Mis on ferromagnetiliste materjalide kasutamise eelised ja puudused transformatorkes?

Eelised

• Kõrge magneetiline läbipääsuvus: Ferromagnetilised materjalid omavad kõrget magneetilist läbipääsuvust, mis tähendab, et nad suudavad tekitada suure magneetinduktsioonintensiivsuse nisutava magneetväli tugevuse all. Transformatoris ferromagnetiliste materjalide kasutamine tuumana võimaldab suuremat osa magneetvälist, mida tekitavad vedelikud, konsentreeruda tuuma sees, parandades magneetväliste efektide sidusust. See parandab transformatori elektromagnetilist ümberkujundamise tõhusust, võimaldades elektriliigendit tõhusamalt edastada ja kujundada.

• Madal histereseeskahju: Histeresees on fenomen, kus magneetinduktsioonintensiivsuse muutus jälgib hiljaks magneetväli tugevuse muutust magneetmaterjalides nisutavas magneetväli all, mis põhjustab energiakaotust. Ferromagnetilised materjalid, nagu silitsüümterasplaadid, omavad suhteliselt väikest histereseesloopi pinda. See viitab, et nisutavas magneetväli all histereseesi fenomen põhjustatud energiakaotus on suhteliselt väike, mis aitab parandada transformatori tõhusust ja vähendada energia raiskamist.

• Madal kiirvoolikaotus: Kui transformatöör töötab, siis nisutav magneetväli tekitab tuumas elektrivooli, mida nimetatakse kiirvooliks. Kiirvoolid põhjustavad tuuma soojenemise ja energia kaotuse. Ferromagnetiliste materjalidega, mis omavad kõrget vastupanu, ja tuuma valmistamisel õhutitega eraldatud näiteks silitsüümterasplaatide abil saab kiirvooli tee tõhusalt vähendada, seega vähendada kiirvoolikaotust ja parandada transformatööri jõudlust ja usaldusväärsust.

• Head säturdamisomadused: Ferromagnetilised materjalid suudavad kindla magneetväli tugevuse piiri sees säilitada head lineaarsed magneetilised omadused ning sattuvad säturdamisolekus ainult siis, kui magneetväli tugevus jõuab teatud väärtuseni. See omadus võimaldab transformatööril tavalistes töötingimustes stabiilselt elektriliigendit edastada. Lisaks, ebatavalistes olukordades, nagu ületöö, tuuma säturdamisomadus piirab transformatööri voolu edasist kasvamist, pakkudes mingit tasemel kaitset.

Ebasoodused

• Histeresees- ja kiirvoolikaotused: Kuigi ferromagnetiliste materjalide histeresees- ja kiirvoolikaotused on suhteliselt madalad, siis transformatööri pikasajalist töö käigus need kaotused ikkagi toodavad soojuse, põhjustades transformatööri temperatuuri tõusu. Transformatööri normaalset töö käigust tagamiseks on vaja rakendada tõhusaid soojuse levikumeetmeid, mis suurendab transformatööri disaini ja tootmise kulusid.

• Suur mass: Ferromagnetilised materjalid omavad suhteliselt kõrget tiheka. Ferromagnetiliste materjalide kasutamine transformatööri tuuma valmistamiseks suurendab transformatööri üldist massi. See tekitab raskusi transformatööri transportimisel ja paigutamisel ning võib nõuda solidaarsemat toetusskeemi, mis suurendab kulusid.

• Oluline temperatuuri mõju: Ferromagnetiliste materjalide magneetilised omadused on temperatuuri poolt mõjutatud. Kui transformatööri töötlemisperiood temperatuur tõuseb, siis ferromagnetilise materjali magneetiline läbipääsuvus vähenekse ja histeresees- ja kiirvoolikaotused suurennevad, mis mõjutab transformatööri jõudlust ja tõhusust. Seetõttu on transformatööri disainimisel vaja arvestada ferromagnetiliste materjalide omaduste temperatuurile sõltuvust ja rakendada vastavaid temperatuuri kompenseerimismeetodeid.

• Mõeldav müra tekkest: Transformatööri töö käigus tuuma magnetokontraktsiooniefekt tekitab mehaanilisi vibratsioone ferromagnetilises materjalises, mis toodavad müra. See müra mõjutab mitte ainult ümbruskonda, vaid võib ka mõjutada transformatööri tööelu ja usaldusväärsust. Müra vähendamiseks on vaja kasutada erilisi disaini- ja tootmisprotsesse, näiteks kasutada madala müra tuuma materjale ja optimiseerida tuuma struktuuri.