping mellom  de primære og sekundære viklinger. Denne typen er også brukt for såkalte ''resonanstransformatorer'', (også kjent som [[Teslaspole]]) hvor de kan oppnå rimelig lave tap på tross av den høye lekkreaktansen.