Ядро не обязательно должно быть круглым, но оно должно быть закрыто, иначе связанный поток будет очень низким.
Более того, тот факт, что труба пуста, не улучшает ситуацию, поскольку поток концентрируется там, где имеется более высокая проницаемость, то есть в сердечнике, но чистая часть сердечника в вашем случае мала. Фактически большая часть секции катушки заполнена воздухом, который обладает плохой проницаемостью.
Вы не можете закрыть ядро простым куском железной проволоки. Это не будет эффективно, так как поток будет ограничен в меньшем участке провода. Имейте в виду, что поток подчиняется своего рода «закону Ома для магнитных цепей», который называется законом Хопкинсона .
Роль сопротивления принимает величина, известная как сопротивление , которая пропорциональна чистой части сердечника, где течет поток. Поток аналогичен току. Поэтому крошечный участок сильно ограничит поток. Поскольку роль напряжения принимает магнитодвижущая сила (MMF), которая зависит от тока в катушке, вы можете понять, что при одинаковом токе в первичной обмотке и высоком сопротивлении из-за магнитного потока, ограниченного в небольшом участке провода поток будет небольшим, и, следовательно, индуцированный ток во вторичной обмотке будет небольшим.
Если вы попытаетесь накачать больше тока в первичной обмотке, в результате ядро будет насыщаться (сильно нелинейный эффект), в результате чего его проницаемость резко упадет, и ваша попытка будет аннулирована.
Чтобы иметь достаточную связь между двумя катушками, вам нужна замкнутая магнитная цепь с относительно низким сопротивлением. Поэтому вам нужен замкнутый путь из ферромагнитного материала с более или менее постоянным сечением, так как любое сужение в сечении приведет к увеличению сопротивления.
РЕДАКТИРОВАТЬ (подсказано полезным комментарием @Asmyldof)
Хотя выше я объяснил, почему ваша установка неэффективна для силового трансформатора , а объяснение остается в силе , при работе с трансформатором необходимо учитывать несколько моментов. Эта интересная статья о трансформерах имеет красивые картинки и углубляется в тему более подробно. Я кратко укажу два ключевых аспекта ниже.
Как я уже сказал, для обеспечения высокой связи между первичной и вторичной обмотками необходимо низкое сопротивление и закрытый сердечник. Это требует твердого ядра с замкнутым магнитным путем. По сравнению с вашей настройкой, это улучшит ситуацию, но имейте в виду, что использование ферромагнитного сердечника, который также является электропроводящим, как железо, имеет свои недостатки.
Во-первых (и это действительно важно для силового трансформатора), это потери в сердечнике. Если сердечник сделан из хорошего проводящего материала, в его поперечном сечении будут индуцированы вихревые токи, что приведет к потере мощности при нагреве Джоуля (как в резисторе). Это не единственный источник потерь в сердечнике, но для проводящих сердечников это обычно наиболее актуально. Поэтому при использовании цельного железного прутка в качестве сердечника трансформатора вы рискуете потерять много энергии, нагревая сам сердечник (поэтому сердечники из железа не являются твердыми, они все еще «заполнены», но ламинированы, то есть сделаны из множества слоев изолированного материала).
Второй ключевой аспект - это насыщенность . Если вы увеличите ток первичной обмотки выше определенного предела, ядро будет насыщаться, а проницаемость будет падать, следовательно, сопротивление будет расти. В этом случае полезно не полностью замкнутое ядро. Фактически иногда сердечники построены с небольшим воздушным зазором, то есть сердечник образует почти замкнутый контур, но не совсем. Небольшой воздушный зазор имеет намного большее сопротивление, чем остальная часть сердечника, следовательно, он увеличивает общее нежелательное сопротивление ядро + зазор, что кажется плохим, но преимущество заключается в том, что зазор помогает линеаризовать ядро, т.е. ограничивает эффект насыщения. Кроме того, зазор очень мал (скажем, по толщине листа бумаги), и это предотвращает рассеивание флюса в пространстве вокруг сердечника, следовательно, оно не слишком ухудшает общую связь.
Другие интересные ссылки о трансформаторах:
