Rdzeń nie musi być okrągły, ale musi być zamknięty, w przeciwnym razie połączony strumień będzie bardzo niski.
Ponadto fakt, że rura jest pusta, nie poprawia sytuacji, ponieważ strumień jest skoncentrowany tam, gdzie występuje większa przepuszczalność, tj. W rdzeniu, ale sekcja netto rdzenia w twoim przypadku jest niewielka. W rzeczywistości większość sekcji cewki jest wypełniona powietrzem, które ma słabą przepuszczalność.
Nie można zamknąć rdzenia zwykłym kawałkiem drutu żelaznego. Nie będzie to skuteczne, ponieważ strumień zostanie ograniczony w mniejszej części drutu. Należy pamiętać, że strumień podlega rodzajowi „prawa Ohma dla obwodów magnetycznych”, zwanego prawem Hopkinsona .
Rolę oporu przejmuje ilość zwana reluktancją , która jest proporcjonalna do odcinka netto rdzenia, w którym przepływa strumień. Strumień jest analogiczny do prądu. Dlatego niewielka część znacznie ograniczy strumień. Ponieważ rolę napięcia przejmuje siła magnetomotoryczna (MMF), która zależy od prądu w cewce, można zrozumieć, że przy takim samym prądzie w pierwotnej i wysokiej reluktancji z powodu strumienia ograniczonego w małym odcinku drutu , strumień będzie mały, a zatem prąd indukowany w wtórnym będzie mały.
Jeśli spróbujesz pompować więcej prądu w pierwotnym, rezultatem będzie nasycenie rdzenia (silnie nieliniowy efekt), w wyniku czego jego przepuszczalność spadnie drastycznie, co unieważnia twoją próbę.
Aby uzyskać wystarczające sprzężenie między dwiema cewkami, potrzebujesz zamkniętego obwodu magnetycznego o zasadniczo niskiej reluktancji. Dlatego potrzebujesz zamkniętej ścieżki wykonanej z materiału ferromagnetycznego z mniej więcej stałym przekrojem, ponieważ każde zwężenie w odcinku zwiększy reluktancję.
EDYCJA (podpowiedzi przydatny komentarz @Asmyldof)
Chociaż wyjaśniłem powyżej, dlaczego twoja konfiguracja nie jest wydajna dla transformatora mocy , a wyjaśnienie nadal istnieje, istnieje kilka problemów, o których należy pamiętać, mając do czynienia z działaniem transformatora. Ten interesujący artykuł na temat transformatorów zawiera ładne zdjęcia i bardziej szczegółowo zagłębia się w temat. Pokrótce przedstawię dwa kluczowe aspekty.
Jak powiedziałem, aby mieć wysokie połączenie między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym, potrzebujesz niskiej reluktancji i zamkniętego rdzenia. Wymaga to solidnego rdzenia z zamkniętą ścieżką magnetyczną. W stosunku do konfiguracji poprawi to sytuację, ale należy pamiętać, że stosowanie rdzenia ferromagnetycznego, który również przewodzi elektrycznie, podobnie jak żelazo, ma swoje wady.
Po pierwsze (i bardzo ważne dla transformatora mocy) występują straty mocy rdzenia. Jeśli rdzeń jest wykonany z dobrego materiału przewodzącego, prądy wirowe będą indukowane w jego przekroju, co spowoduje utratę mocy przez ogrzewanie Joule'a (jak w rezystorze). Nie jest to jedyne źródło strat rdzenia, ale w przypadku rdzeni przewodzących jest zwykle najbardziej istotne. Dlatego używając litego pręta żelaznego jako rdzenia transformatora ryzykujesz utratę dużej mocy, ogrzewając sam rdzeń (dlatego rdzenie wykonane z żelaza nie są stałe, są nadal „wypełnione”, ale laminowane, tj. Wykonane z wielu warstw izolowanego materiału).
Drugim kluczowym aspektem jest nasycenie . Jeśli zwiększysz prąd pierwotny powyżej pewnego limitu, rdzeń będzie nasycony, a przepuszczalność spadnie, a zatem wzrośnie reluktancja. Posiadanie niezupełnie zamkniętego rdzenia jest w tym przypadku korzystne. W rzeczywistości czasami rdzenie są zbudowane z małą szczeliną powietrzną, tzn. Rdzeń tworzy prawie zamkniętą pętlę, ale nie do końca. Mała szczelina powietrzna ma znacznie wyższą reluktancję niż reszta rdzenia, dlatego zwiększa ogólną reluktancję rdzenia + szczeliny, co wydaje się złe, ale zaletą jest to, że szczelina pomaga linearyzować rdzeń, tj. Ogranicza efekt nasycenia. Co więcej, szczelina jest bardzo mała (powiedzmy o grubości arkusza papieru), co zapobiega rozpraszaniu strumienia w przestrzeni wokół rdzenia, a zatem nie pogarsza zbyt mocno ogólnego sprzężenia.
Inne ciekawe linki o transformatorach:
