Pagkuha at Pagsusuri ng mga Katangian ng Tukas na Pampuno / RMS ng 1.75T Magnetic Flux Density sa Core ng Transformer na Nasa Langis

Sa pangkalahatan, ang disenyo ng working magnetic flux density ng core ng isang oil-immersed power transformer ay maaaring humigit-kumulang sa 1.75T (ang partikular na halaga ay depende sa mga factor tulad ng no-load loss at noise requirements). Gayunpaman, mayroong isang mukhang basiko pero madaling nakakalito na tanong: ang 1.75T magnetic flux density value ba ay peak value o effective value?

Kahit na hingin ang opinyon ng isang engineer na may ilang taon ng karanasan sa pagdisenyo ng transformer, maaari silang hindi makapagbigay ng eksaktong sagot agad. Marami pa rin ang magbibigay ng sagot na ito ay "effective value".

Sa katunayan, upang maunawaan ang problemang ito, kailangan mong magkaroon ng basic na teoretikal na kaalaman sa pagdisenyo ng transformer. Maaari tayong magsimula sa Faraday's law of electromagnetic induction at gawin ang isang derivation analysis kasama ang kaalaman sa calculus.

01 Derivation ng formula

Kapag ang external power supply voltage ay sine wave, ang main magnetic flux sa core ay maaaring ituring na sine wave. Ipagpalagay natin na ang main magnetic flux sa core ay φ = Φₘsinωt. Ayon sa Faraday's law of electromagnetic induction, ang induced voltage ay:

Dahil ang external power supply voltage ay halos katumbas ng induced voltage ng primary coil, hayaan nating U ang effective value ng external power supply voltage. Kaya:

Ang mas simpleng anyo ay:

Sa formula (1):

• U ang effective value ng primary side power phase voltage, sa volts (V);

• f ang frequency ng primary side power voltage, sa hertz (Hz);

• N ang electrical turns ng primary winding;

• Bₘ ang peak value ng working magnetic flux density ng core, sa tesla (T);

• S ang effective cross-sectional area ng core, sa square meters (m²).

Makikita sa formula (1) na dahil ang U ay effective value ng voltage (i.e., ang right side ng expression ay na-divide na sa square root ng 2), ang Bₘ dito ay tumutukoy sa peak value ng working magnetic flux density ng core, hindi ang effective value.

Sa katunayan, sa larangan ng transformers, ang voltage, current, at current density ay karaniwang inilalarawan gamit ang effective values, habang ang magnetic flux density (sa cores at magnetic shields) ay karaniwang inilalarawan gamit ang peak values. Ngunit, dapat tandaan na ang mga resulta ng magnetic flux density sa ilang simulation software ay default na effective value (RMS), tulad ng Magnet; sa iba pang software, default na peak value (Peak), tulad ng COMSOL. Dapat bigyan ng espesyal na pansin ang mga pagkakaiba-iba ng mga resulta ng software upang maiwasan ang malaking pagkakamali.

02 Kahalagahan ng Formula

Ang formula (1) ay ang kilalang "4.44 formula" sa larangan ng transformers at sa buong electrical engineering domain. (Ang resulta ng 2π divided by the square root of 2 ay eksaktong 4.44—mukhang coincidence sa akademiko?)

Bagama't simple ang hitsura nito, napakahalaga ng formula na ito. Ito ay maingat na nag-uugnay ng electricity at magnetism sa pamamagitan ng mathematical expression na kahit isang junior high school student ay makakaintindi. Sa kaliwa ng formula ay ang electrical quantity U, at sa kanan naman ay ang magnetic quantity Bₘ.

Sa katunayan, kahit gaano kumomplikado ang disenyo ng transformer, maaari tayong magsimula sa formula na ito. Halimbawa, transformers na may constant flux voltage regulation, variable flux voltage regulation, at hybrid voltage regulation. Maaari nating sabihin na basta naiintindihan natin ang malalim na connotation ng formula na ito (mahalagang iuunawa nang lubusan), ang electromagnetic design ng anumang transformer ay maaaring ma-manage.

Ito ay kabilang sa mga power transformers na may side-column voltage regulation at multi-body voltage regulation, pati na rin ang mga special transformers tulad ng traction transformers, phase-shifting transformers, rectifier transformers, converter transformers, furnace transformers, test transformers, at adjustable reactors. Hindi labis na sabihin na ang napakasimpleng formula na ito ay buong binuksan ang misteryoso na veil ng transformers. Walang duda, ang formula na ito ay ang gateway para sa atin upang pumasok sa siyentipikong palasyo ng transformers.

Minsan, ang final na derived na mathematical expression ay maaaring mabigo sa pagpapakita ng pisikal na essence. Halimbawa, kapag naiintindihan ang formula (1), mahalagang tandaan na bagama't mula sa mathematical expression na ito, kapag ang power frequency, ang bilang ng turns ng primary winding ng transformer, at ang cross-sectional area ng core ay fixed, ang working magnetic flux density Bₘ ng core ay natutukoy ng external excitation voltage U, ang working magnetic flux density Bₘ ng core ay laging ginagawa ng current at sumusunod sa superposition theorem. Ang konklusyon na ang current ang nag-eexcite ng magnetic field ay laging tama hanggang ngayon.