Асноўная функцыя стрыжня ў трансфарматары - забяспечыць магнітны шлях, які злучае першасную і другасную абмоткі. Яго высокая пранікальнасць дазваляе змяняць магнітны паток ісці па гэтым шляху з адносна невялікім токам намагнічвання. Гэта падтрымлівае эфектыўную магнітную сувязь паміж абмоткамі. Матэрыял і канструкцыя стрыжня таксама ўплываюць на страты энергіі, таму яго роля ўключае як накіраванне магнітнага патоку, так і абмежаванне цяпла, якое выдзяляецца падчас працы.
Як стрыжань звязвае першасную і другасную абмоткі?
Пры падачы пераменнага напружання на першасную абмотку ў стрыжні ўзнікае зменлівы магнітны паток. Гэты паток таксама звязвае другасную абмотку, выклікаючы напружанне на яе клемах. Калі нагрузка замыкае другасны ланцуг, ток можа працякаць, і да гэтай нагрузкі падаецца электрычная магутнасць.
Ядро забяспечвае агульны магнітны шлях праз вобласці, акружаныя абедзвюма абмоткамі. Яго канечнасці і ярмо ўтвараюць асноўны магнітны ланцуг, дапамагаючы канцэнтраваць паток там, дзе ён можа звязваць шпулькі. Гэтая ўзаемасувязь называецца магнітнай сувяззю.
Як растлумачыў в Тлумачэнне OpenStax працы трансфарматара , змяненне патоку, які падзяляецца на абмоткі, індукуе іх напружанне. У ідэальным трансфарматары каэфіцыент напружання роўны каэфіцыенту віткоў. Ядро забяспечвае эфектыўнае злучэнне; колькасць віткоў вызначае, павялічваецца ці памяншаецца напружанне.
Напрыклад, ідэальны трансфарматар з удвая большай колькасцю другасных віткоў, чым першасных, стварае напружанне другаснай абмоткі, якое ўдвая перавышае напружанне першаснай абмоткі. Ядро не стварае дадатковай магутнасці. Сапраўдныя трансфарматары таксама маюць страты, таму іх выхадная магутнасць ніжэйшая за ўваходную.
Абмоткі застаюцца электрычна ізаляванымі ад стрыжня. Такім чынам, перадача энергіі паміж асобнымі абмоткамі залежыць ад электрамагнітнай індукцыі, а не ад электраправоднай сувязі праз метал. Некаторыя патокі ўсё яшчэ не звязваюць абедзве абмоткі; гэта называецца патокам уцечкі, і размяшчэнне абмотак таксама ўплывае на яго.
Чаму важны магнітны шлях з нізкім супраціўленнем?
Магнітнае супраціўленне апісвае, наколькі моцна магнітны шлях супрацьстаіць усталяванню магнітнага патоку. Шлях з нізкім супраціўленнем дазваляе развіваць неабходны паток з меншымі намаганнямі намагнічвання. Гэта магнітная ўласцівасць, адрозная ад электрычнага супраціву, якая супрацьстаіць току ў дроце.
Асноўныя матэрыялы, такія як электратэхнічная сталь, маюць значна большую магнітную пранікальнасць, чым паветра. Пранікальнасць апісвае, наколькі лёгка матэрыял рэагуе на намагнічвае поле. Такім чынам, выкарыстанне адпаведнага стрыжня зніжае магнітнае супраціўленне ў параўнанні з эквівалентным шляхам у паветры.
Практычнай перавагай з'яўляецца меншы ток намагнічвання : кампанент першаснага току, неабходны для ўстанаўлення пераменнага магнітнага патоку. Гэты ток неабходны, нават калі другасны ланцуг размыкаецца і нагрузка не паступае.
Для трансфарматара, які сілкуецца пры фіксаванай сінусоіднай напрузе і частаце, з фіксаванай колькасцю першасных віткоў, патрабаваны паток прыблізна задаецца гэтымі ўмовамі. Больш высокая пранікальнасць у асноўным памяншае ток намагнічвання, неабходны для ўстанаўлення гэтага патоку. Ён не павышае аўтаматычна другаснае напружанне.
Геаметрыя стрыжня і суставы таксама маюць значэнне. Ненаўмысныя зазоры павялічваюць магнітнае супраціўленне і могуць павялічыць ток намагнічвання. Такім чынам, уласцівасці матэрыялу і добра сабраны магнітны шлях павінны працаваць разам.
Сапраўднае ядро спажывае некаторую энергію ў выглядзе цяпла падчас шматразовага намагнічвання. Два асноўныя механізмы - страты на гістарэзіс і страты на віхравыя токі . Разуменне іх адрозненняў тлумачыць, чаму ў стрыжнях трансфарматараў выкарыстоўваюцца выбраныя магнітныя матэрыялы і спецыяльныя метады канструкцыі.
Страты на гістарэзіс адбываюцца, калі намагнічанасць матэрыялу шматразова змяняецца з пераменным патокам. Магнітна мяккія матэрыялы з вузкай пятлёй гістэрэзісу памяншаюць энергію, якая рассейваецца падчас кожнага цыклу. Апрацоўка матэрыялаў таксама ўплывае на такія паводзіны.
Страты на віхравыя токі адбываюцца таму, што змена патоку выклікае цыркуляцыю электрычных токаў у токаправодным стрыжні. Гэтыя токі выпрацоўваюць цяпло. Тонкія сталёвыя пласты, электрычна ізаляваныя адзін ад аднаго, абмяжоўваюць іх шляхі і памяншаюць звязаныя з гэтым страты ў параўнанні з суцэльным сталёвым блокам.
У сілавых і размеркавальных трансфарматарах, Ядра CRGO і аморфныя стрыжні прапануюць розныя характарыстыкі страт. Іх працаздольнасць павінна быць ацэненая пры зададзенай частаце і шчыльнасці магнітнага патоку.
Ламініраванне ў першую чаргу звяртаецца да віхравых токаў ; гэта не варта апісваць як асноўны сродак ад страты на гістарэзіс. Больш нізкія страты ў стрыжні зніжаюць марнаванне энергіі і цяпла, якое сістэма астуджэння павінна адводзіць.
FAQ
Ці спажывае ядро энергію, калі нагрузка не падключана?
так. Трансфарматар пад напругай усё яшчэ мае пераменны паток у стрыжні, калі яго другасная абмотка адкрыта. Такім чынам, гістэрэзіс і віхравыя токі працягваюць ствараць страты, што спрыяе спажыванню энергіі без нагрузкі.
Ці такія ж страты ў стрыжні, як і ў медзі?
Не. Страты ў стрыжні адбываюцца ў магнітным матэрыяле. Страты медзі з'яўляюцца рэзістыўным нагрэвам у абмотках і павялічваюцца з квадратам току абмоткі, калі супраціўленне пастаяннае.
Ці заўсёды большая пранікальнасць азначае больш высокую эфектыўнасць?
Больш высокая пранікальнасць можа паменшыць ток намагнічвання, але эфектыўнасць таксама залежыць ад страт у стрыжні, супраціўлення абмоткі і ўмоў працы. Сама пранікальнасць не можа вызначыць агульны ККД трансфарматара.
Эфектыўны стрыжань трансфарматара спалучае адпаведны магнітны шлях з кантраляванымі стратамі. І тое, і іншае неабходна для эфектыўнай працы.
