175T:n magneettivuuden huippu- ja RMS-ominaisuuksien johdanto ja analyysi öljykytävän muuntimiytimessä

Yleisesti ottaen öljypohjaisen voimansiirtojen muuntimen rautaytimen suunnitellun toiminnan magneettivuohe tiheyden voi olla noin 1,75 T (tarkan arvon määräävät tekijät kuten tyhjiökuorma ja meluvaatimukset). Kuitenkin on olemassa näennäisen yksinkertainen mutta helposti sekoittava kysymys: onko tämä 1,75 T:n magneettivuohe tiheyden arvo huippuarvo vai tehokkuusarvo?

Jopa kokeneelle muuntimen suunnittelun insinöörille saattaa olla vaikea antaa välittömästi tarkkaa vastausta. Monet ihmiset sanoisivat heti, että kyseessä on "tehokkuusarvo".

Todellisuudessa tämän ongelman ratkaisemiseksi tarvitaan perustietoa muuntimen suunnittelusta. Voimme aloittaa Faradayn sähkömagneettisen induktiolain käsittelyn ja derivointianalyysin yhdistellen laskentatiedot.

01 Kaavan johdanto

Kun ulkopuolinen virtalähde on sinihaara, rautaytimen päämagneettivuo voidaan pitää lähes sinihaarana. Oletetaan, että rautaytimen päämagneettivuo on φ = Φₘsinωt. Faradayn sähkömagneettisen induktiolain mukaan aiheutettu jännite on:

Koska ulkopuolinen virtalähdejännite on likimain sama kuin ensimmäisen kympin aiheuttama jännite, olkoon U ulkopuolisen virtalähdejännitteen tehokkuusarvo. Silloin:

Lisäksi yksinkertaistamalla saadaan:

Kaavassa (1):

• U on ensimmäisen kympin virtalähdejännitteen tehokkuusarvo, voldissa (V);

• f on ensimmäisen kympin virtalähdejännitteen taajuus, hertzeissä (Hz);

• N on ensimmäisen kympin sähköpiireihin;

• Bₘ on rautaytimen toiminnan magneettivuohe tiheyden huippuarvo, teslaissa (T);

• S on rautaytimen tehokas poikkileikkausala, neliömetreinä (m²).

Kaavasta (1) voidaan nähdä, että koska U on jännitteen tehokkuusarvo (eli lauseke on jaettu neliöjuuri 2:lla), Bₘ viittaa rautaytimen toiminnan magneettivuohe tiheyden huippuarvoon, ei tehokkuusarvoon.

Itse asiassa muuntimet alalla, jännitteet, sähkövirrat ja virran tiheydet ovat yleensä kuvattuja tehokkuusarvoina, kun taas magneettivuohe tiheyttä (rautaytimeissä ja magneettisuojissa) kuvataan yleensä huippuarvoina. On kuitenkin huomioitava, että jotkut simulointiohjelmien laskenta tulokset, kuten Magnet, oletetaan olevan tehokkuusarvo (RMS), kun taas muissa ohjelmissa, kuten COMSOL, ne oletetaan olevan huippuarvo (Peak). Nämä ohjelmatulosten erot on pidettävä mielessä välttääksesi suuria väärinkäsityksiä.

02 Kaavan merkitys

Kaava (1) on tunnettu "4,44 kaava" muuntimet alalla ja koko sähkötekniikan alalla. (2π jaettuna neliöjuuri 2:lla on tarkalleen 4,44 - onko tämä akateeminen sattuma?)

Vaikka tämä kaava näyttää yksinkertaiselta, sillä on suuri merkitys. Se yhdistää sähkö- ja magneettiset suuret matemaattiseen ilmaisua, joka on ymmärrettävä jopa keskiasteen oppilaille. Kaavan vasemmalla puolella on sähkösuure U, ja oikealla puolella on magneettisuure Bₘ.

Itse asiassa riippumatta siitä, kuinka monimutkainen muuntimen suunnittelu on, voimme aloittaa tästä kaavasta. Esimerkiksi muuntimet vakiovuohe säännöksillä, muuttuvavuohe säännöksillä ja yhdistelmävuohe säännöksillä. Voi todeta, että jos hallitsemme tämän kaavan syvällisen sisällön (syvällisen ymmärryksen on oleellista), mikä tahansa muuntimen sähkömagneettinen suunnittelu on hallittavissa.

Tämä sisältää sivupylvään säännöksillä varustetut voimansiirtojen muuntimet ja monipuolisesti säännökseen varustetut muuntimet, sekä erityismuuntimet, kuten vetomuuntimet, vaihesiirtymämuuntimet, suoritusmuuntimet, muuntajamuuntimet, uunimuuntimet, testimuuntimet ja säädettävät reaktorit. Ei ole liioiteltua sanoa, että tämä erittäin yksinkertainen kaava on täysin nostanut muuntimet salaperäisyydestä. Epäilemättä tämä kaava on portti meidän astuaksemme muuntimet tieteelliseen palatsiin.

Joskus lopullinen matemaattinen ilmaisu voi peittää fysikaalisen olennon. Esimerkiksi tämän kaavan (1) ymmärtämisessä on erityisen tärkeää huomioida, että vaikka tästä matemaattisesta ilmaisusta, kun virtasuuden taajuus, muuntimen ensimmäisen kympin piiriä ja rautaytimen poikkileikkausala on kiinteä, rautaytimen toiminnan magneettivuohe tiheys Bₘ määräytyy ulkopuolisella kiihdytysjännitteellä U, rautaytimen toiminnan magneettivuohe tiheys Bₘ syntyy aina sähkövirrasta ja noudattaa superpositioperiaatetta. Sähkövirta synnyttää magneettikenttää on aina oikea päätelmä.