Trin overlapningssamling
I moderne transformatorer kommer en stor del af tabet af jernkernen fra samlingen mellem kernesøjlen og jernåget, hvilket har fået transformatorproducenterne til at stræbe efter den bedste form for jernkernesamling. En udbredt form for jernkernesamling, især i distributionstransformatorer, er den trinvise overlapningsstruktur. I den trindelte overlappende struktur er det muligt at anvende jernkernelamineringer med op til fem forskellige længder, og tilsvarende er der fem overlappende trin i hvert niveau af lamineringer. Denne struktur gør det muligt for den magnetiske flux gradvist at passere gennem leddet, hvilket sikrer en mere regelmæssig strøm af magnetisk flux på begge sider af leddet og producerer tab af nedre kernehjørner. Ulempen ved denne struktur er, at den kræver flere lamineringer af forskellige længder, hvilket uundgåeligt øger omkostningerne ved at skære jern og gør processen med at nulstille det øvre jernåg efter viklingssamling mere kompleks, hvilket kræver, at operatørerne er mere forsigtige, og derved øger arbejdsomkostningerne. Sammenlignet med jernkernen i store transformere er jernåg-lamineringerne med mindre størrelse og bedre stivhed på fordelingstransformatorer nemmere at genindsætte og nulstille, hvilket kan være årsagen til, at den trinformede overlapningsstruktur er meget udbredt i distributionstransformatorer. På den anden side, sammenlignet med store transformatorkerner, udgør hjørnesamlingerne af små distributionstransformatorkerner en større andel af den samlede kerne, så det er mere værd at forbedre deres samlingsform. Selvfølgelig er det meget lettere at behandle kortere (såsom 1 m) jernåg-lamineringer og opnå acceptable sømgab (såsom 0,5 mm) end for store transformatorkerner (såsom 4 m lange jernåg-lamineringer). En anden grund til at indføre en trinvis overlapningsstruktur er, at den hårde konkurrence på det globale distributionstransformatormarked betyder, at folk konstant skal søge efter mulige omkostningsbesparende metoder, uanset hvor små omkostningsbesparelserne måtte være.
kernejording
Før diskussionen om strukturen af jernkernen afsluttes, bør jernkernens jordingsspørgsmål nævnes. Under driften af en transformer skal transformatorens ledende metalkomponenter have et bestemt potentiale, medmindre disse komponenter er dødjordede. Potentialet af metalkomponenter afhænger af deres relative position inden for det elektriske felt. I teorien kan designere isolere disse metalkomponenter fra jordede metalkomponenter, men i praksis er det nemmere og mere bekvemt at jorde disse metalkomponenter. Ved jordforbindelse af metalkomponenter skal der dog bemærkes to vigtige krav: For det første skal jordforbindelsen sikre pålidelig elektrisk kontakt, og pålideligheden af jording skal garanteres gennem hele transformatorens levetid; For det andet er det ikke tilladt at danne en kort-kredsløbsløkke, ellers vil den generere cirkulerende strøm og forårsage en stigning i tab og endda lokal overophedning.
Under driften af transformere, hvis pålidelig jording af metalkomponenter ikke kan garanteres (muligvis på grund af strukturel sammentrækning eller vibration), kan de generere lysbueudladning, som vil forårsage isolering og olienedbrud, og producere gas, og derved forårsage gasrelæaktion (hvis nogen), eller forårsage forvirring i gasovervågningen resulterer i olie på grund af maskering af mere alvorlige interne fejl.
Jernkernen og dens klemmer er de største metalkomponenter, der kræver jordforbindelse. På store og vigtige transformatorer skal jernkernens jordforbindelse og dens klemmer føres ud gennem en 3,3 kV bøsning til ydersiden af olietanken til jording. Dette gør det nemt at betjene disse jordforbindelser under den indledende installation af transformeren på stedet, og der er ingen grund til at sænke olieniveauet på grund af behovet for at åbne ledningshullerne under efterfølgende vedligeholdelse af transformeren, så jernkernens isolationsmodstand kan kontrolleres.
For at opfylde kravet om ikke at danne en cirkulerende strømbane, er det nødvendigt effektivt at isolere jernkernen og dens klemmer fra olietanken, og effektiv isolering er også påkrævet mellem jernkernen og klemmerne. Jernkernen skal placeres pålideligt inde i brændstoftanken, især for at undgå mulig forskydning og beskadigelse af jernkernen under transport. For at opfylde ovenstående krav er en jernkernepositioneringsstruktur normalt installeret i bunden af brændstoftanken. På grund af den tunge vægt af jernkernen og viklingen skal disse positioneringsanordninger og deres isolering med hinanden (selvom den tilsvarende testspænding kan være lav), såvel som deres isolering med jernkerne og klemmer, være meget pålidelige.
Lækageflux og magnetisk afskærmning
Transformatorens jernkernes funktion er at give et magnetisk kredsløb med lav magnetisk modstand til den primære magnetiske flux af de primære og sekundære viklinger, der er forbundet samtidigt. Imidlertid vil en del af den magnetiske flux genereret af amperevindingerne i primærviklingen ikke være begrænset til det magnetiske jernkernekredsløb og vil samtidigt forbinde primær- og sekundærviklingerne. På den anden side er der også en del af den magnetiske flux, der genereres af amperevindingerne i sekundærviklingen, som ikke er begrænset til det magnetiske jernkernekredsløb og samtidig forbinder de primære og sekundære viklinger. Den magnetiske flux, der ikke cirkulerer i jernkernen, kaldes lækageflux. Selvfølgelig skal lækageflux generere transformatorlækagereaktans. Lækageflux genererer også hvirvelstrømtab inde i viklingen. Men hvis lækagefluxen kan kontrolleres for at undgå at passere gennem viklingstrådene eller strømme langs viklingens aksiale retning, i stedet for at have en stor radial lækagefluxkomponent, kan den effektivt reducere hvirvelstrømstabet af viklingen.
Naturligvis genererer magnetisk afskærmning i sig selv hvirvelstrømstab. Men hvis den magnetiske fluxtæthed i den magnetiske afskærmning kan gøres moderat, og den magnetiske afskærmning kan stables med elektriske stålstrimler som en jernkerne, vil hvirvelstrømtabene, der genereres i den magnetiske afskærmning, være meget lavere end de reducerede hvirvelstrømstab i viklingen forårsaget af brugen af magnetisk afskærmning. Med hensyn til jernkernen og spændekomponenterne er kravene til jording og forebyggelse af dannelsen af cirkulerende strømbaner naturligvis konsekvente. I højstrømstransformatorer, såsom når strømmen er større end 1000A, genererer den magnetiske flux, der genereres af hovedledningerne, også hvirvelstrømstab i olietankens komponenter nær disse ledninger. I dette tilfælde kan brug af magnetisk afskærmning for at forhindre magnetisk flux i at strømme ind i brændstoftanken også reducere omfanget af hvirvelstrømtab. Ved at vedtage en magnetisk afskærmningsstruktur til brændstoftanken kan det også forhindre tanken i at overophedes forårsaget af vildfaren magnetisk flux.
