อะไรคือข้อดีและข้อเสียของการใช้วัสดุแม่เหล็กในหม้อแปลง
ข้อดี
ความซึมผ่านแม่เหล็กสูง: วัสดุเฟอร์โรแมグเนติกมีความซึมผ่านแม่เหล็กสูง หมายความว่าสามารถสร้างความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กได้มากภายใต้ความแรงของสนามแม่เหล็กที่ค่อนข้างน้อย ในหม้อแปลงไฟฟ้า การใช้วัสดุเฟอร์โรแมグเนติกสำหรับแกนกลางจะทำให้สนามแม่เหล็กที่สร้างโดยวงจรขดลวดส่วนใหญ่ถูกจัดรวมอยู่ภายในแกนกลาง ทำให้เกิดการประสานกันของสนามแม่เหล็กได้ดียิ่งขึ้น ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานแม่เหล็กเป็นพลังงานไฟฟ้า ทำให้หม้อแปลงสามารถส่งและแปลงพลังงานไฟฟ้าได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
การสูญเสียจากการหยุดชะงักต่ำ: การหยุดชะงักหมายถึงปรากฏการณ์ที่การเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กตามหลังการเปลี่ยนแปลงของความแรงของสนามแม่เหล็กในวัสดุแม่เหล็กภายใต้สนามแม่เหล็กสลับ ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงาน วัสดุเฟอร์โรแมグเนติกเช่นแผ่นเหล็กซิลิคอนมีพื้นที่วงจรหยุดชะงักที่ค่อนข้างเล็ก แสดงว่าภายใต้สนามแม่เหล็กสลับ การสูญเสียพลังงานจากการหยุดชะงักมีน้อย ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของหม้อแปลงและลดการสูญเสียพลังงาน
การสูญเสียจากกระแสวนต่ำ: เมื่อหม้อแปลงทำงาน สนามแม่เหล็กสลับจะเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าที่เรียกว่ากระแสวนในแกนกลาง กระแสวนทำให้แกนกลางร้อนและทำให้เกิดการสูญเสียพลังงาน โดยการใช้วัสดุเฟอร์โรแมグเนติกที่มีความต้านทานสูงและทำให้แกนกลางเป็นแผ่นบาง (เช่นแผ่นเหล็กซิลิคอน) ที่แยกออกจากกันด้วยฉนวน ทำให้สามารถลดทางเดินของกระแสวนได้เป็นอย่างดี ทำให้การสูญเสียจากกระแสวนลดลงและเพิ่มประสิทธิภาพและการทำงานที่เชื่อถือได้ของหม้อแปลง
คุณสมบัติการอิ่มตัวที่ดี: วัสดุเฟอร์โรแมグเนติกสามารถรักษาคุณสมบัติแม่เหล็กเชิงเส้นที่ดีภายในช่วงความแรงของสนามแม่เหล็กที่กำหนด และจะเข้าสู่สถานะอิ่มตัวเมื่อความแรงของสนามแม่เหล็กถึงค่าที่กำหนด คุณสมบัตินี้ทำให้หม้อแปลงสามารถส่งพลังงานไฟฟ้าอย่างมั่นคงในระหว่างการทำงานปกติ นอกจากนี้ ในกรณีที่มีภาระเกิน คุณสมบัติการอิ่มตัวของแกนกลางสามารถจำกัดการเพิ่มขึ้นของกระแสหม้อแปลงได้ ทำให้มีการป้องกันระดับหนึ่ง
ข้อเสีย
การสูญเสียจากการหยุดชะงักและการสูญเสียจากกระแสวน: แม้ว่าวัสดุเฟอร์โรแมグเนติกจะมีการสูญเสียจากการหยุดชะงักและการสูญเสียจากกระแสวนที่ค่อนข้างต่ำ แต่ในระหว่างการทำงานระยะยาวของหม้อแปลง การสูญเสียเหล่านี้ยังสร้างความร้อนทำให้อุณหภูมิของหม้อแปลงสูงขึ้น เพื่อให้หม้อแปลงทำงานได้ตามปกติ จำเป็นต้องมีมาตรการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งทำให้ค่าใช้จ่ายในการออกแบบและการผลิตหม้อแปลงเพิ่มขึ้น
น้ำหนักมาก: วัสดุเฟอร์โรแมグเนติกมีความหนาแน่นสูง การใช้วัสดุเฟอร์โรแมグเนติกในการผลิตแกนกลางของหม้อแปลงจะทำให้น้ำหนักรวมของหม้อแปลงเพิ่มขึ้น ไม่เพียงแค่ทำให้การขนส่งและการติดตั้งหม้อแปลงยากขึ้นเท่านั้น แต่ยังอาจต้องใช้โครงสร้างรองรับที่แข็งแกร่งขึ้น ทำให้ค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น
ผลกระทบจากอุณหภูมิสูง: คุณสมบัติแม่เหล็กของวัสดุเฟอร์โรแมグเนติกได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิการทำงานของหม้อแปลงสูงขึ้น ความซึมผ่านแม่เหล็กของวัสดุเฟอร์โรแมグเนติกจะลดลง และการสูญเสียจากการหยุดชะงักและการสูญเสียจากกระแสวนจะเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพและการทำงานของหม้อแปลง ดังนั้น ในการออกแบบหม้อแปลง ต้องคำนึงถึงผลกระทบที่อุณหภูมิมีต่อคุณสมบัติของวัสดุเฟอร์โรแมグเนติกและดำเนินการชดเชยอุณหภูมิอย่างเหมาะสม
การสร้างเสียงรบกวน: ขณะที่หม้อแปลงกำลังทำงาน เนื่องจากเอฟเฟกต์ magnetostriction ของแกนกลาง วัสดุเฟอร์โรแมグเนติกจะสั่นสะเทือนกลไกทำให้เกิดเสียงรบกวน เสียงรบกวนนี้ไม่เพียงแต่ส่งผลต่อสภาพแวดล้อมรอบข้างเท่านั้น แต่ยังอาจส่งผลต่ออายุการใช้งานและความเชื่อถือได้ของหม้อแปลง ในการลดเสียงรบกวน ต้องใช้กระบวนการออกแบบและผลิตพิเศษ เช่น การใช้วัสดุแกนกลางที่มีเสียงรบกวนต่ำและการปรับปรุงโครงสร้างแกนกลาง
