Wat is die voor- en nadele van die gebruik van ferromagnetiese materiaal in transformateurs?

Voordelle

• Hoë magneetdursigheid: Ferromagnetiese materiaal het hoë magneetdursigheid, wat beteken dat hulle groot magneetinduksieintensiteit kan genereer onder relatief klein magneetveldsterkte. In 'n transformator stel die gebruik van ferromagnetiese materiaal vir die kern dit in staat dat die meeste van die magneetveld wat deur die windings gegenereer word, binnein die kern gekonsentreer word, wat die magneetveldkoppeling effek verhoog. Dit verbeter omgekeerd die elektromagnetiese omskakelingsdoeltreffendheid van die transformator, wat dit in staat stel om elektriese energie meer doeltreffend te oorbreng en omskep.

• Lae histereseverlies: Histerese verwys na die verskynsel waar die verandering in magneetinduksieintensiteit agter die verandering in magneetveldsterkte in 'n magnetiese materiaal onder 'n wisselmagneetveld bly, wat energieverlies veroorsaak. Ferromagnetiese materiaal soos silikoonstaelblaaie het 'n relatief klein histerese lusarea. Dit dui daarop dat in 'n wisselmagneetveld, die energieverlies veroorsaak deur die histereseverskynsel relatief laag is, wat help om die doeltreffendheid van die transformator te verhoog en energieverbruik te verminder.

• Lae wirwelsstroombreuk: Wanneer 'n transformator in bedryf is, ontstaan 'n elektriese stroom, bekend as 'n wirwelsstroom, in die kern as gevolg van die wisselmagneetveld. Wirwelsstromme laat die kern verhit en veroorsaak energieverlies. Deur ferromagnetiese materiaal met hoë weerstand en die kern in dun blaaie (soos silikoonstaelblaaie) te maak wat van mekaar geïsoleer is, kan die pad vir wirwelsstromme effektief verminder word, waardoor die wirwelsstroombreuk verlaag en die prestasie en betroubaarheid van die transformator verbeter word.

• Goeie verzadigingskenmerke: Ferromagnetiese materiaal kan goeie lineêre magneetkenmerke binne 'n sekere reeks van magneetveldsterkte handhaaf en gaan slegs in die verzadigingstoestand oor wanneer die magneetveldsterkte 'n sekere waarde bereik. Hierdie kenmerk laat toe dat die transformator tydens normale operasie stabiel elektriese energie oorbreng. Bovendien, in ongewone situasies soos oorbelasting, kan die verzadigingskenmerk van die kern die verdere toename van die transformatorstroom beperk, wat 'n sekere mate van beskerming bied.

Nadele

• Histerese en wirwelsstroombreuk: Alhoewel die histerese en wirwelsstroombreuk van ferromagnetiese materiaal relatief lae is, geneer hierdie verliese steeds warmte tydens die langtermynbedryf van die transformator, wat die temperatuur van die transformator laat styg. Om die normale bedryf van die transformator te verseker, moet effektiewe hitte-afvoermaatreëls geneem word, wat die ontwerp- en vervaardigingskoste van die transformator verhoog.

• Zwaar weeg: Ferromagnetiese materiaal het 'n relatief hoë digtheid. Die gebruik van ferromagnetiese materiaal om die transformatorkern te vervaardig verhoog die algehele gewig van die transformator. Dit stel nie net moeilikhede in die vervoer en installasie van die transformator voor nie, maar kan ook 'n robuustere ondersteuningsstruktuur vereis, wat die koste verder verhoog.

• Besigheidige temperatuurinvloed: Die magneetkenmerke van ferromagnetiese materiaal word deur temperatuur beïnvloed. Wanneer die werkingstemperatuur van die transformator styg, daal die magneetdursigheid van die ferromagnetiese materiaal, en die histerese en wirwelsstroombreuk neem toe, wat die prestasie en doeltreffendheid van die transformator beïnvloed. Daarom moet die invloed van temperatuur op die kenmerke van ferromagnetiese materiaal in ag geneem word by die ontwerp van 'n transformator, en gepaste temperatuur-kompensasie-maatregels moet aangewend word.

• Moglike geraasopwekking: Tydens die bedryf van die transformator, ontstaan as gevolg van die magnetokontraksie-effek van die kern, mekaniese vibrasie van die ferromagnetiese materiaal, wat geraas voortbring. Hierdie geraas beïnvloed nie net die omringende omgewing nie, maar kan ook die leeftyd en betroubaarheid van die transformator beïnvloed. Om geraas te verminder, moet spesiale ontwerps- en vervaardigingsprosesse, soos die gebruik van lae-geraaskernmateriaal en die optimalisering van die kernstruktuur, aangewend word.