Apakah kelebihan dan kekurangan menggunakan bahan feromagnetik dalam transformator?

Kelebihan

• Permeabiliti magnetik tinggi: Bahan feromagnetik mempunyai permeabiliti magnetik yang tinggi, yang bermaksud ia boleh menghasilkan intensiti induksi magnet yang besar di bawah kekuatan medan magnet yang relatif kecil. Dalam transformer, penggunaan bahan feromagnetik untuk inti membolehkan sebahagian besar medan magnet yang dihasilkan oleh pembungkusan dikonsentrasikan di dalam inti, meningkatkan kesan koupling medan magnet. Ini, seterusnya, meningkatkan kecekapan pemindahan elektromagnetik transformer, membolehkannya mentransfer dan mentransformasi tenaga elektrik dengan lebih berkesan.

• Kehilangan histeresis rendah: Histeresis merujuk kepada fenomena di mana perubahan intensiti induksi magnet tertinggal di belakang perubahan kekuatan medan magnet dalam bahan magnetik di bawah medan magnet bolak-balik, menyebabkan kehilangan tenaga. Bahan feromagnetik seperti lembaran besi silikon mempunyai luas gelung histeresis yang relatif kecil. Ini menunjukkan bahawa dalam medan magnet bolak-balik, kehilangan tenaga yang disebabkan oleh fenomena histeresis adalah relatif rendah, yang membantu meningkatkan kecekapan transformer dan mengurangkan pembaziran tenaga.

• Kehilangan arus eddy rendah: Apabila transformer beroperasi, medan magnet bolak-balik menginduksi arus elektrik, yang dikenali sebagai arus eddy, di dalam inti. Arus eddy menyebabkan inti menjadi panas dan mengakibatkan kehilangan tenaga. Dengan menggunakan bahan feromagnetik yang mempunyai rintangan tinggi dan membuat inti menjadi lembaran nipis (seperti lembaran besi silikon) yang dipisahkan satu sama lain, laluan untuk arus eddy boleh dikurangkan secara efektif, seterusnya mengurangkan kehilangan arus eddy dan meningkatkan prestasi dan kebolehpercayaan transformer.

• Ciri-ciri jenuh yang baik: Bahan feromagnetik dapat mengekalkan sifat magnetik linear yang baik dalam lingkungan kekuatan medan magnet tertentu dan hanya masuk ke dalam keadaan jenuh apabila kekuatan medan magnet mencapai nilai tertentu. Ciri ini membolehkan transformer mentransfer tenaga elektrik dengan stabil semasa operasi normal. Selain itu, dalam situasi abnormal seperti beban berlebihan, ciri jenuh inti boleh membatasi peningkatan lanjut arus transformer, memberikan tahap perlindungan tertentu.

Kekurangan

• Kehilangan histeresis dan arus eddy: Walaupun kehilangan histeresis dan arus eddy bahan feromagnetik adalah relatif rendah, semasa operasi transformer jangka panjang, kehilangan-kehilangan ini masih menghasilkan haba, menyebabkan suhu transformer meningkat. Untuk memastikan operasi normal transformer, langkah-langkah pembiakan haba yang efektif perlu diambil, yang meningkatkan kos reka bentuk dan pembuatan transformer.

• Berat: Bahan feromagnetik mempunyai ketumpatan yang relatif tinggi. Penggunaan bahan feromagnetik untuk pembuatan inti transformer meningkatkan berat keseluruhan transformer. Ini tidak hanya menyebabkan kesukaran dalam pengangkutan dan pemasangan transformer tetapi juga mungkin memerlukan struktur sokongan yang lebih kukuh, yang seterusnya meningkatkan kos.

• Pengaruh suhu yang signifikan: Sifat magnetik bahan feromagnetik dipengaruhi oleh suhu. Apabila suhu operasi transformer meningkat, permeabiliti magnetik bahan feromagnetik menurun, dan kehilangan histeresis dan arus eddy meningkat, yang mempengaruhi prestasi dan kecekapan transformer. Oleh itu, semasa merancang transformer, pengaruh suhu terhadap sifat bahan feromagnetik perlu dipertimbangkan, dan langkah-langkah kompensasi suhu yang sesuai harus diambil.

• Pembentukan bunyi: Semasa operasi transformer, akibat efek magnetostrainsi pada inti, bahan feromagnetik bergetar secara mekanikal, menghasilkan bunyi. Bunyi ini tidak hanya mempengaruhi persekitaran sekitar tetapi juga mungkin mempengaruhi umur simpan dan kebolehpercayaan transformer. Untuk mengurangkan bunyi, proses reka bentuk dan pembuatan khas, seperti penggunaan bahan inti rendah bunyi dan pengoptimuman struktur inti, perlu diadopsi.