Afstamming & Analise van die Spits/RMS Karakteristieke van 1.75T Magtigdichtheid in 'n Olie-geïmmersde Transformator Kern

In die algemeen kan die ontwerpwerklike magneetvelddigtheid van die yskern in 'n oliegeërfde kragtransformator ongeveer 1.75T wees (die spesifieke waarde hang af van faktore soos laaipower-verlies en geraasvereistes). Daar is egter 'n blykbaar basiese, maar maklik verwarrende vraag: is hierdie 1.75T magneetvelddigtheidswaarde 'n piekwaarde of 'n effektiewe waarde?

Sel selfs wanneer jy 'n ingenieur met vele jare ervaring in transformantontwerp vra, kan hulle nie altyd onmiddellik 'n akkurate antwoord gee nie. Baie mense sal spontaan sê dat dit die "effektiewe waarde" is.

In werklikheid is om hierdie probleem te verstaan, basiese teoretiese kennis in transformantontwerp nodig. Ons kan net so goed begin by Faraday se wet van elektromagnetiese induksie en 'n afleidingsanalise uitvoer gekombineer met calculuskennis.

01 Afleiding van die formule

Wanneer die buite bevoorradingsspanning 'n sinusgolf is, kan die hoofmagneetvlugt in die yskern grondsliggend as 'n sinusgolf beskou word. Laat ons aanvaar dat die hoofmagneetvlugt in die yskern φ = Φₘsinωt is. Volgens Faraday se wet van elektromagnetiese induksie is die geïnduseerde spanning:

Aangesien die buitespanning ongeveer gelyk is aan die geïnduseerde spanning van die primêre spoel, laat U die effektiewe waarde van die buitespanning wees. Dan:

Verder vereenvoudiging gee:

In formule (1):

• U is die effektiewe waarde van die primêre kant fasespanning, in volt (V);

• f is die frekwensie van die primêre kant bevoorradingsspanning, in herz (Hz);

• N is die elektriese winding van die primêre spoel;

• Bₘ is die piekwaarde van die werklike magneetvelddigtheid van die yskern, in tesla (T);

• S is die effektiewe dwarsdoorsnyarea van die yskern, in vierkante meter (m²).

Dit kan uit formule (1) gesien word dat aangesien U die effektiewe waarde van die spanning is (d.w.s. die regterkant van die uitdrukking is deur die vierkantswortel van 2 gedeel), Bₘ hier verwys na die piekwaarde van die werklike magneetvelddigtheid van die yskern, nie die effektiewe waarde nie.

In werklikheid word in die veld van transformante, spannings, stroom, en stroomdigtheid in die algemeen deur effektiewe waardes beskryf, terwyl magneetvelddigtheid (in yskerne en magneetskilde) gewoonlik deur piekwaardes beskryf word. Dit moet egter opgemerk word dat die berekeningresultate van magneetvelddigtheid in sommige simulasiesagteware standaard as die effektiewe waarde (RMS) ingestel is, soos Magnet; in ander sagteware, word dit standaard as die piekwaarde (Peak) ingestel, soos COMSOL. Spesiale aandag moet aan hierdie verskille in sagteware-resultate gegee word om groot misverstande te vermy.

02 Betekenis van die Formule

Formule (1) is die berugte "4.44 formule" in die veld van transformante en selfs die hele elektriese ingenieurswese-domein. (Die resultaat van 2π gedeel deur die vierkantswortel van 2 is presies 4.44—kan dit 'n toeval in die akademiese sfeer wees?)

Gee skynbaar eenvoudig, is hierdie formule van groot betekenis. Dit verbind kragtig elektrisiteit en magnetisme met 'n wiskundige uitdrukking wat selfs 'n middelskolier kan verstaan. Aan die linkerkant van die formule is die elektriese grootheid U, en aan die regterkant is die magneetgrootheid Bₘ.

In werklikheid, ongeag hoe kompleks die transformantontwerp is, kan ons hierdie formule as vertrekpunt gebruik. Soos transformante met konstante vlugtspanningsregulerings, veranderlike vlugtspanningsregulerings, en hibriede spanningsregulerings. Dit kan gesê word dat as ons die diepgaande inhoud van hierdie formule begryp ('n diepgaande begrip van sy inhoud is krities belangrik), die elektromagnetiese ontwerp van enige transformant hanteerbaar sal wees.

Dit sluit in kragtransformante met flankkolomspanningsregulerings en meervoudige liggaamspanningsregulerings, sowel as spesiale transformante soos trektransformante, faseverskuiftransformante, reghoekigtransformante, omskakeltransformante, hooffurnace-transformante, proeftransformante, en verstelbare reaktors. Dit is nie 'n oordrywing om te sê dat hierdie uiterst eenvoudige formule die misterye van transformante volledig ontsluier het nie. Sonder twyfel is hierdie formule 'n poort vir ons om die wetenskaplike paleis van transformante binne te gaan.

Soms kan die uiteindelike afgelei wiskundige uitdrukking die fisiese essensie verberg. Byvoorbeeld, wanneer hierdie formule (1) verstaan word, is dit veral belangrik om op te let dat alhoewel uit hierdie wiskundige uitdrukking, wanneer die kragfrekwensie, die windingaantal van die primêre spoel van die transformant, en die doorsneearea van die yskern vasgestel is, die werklike magneetvelddigtheid Bₘ van die yskern uniek bepaal word deur die buiteopwekkingspanning U, die werklike magneetvelddigtheid Bₘ van die yskern word altyd deur die stroom opgewek en gehoorzaam die superposisie-stelling. Die gevolgtrekking dat stroom die magneetveld opwek, is tot dusver altyd korrek.