Quali sono le perdite del trasformatore?

Il flusso magnetico della bobina primaria del trasformatore e della bobina secondaria sono gli stessi. Ma in realtà, la trasmissione del campo magnetico è accompagnata da perdita, che può essere approssimativamente divisa nelle seguenti situazioni:

1.Perdita di corrente di Eddy

2.Perdita di isteresi

3.Perdita di perdite magnetiche

Eddy Current Losses

Faraday ha detto che un campo magnetico che cambia può generare elettricità, e Lenz ha detto che questo tipo di elettricità ostacolerà il cambiamento del campo magnetico, che si chiama Back EMF.

Il nucleo magnetico del trasformatore si trova in un campo magnetico che cambia, e anche l'elettricità sarà generata su di esso, mostrando molte piccole correnti parassddy. Questo fenomeno è chiamato effetto corrente parassddy (Corrente di Eddy).

Figura 1-Fenomeno della corrente parasddy (corrente parasddy)

La corrente parasddy è utile in alcune situazioni, ad esempio, i fornelli a induzione degli elettrodomestici si basano sul principio della corrente parassddy per riscaldare il cibo. Ma causerà perdita nel trasformatore.

Per risolvere il problema della corrente parasddy, ci sono due idee:

Scomporre il grande nucleo magnetico in un gran numero di piccoli nuclei magnetici, come laminato, polvere, ecc.;

Utilizzare materiali ad alta resistività, come ceramiche in ferrite, acciaio al silicio e altri materiali;

1. Laminazione

Per i nuclei di tipo "口" o "中" nel trasformatore, non sono un singolo cilindro, ma sono composti da molti strati di chip magnetici. C'è isolamento tra il chip magnetico e il chip magnetico, il che rende la corrente parasddy può essere generata solo in un'area molto stretta (l'area è perpendicolare al campo magnetico). Poiché la dimensione della corrente parassddy è proporzionale all'area, questo può ridurre notevolmente la corrente parassddy. E, più sottile è il chip magnetico, migliore è l'effetto.

Figura 2-Transformer core monomer (a sinistra) vs laminato (destra), dove B rappresenta il campo magnetico e il rosso rappresenta la corrente parasddy

Figura 3-Il nucleo laminato del trasformatore ("中"/"E+I" font)

2. Ferrite

La ferrite è un materiale ceramico con ossido di ferro come componente principale. La maggior parte delle ferriti sono materiali magnetici utilizzati per realizzare magneti permanenti (ferriti duri) e nuclei di trasformatori (ferriti morbidi). L'elevata resistività della ferrite stessa può ridurre il fenomeno della corrente parasto.

二. Perdite di isteresi

La cosiddetta isteresi significa che la magnetizzazione di una sostanza non dipende solo dal campo magnetico esterno "in quel momento", ma anche dal risultato della magnetizzazione "prima". Cioè, una volta magnetizzato, il magnetismo rimarrà. Per smagnetizzare, è necessario applicare un campo magnetico nella direzione opposta.

Possiamo vedere gli indizi dalla curva B-H:

Il simbolo B si riferisce alla densità del flusso magnetico (densità del flusso magnetico), che è anche tradotta come intensità di induzione magnetica in Cina. Penso che il primo sia più preciso;

Il simbolo H si riferisce all'intensità del campo magnetico (Magnetizing Force), che è la forza magnetomotrice per unità di lunghezza (descritta sopra), che può essere intesa come proporzionale alla corrente che passa attraverso la bobina;

Figura curva 5-B-H

Il processo evolutivo è:

L'origine (a) dell'asse delle coordinate indica che il materiale non è magnetizzato, e quindi una corrente positiva viene immessa nella bobina (l'asse H è positivo), il materiale mostra magnetismo e il flusso magnetico è positivo (linea tratteggiata rossa);

Quando la corrente aumenta in una certa misura, il flusso magnetico aumenta lentamente ed entra nello stato di saturazione magnetica (b);

Se la corrente si ferma, la sostanza può ancora mostrare magnetismo (c);

Il magnetismo scomparirà solo applicando una corrente inversa (d).

Nel trasformatore, il nucleo magnetico viene ripetutamente magnetizzato dalla corrente alternata. Speriamo che l'isteresi magnetica del nucleo magnetico sia il più piccola possibile, altrimenti si spreca più energia nel superare l'isteresi.

- Flusso magnetico di perdita

Sebbene il nucleo magnetico abbia un'elevata permeabilità magnetica, c'è sempre un flusso magnetico che non si propaga lungo il nucleo magnetico, e perdono verso l'esterno, che è chiamato perdita magnetica.

Figura 7-Flusso di perdite

La perdita magnetica non partecipa al trasferimento di energia di accoppiamento magnetico tra la bobina primaria e la bobina secondaria. Sono come induttori, collegati in serie in un circuito. L'induttanza agisce come impedenza e produrrà una caduta di tensione, quindi la tensione effettiva sul trasformatore sarà più piccola:

Figura 8-Circuito equivalente trasformatore (serie semplificata di induttori)

In sintesi, abbiamo spiegato il fenomeno di perdita sul trasformatore. Quando la bobina secondaria è aperta, una piccola corrente passerà attraverso la bobina primaria. Parte di questa corrente è la corrente magnetizzante (Corrente magnetizzante), e l'altra parte è la corrente causata dalla perdita (Core Loss Current). La somma dei due è chiamata corrente di eccitazione (Corrente eccitante).

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