تعریف ساختاری و بهینه سازی طراحی کویل رله ترانسفورماتور

با این حال، در کاربردهای مهندسی عملی، به دلیل ساختارهای هسته‌ای متنوع، مانند هسته‌های چند لایه، هسته‌های زخمی، و هسته‌های باز تاشده، مکان و وسعت گردن یوغ رله کاملاً در ساختارهای مختلف سازگار نیست. به عنوان مثال، در هسته‌های چند لایه سنتی، مساحت ورق‌های فولادی سیلیکونی با شیارهای V{1} معمولاً بخش مهر زنی ورق فلزی ورق خمشی Yoke Bending Plate در نظر گرفته می‌شود. این سازه ها اغلب پس از نصب سیم پیچ ها مونتاژ می شوند، بنابراین دارای یک مرز ساختاری نسبتاً واضح هستند. در ساختارهای هسته‌ای زخمی یا چین‌خورده، چون مدار مغناطیسی پیوسته و بدون بخش‌های آشکار است، مکان آن بیشتر به توزیع چگالی شار مغناطیسی وابسته است.

در عمل مهندسی، یک روش معقول‌تر برای تقسیم بر اساس چگالی شار مغناطیسی است که مرز بین چگالی شار مغناطیسی نامی ستون هسته و تقریباً 1.15 برابر آن چگالی به عنوان منطقه شروع کویل رله تعیین می‌کند. این تقسیم‌بندی مبتنی بر عملکرد{2}}الکترومغناطیسی با دقت بیشتری نقش مناطق مختلف در مدار مغناطیسی را منعکس می‌کند و به بهینه‌سازی پارامترهای طراحی کمک می‌کند. به خصوص در ساختارهای هسته زخمی سه بعدی، این ناحیه معمولاً در بالای ستون هسته و در ناحیه حلقه شار مغناطیسی قرار دارد که اغلب از خم قاب داخلی به سمت خارج امتداد می یابد.

از نظر بهینه سازی طراحی، ابعاد Yoke Mount Kit برای رله تاثیر بسزایی بر عملکرد ترانسفورماتور دارد. با در نظر گرفتن ترانسفورماتور هسته لامینیت نوع S13 به عنوان مثال، افزایش مناسب سطح مقطع-می تواند به طور موثری تلفات بار را کاهش دهد. این اصل در این واقعیت نهفته است که افزایش مقطع{5}} چگالی شار مغناطیسی را کاهش می‌دهد و در نتیجه پسماند و تلفات جریان گردابی را کاهش می‌دهد. در آزمایش واقعی، افزودن چندین ورق فولادی سیلیکونی به قسمت‌های فلزی یوکی بالایی منطقه رله‌ها به طور قابل‌توجهی تلفات بار را کاهش داد که نقش مهم طراحی در بهینه‌سازی صرفه‌جویی در انرژی را نشان می‌دهد.

برای هسته های باز تا شده، ویژگی های ساختاری آنها روش های بهینه سازی Yoke برای رله الکترومغناطیسی را محدود می کند. از آنجا که این ساختار با خمش یا برش تشکیل می شود، پیوستگی مدار مغناطیسی قوی است، اما ممکن است تلفات اضافی در طول پردازش وارد شود. به عنوان مثال، خمش چندگانه تنش موضعی و کاهش عملکرد مغناطیسی را افزایش می دهد. بنابراین در طراحی می توان روش هایی مانند کاهش فرآیندهای خمشی و استفاده از موقعیت های برشی مناسب را برای کاهش تلفات در نظر گرفت. علاوه بر این، قرار دادن دهانه در اسکلت فلزی یوکی بالایی برای ناحیه رله و بهینه‌سازی مورفولوژی ساختاری آن (مانند طراحی یوغ نوع D) به بهبود عملکرد بدون بار-در عین اطمینان از امکان‌سنجی ساخت کمک می‌کند.

در کاربردهای عملی، "افزایش صفحه آهن خالص رله" باید بر اساس اهداف کلی طراحی سنجیده شود. برای طرح‌هایی که الزامات تلفات بار را برآورده نمی‌کنند، افزایش کورکورانه مقطع-نه تنها ممکن است هزینه‌های مواد را افزایش دهد، بلکه ساختار خارجی تجهیزات را نیز تحت تأثیر قرار دهد. بنابراین، بهینه‌سازی باید بطور جامع توزیع چگالی شار مغناطیسی، استفاده از مواد و فرآیندهای تولید را در نظر بگیرد، نه اینکه صرفاً افزایش سطح مقطع را دنبال کند.

علاوه بر این، ساختار هسته شامل اجزای کمکی مانند اتصال دهنده ها و اجزای عایق است. اگرچه این سازه ها مستقیماً در هدایت مدار مغناطیسی شرکت نمی کنند، اما نقش مهمی در پایداری و ایمنی کلی دارند. اتصال دهنده ها برای حفظ پایداری مکانیکی لایه های هسته و جلوگیری از لرزش یا جابجایی در حین کار استفاده می شوند. از اجزای عایق برای جداسازی قطعات با پتانسیل های مختلف برای اطمینان از عملکرد ایمن تجهیزات استفاده می شود. این سازه های کمکی، همراه با صفحه یوغ رله و ستون هسته، یک سیستم هسته کامل را تشکیل می دهند.