Quais são as perdas do transformador?

O fluxo magnético da bobina primária do transformador e da bobina secundária são os mesmos. Mas, na verdade, a transmissão do campo magnético é acompanhada de perda, que pode ser aproximadamente dividida nas seguintes situações:

1.Perda atual do Eddy

2.Perda de histerese

3.Perda de vazamento magnético

Perdas atuais de Eddy

Faraday disse que um campo magnético em mudança pode gerar eletricidade, e Lenz disse que esse tipo de eletricidade vai dificultar a mudança do campo magnético, que é chamado de BACK EMF.

O núcleo magnético do transformador está em um campo magnético em mudança, e a eletricidade também será gerada nele, mostrando um monte de pequenas correntes de rede eddy. Este fenômeno é chamado de efeito de corrente de eddy (Eddy Current).

Figura 1-Eddy Fenômeno atual (Eddy Current)

A corrente de eddy é útil em algumas situações, por exemplo, as panelas de indução de eletrodomésticos são baseadas no princípio da corrente de eddy para aquecer alimentos. Mas causará perda no transformador.

Para resolver o problema atual do eddy, existem duas ideias:

Decompondo o grande núcleo magnético em um grande número de pequenos núcleos magnéticos, como laminado, pó, etc.;

Utilizar materiais de alta resistividade, como cerâmica ferrite, aço de silício e outros materiais;

1. Laminação

Para os núcleos do tipo "口" ou "の" no transformador, eles não são um único cilindro, mas são compostos de muitas camadas de chips magnéticos. Há isolamento entre o chip magnético e o chip magnético, o que faz com que a corrente de eddy só possa ser gerada em uma área muito estreita (a área é perpendicular ao campo magnético). Uma vez que o tamanho da corrente de eddy é proporcional à área, isso pode reduzir muito a corrente de eddy. E, quanto mais fino o chip magnético, melhor o efeito.

Figura 2-Transformer monômero do núcleo (esquerda) vs. laminado (direita), onde B representa o campo magnético e vermelho representa a corrente doddy

Figura 3-O núcleo laminado do transformador ("の"/"Fonte E+I")

2. Ferrite

Ferrite é um material cerâmico com óxido de ferro como seu principal componente. A maioria dos ferrites são materiais magnéticos usados para fazer ímãs permanentes (ferrites duros) e transformadores (ferrites macios). A alta resistência do ferrite em si pode reduzir o fenômeno da corrente eddy.

Perdas de Histerese

A chamada histerese significa que a magnetização de uma substância não depende apenas do campo magnético externo "naquela época", mas também do resultado da magnetização "antes". Ou seja, uma vez magnetizado, o magnetismo permanecerá. Para desmagnetizar, é necessário aplicar um campo magnético na direção oposta.

Podemos ver as pistas da curva B-H:

O símbolo B refere-se à densidade do fluxo magnético (Densidade do Fluxo Magnético), que também é traduzida como intensidade de indução magnética na China. Eu acho que o primeiro é mais preciso;

O símbolo H refere-se à força do campo magnético (Força Magnetizadora), que é a força magnetomotiva por comprimento de unidade (descrita acima), que pode ser entendida como sendo proporcional à corrente que passa pela bobina;

Figura 5-B-H curva

O processo de evolução é:

A origem (a) do eixo de coordenadas indica que o material não é magnetizado, e então uma corrente positiva é entrada na bobina (o eixo H é positivo), o material mostra magnetismo, e o fluxo magnético é positivo (linha pontilhada vermelha);

Quando a corrente aumenta até certo ponto, o fluxo magnético aumenta lentamente e entra no estado de saturação magnética (b);

Se a corrente parar, a substância ainda pode mostrar magnetismo (c);

O magnetismo só desaparecerá aplicando uma corrente inversa (d).

No transformador, o núcleo magnético é repetidamente magnetizado pela corrente alternada. Esperamos que a histerese magnética do núcleo magnético seja o menor possível, caso contrário mais energia será desperdiçada na superação da histerese.

三. Fluxo magnético de vazamento

Embora o núcleo magnético tenha uma alta permeabilidade magnética, há sempre algum fluxo magnético que não se propaga ao longo do núcleo magnético, e eles vazam para o exterior, que é chamado de vazamento magnético.

Figura 7-Fluxo de vazamento

O vazamento magnético não participa da transferência de energia de acoplamento magnético entre a bobina primária e a bobina secundária. Eles são como indutores, conectados em série em um circuito. A indutância age como uma impedância e produzirá uma queda de tensão, de modo que a tensão real no transformador será menor:

Figura 8-Circuito equivalente do transformador (série simplificada de indutores)

Em resumo, explicamos o fenômeno da perda no transformador. Quando a bobina secundária estiver aberta, uma pequena corrente passará pela bobina primária. Parte dessa corrente é a corrente magnetizadora (Corrente Magnetizadora), e a outra parte é a corrente causada pela perda (Corrente de Perda do Núcleo). A soma dos dois é chamada de corrente de excitação (Corrente Emocionante).

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