Apa kelebihan dan kekurangan menggunakan bahan feromagnetik dalam transformator

Keuntungan

• Permeabilitas magnetik tinggi: Bahan ferromagnetik memiliki permeabilitas magnetik tinggi, yang berarti mereka dapat menghasilkan intensitas induksi magnetik yang besar di bawah kekuatan medan magnet yang relatif kecil. Dalam transformator, penggunaan bahan ferromagnetik untuk inti memungkinkan sebagian besar medan magnet yang dihasilkan oleh lilitan terkonsentrasi di dalam inti, meningkatkan efek keterkaitan medan magnet. Ini, pada gilirannya, meningkatkan efisiensi konversi elektromagnetik transformator, memungkinkannya mentransfer dan mengubah energi listrik dengan lebih efektif.

• Kerugian histeresis rendah: Histeresis merujuk pada fenomena di mana perubahan intensitas induksi magnetik tertinggal dibandingkan perubahan kekuatan medan magnet dalam bahan magnetik di bawah medan magnet bolak-balik, menyebabkan hilangnya energi. Bahan ferromagnetik seperti lembaran baja silikon memiliki area loop histeresis yang relatif kecil. Ini menunjukkan bahwa dalam medan magnet bolak-balik, kerugian energi yang disebabkan oleh fenomena histeresis relatif rendah, yang membantu meningkatkan efisiensi transformator dan mengurangi pemborosan energi.

• Kerugian arus eddy rendah: Ketika transformator beroperasi, medan magnet bolak-balik menginduksi arus listrik, yang dikenal sebagai arus eddy, di inti. Arus eddy menyebabkan inti panas dan menghasilkan hilangnya energi. Dengan menggunakan bahan ferromagnetik dengan resistivitas tinggi dan membuat inti menjadi lembaran tipis (seperti lembaran baja silikon) yang terisolasi satu sama lain, jalur untuk arus eddy dapat dikurangi secara efektif, sehingga mengurangi kerugian arus eddy dan meningkatkan kinerja dan keandalan transformator.

• Karakteristik saturasi yang baik: Bahan ferromagnetik dapat mempertahankan sifat magnetik linear yang baik dalam rentang kekuatan medan magnet tertentu dan hanya masuk ke dalam keadaan saturasi ketika kekuatan medan magnet mencapai nilai tertentu. Karakteristik ini memungkinkan transformator untuk mentransfer energi listrik dengan stabil selama operasi normal. Selain itu, dalam situasi abnormal seperti beban berlebih, karakteristik saturasi inti dapat membatasi peningkatan lebih lanjut dari arus transformator, memberikan tingkat perlindungan tertentu.

Kerugian

• Kerugian histeresis dan arus eddy: Meskipun kerugian histeresis dan arus eddy bahan ferromagnetik relatif rendah, selama operasi jangka panjang transformator, kerugian-kerugian ini masih menghasilkan panas, menyebabkan suhu transformator naik. Untuk memastikan operasi normal transformator, tindakan pendinginan yang efektif perlu diambil, yang meningkatkan biaya desain dan manufaktur transformator.

• Berat: Bahan ferromagnetik memiliki densitas yang relatif tinggi. Penggunaan bahan ferromagnetik untuk pembuatan inti transformator meningkatkan berat keseluruhan transformator. Ini tidak hanya menyulitkan dalam transportasi dan pemasangan transformator, tetapi juga mungkin memerlukan struktur dukungan yang lebih kuat, yang semakin meningkatkan biaya.

• Pengaruh suhu yang signifikan: Sifat magnetik bahan ferromagnetik dipengaruhi oleh suhu. Ketika suhu operasi transformator naik, permeabilitas magnetik bahan ferromagnetik menurun, dan kerugian histeresis dan arus eddy meningkat, yang mempengaruhi kinerja dan efisiensi transformator. Oleh karena itu, ketika mendesain transformator, pengaruh suhu terhadap sifat bahan ferromagnetik perlu dipertimbangkan, dan tindakan kompensasi suhu yang sesuai harus diambil.

• Pembuatan suara mungkin: Selama operasi transformator, akibat efek magnetostriktif inti, bahan ferromagnetik bergetar secara mekanis, menghasilkan suara. Suara ini tidak hanya mempengaruhi lingkungan sekitar, tetapi juga dapat mempengaruhi umur layanan dan keandalan transformator. Untuk mengurangi suara, proses desain dan manufaktur khusus, seperti penggunaan bahan inti rendah suara dan optimasi struktur inti, perlu diadopsi.