Hvad er transformerens tab?

Den magnetiske flux af transformer primære spole og sekundære spole er de samme. Men faktisk ledsages transmissionen af magnetfeltet af tab, som groft kan opdeles i følgende situationer:

1.Eddy nuværende tab

2.Hysterese tab

3.Magnetisk lækage tab

一. Hvirvelstrømstab

Faraday sagde, at et skiftende magnetfelt kan generere elektricitet, og Lenz sagde, at denne form for elektricitet vil hindre ændringen af magnetfeltet, som kaldes Back EMF.

Transformerens magnetiske kerne er i et skiftende magnetfelt, og elektricitet vil også blive genereret på det, hvilket viser en masse små hvirvelstrømme. Dette fænomen kaldes eddy nuværende effekt (Eddy Current).

Figur 1-Eddy Nuværende fænomen (Eddy Current)

Hvirvelstrøm er nyttig i nogle situationer, for eksempel er husholdningsapparatinduktionskomfurer baseret på princippet om hvirvelstrøm til opvarmning af mad. Men det vil medføre tab i transformeren.

For at løse det hvirvelstrømsproblem er der to ideer:

Nedbryde den store magnetiske kerne i et stort antal små magnetiske kerner, såsom lamineret, pulver osv.;

Brug materialer med høj resistivitet, såsom ferritkeramik, siliciumstål og andre materialer;

1. Laminering

For "口" type eller "日" type kerner i transformeren, er de ikke en enkelt cylinder, men er sammensat af mange lag af magnetiske chips. Der er isolering mellem den magnetiske chip og den magnetiske chip, hvilket gør, at hvirvelstrømmen kun kan genereres i et meget smalt område (området er vinkelret på magnetfeltet). Da størrelsen af hvirvelstrømmen er proportional med området, kan dette i høj grad reducere hvirvelstrømmen. Og jo tyndere den magnetiske chip er, jo bedre er effekten.

Figur 2-Transformer kernemonomer (venstre) vs. lamineret (højre), hvor B repræsenterer magnetfeltet og rød repræsenterer hvirvelstrømmen

Figur 3-Transformerens laminerede kerne (skrifttypen "日"/"E+I")

2. Ferrite

Ferrit er et keramisk materiale med jernoxid som hovedkomponent. De fleste ferritter er magnetiske materialer, der anvendes til at gøre permanente magneter (hårde ferritter) og transformere (bløde ferrit) kerner. Den høje resistivitet af ferrit selv kan reducere fænomenet hvirvelstrøm.

二. Tab af hysterese

Den såkaldte hysterese betyder, at magnetiseringen af et stof ikke kun afhænger af det eksterne magnetfelt "på det tidspunkt", men også af resultatet af "før" magnetisering. Det vil sige, når det er magnetiseret, vil magnetismen forblive. For at demagnetisere er det nødvendigt at anvende et magnetfelt i den modsatte retning.

Vi kan se sporene fra B-H kurven:

Symbolet B refererer til den magnetiske fluxtæthed (Magnetic Flux Density), som også oversættes som magnetisk induktionsintensitet i Kina. Jeg mener, at førstnævnte er mere præcis.

Symbolet H refererer til magnetfeltstyrken (Magnetiserende Kraft), som er magnetomotive kraft per enhed længde (beskrevet ovenfor), som kan forstås som værende proportional med den strøm, der passerer gennem spolen;

Figur 5-B-H kurve

Udviklingsprocessen er:

Koordinataksens oprindelse (a) angiver, at materialet ikke magnetiseres, og derefter tilføres en positiv strøm til spolen (H-aksen er positiv), materialet viser magnetisme, og den magnetiske flux er positiv (rød prikket linje);

Når strømmen stiger til en vis grad, øges den magnetiske flux langsomt og kommer ind i magnetisk mætningstilstand (b);

Hvis strømmen stopper, kan stoffet stadig vise magnetisme (c);

Magnetismen forsvinder kun ved at anvende en omvendt strøm (d).

I transformeren magnetiseres den magnetiske kerne gentagne gange af vekselstrøm. Vi håber, at den magnetiske kernes magnetiske hysterese er så lille som muligt, ellers vil der gå mere energi til spilde ved at overvinde hysteresen.

三. Lækage magnetisk flux

Selvom den magnetiske kerne har en høj magnetisk permeabilitet, er der altid nogle magnetiske flux, der ikke formerer sig langs den magnetiske kerne, og de lækker til ydersiden, som kaldes magnetisk lækage.

Figur 7-Lækage flux

Magnetisk lækage deltager ikke i den magnetiske koblingsenergioverførsel mellem den primære spole og den sekundære spole. De er som induktorer, forbundet i serie i et kredsløb. Induktion fungerer som en impedans og vil producere et spændingsfald, så den faktiske spænding på transformeren vil være mindre:

Figur 8-Transformer-ækvivalent kredsløb (forenklet serie af induktorer)

Sammenfattende forklarede vi tabsfænomenet på transformeren. Når den sekundære spole er åben, vil en lille strøm passere gennem den primære spole. En del af denne strøm er magnetiseringsstrømmen (Magnetiserende strøm), og den anden del er den strøm, der er forårsaget af tabet (Core Loss Current). Summen af de to kaldes excitation current (Spændende strøm).

For mere information, bedes du kontakte os påsales@xfullstar.com