Kādi ir priekšrocības un trūkumi, izmantojot feromagnētiskus materiālus transformatoros?

Piedzīvojumi

• Augsta magnetiskā caurņemšanāspēja: Feromagnētiskie materiāli ir ar augstu magnetisko caurņemšanāspēju, kas nozīmē, ka tie var ģenerēt lielu magnētisko indukcijas intensitāti relatīvi mazā magnētiskā lauka stipruma apstākļos. Pārveidotājā feromagnētisko materiālu izmantošana kārdā ļauj koncentrēt lielāko daļu magnētiskā lauka, ko ģenerē uzplūstas, iekšā kārdā, palielinot magnētiskā lauka savietojuma efektivitāti. Tas, savukārt, uzlabo pārveidotāja elektromagnētisko pārveidošanas efektivitāti, ļaujot tam efektīvāk pārsūtīt un transformēt elektrisko enerģiju.

• Zema histerezes zaudējumu līmenis: Histereze ir parādība, kad magnētiskās indukcijas intensitātes maiņa aizpaliek aiz magnētiskā lauka stipruma maiņas magnētiskajā materiālā mainīgajā magnētiskajā laukā, kas rada enerģijas zudumu. Feromagnētiskie materiāli, piemēram, silīcijsiderīts, ir ar relatīvi mazu histerezes cikla laukumu. Tas norāda, ka mainīgajā magnētiskajā laukā histerezes parādības dēļ radītais enerģijas zudums ir salīdzinoši zems, kas palīdz uzlabot pārveidotāja efektivitāti un samazina enerģijas zudumu.

• Zema vērtnieku strāvas zaudējumu līmenis: Kad pārveidotājs darbojas, mainīgais magnētiskais lauks izraisa elektrisku strāvu, ko sauc par vērtnieku strāvu, kārdā. Vērtniekstrāvas izraisa kārdes sildīšanos un enerģijas zudumu. Izmantojot feromagnētiskus materiālus ar augstu ilgstošo strāvas pretspēju un veidojot kārdu no tūkstošiem (piemēram, silīcijsiderīta) blakusi vienam otram izolētiem plāksnēm, var efektīvi samazināt vērtnieku strāvas ceļu, tādējādi samazinot vērtnieku strāvas zudumus un uzlabot pārveidotāja darbības efektivitāti un uzticamību.

• Laba saturošanās raksturojums: Feromagnētiskie materiāli var uzturēt labas lineāras magnētiskās īpašības noteiktā magnētiskā lauka stipruma diapazonā un tikai nonāk saturošanās stāvoklī, kad magnētiskais lauka stiprums sasniedz noteiktu vērtību. Šī īpašība ļauj pārveidotājam stabili pārsūtīt elektrisko enerģiju normālas darbības laikā. Turklāt neatbilstošos situācijos, piemēram, pārmērīgā slodzes gadījumā, kārdes saturošanās raksturojums var ierobežot pārveidotāja strāvas turpmāko pieaugumu, nodrošinot noteiktu aizsardzības līmeni.

Trūkumi

• Histerezes un vērtnieku strāvas zaudējumi: Lai arī feromagnētisko materiālu histerezes un vērtnieku strāvas zaudējumi ir salīdzinoši zemi, pārveidotāja ilgtermiņa darbības laikā šie zaudējumi joprojām rada siltumu, palielinot pārveidotāja temperatūru. Lai nodrošinātu pārveidotāja normālo darbību, jāpielieto efektīvas siltuma novadīšanas pasākumi, kas palielina pārveidotāja dizaina un ražošanas izmaksas.

• Svars: Feromagnētiskie materiāli ir ar salīdzinoši augstu blīvumu. Feromagnētisko materiālu izmantošana pārveidotāja kārdes ražošanā palielina pārveidotāja kopējo svaru. Tas ne tikai rada grūtības pārveidotāja transportēšanā un instalēšanā, bet var prasīt arī stiprāku atbalsta struktūru, kas papildus palielina izmaksas.

• Nozīmīga temperatūras ietekme: Feromagnētisko materiālu magnētiskās īpašības ir atkarīgas no temperatūras. Ja pārveidotāja darbības temperatūra paaugstinās, feromagnētiskā materiāla magnetiskā caurņemšanāspēja samazinās, un histerezes un vērtnieku strāvas zaudējumi palielināsies, kas ietekmē pārveidotāja darbības efektivitāti. Tāpēc, pārveidotāja projektēšanas laikā jāņem vērā feromagnētisko materiālu īpašību atkarība no temperatūras un jāpielieto atbilstoši temperatūras kompensācijas pasākumi.

• Iespējama troksnis radīšana: Pārveidotāja darbības laikā, tā kā kārdes magnetostriccijas efekts, feromagnētiskais materiāls mehāniski vibrē, radot troksni. Šis trokns ne tikai ietekmē apkārtējo vidi, bet var ietekmēt arī pārveidotāja izmantošanas ilgumu un uzticamību. Lai samazinātu trokni, jāpieņem īpaši dizaina un ražošanas procesi, piemēram, zemu trokna kārdes materiālu izmantošana un kārdes struktūras optimizēšana.