Co způsobuje vysoké hysteretické ztráty v transformátorech na nízkých frekvencích?

Důvod, proč jsou ztráty zpětného chodu v transformátorech při nízkých frekvencích vyšší, spočívá hlavně v charakteristice samotného efektu zpětného chodu, spíše než v nízkofrekvenčním nasycení. Zde je podrobné vysvětlení:

Základní koncept ztrát zpětného chodu

Ztráty zpětného chodu jsou energie, která se ztrácí v jádře transformátoru během procesu magnetizace kvůli převrácení magnetických domén. Velikost ztrát zpětného chodu závisí na ploše smyčky zpětného chodu, která reprezentuje křivku magnetizace. Větší plocha smyčky zpětného chodu vedou k vyšším ztrátám zpětného chodu.

Důvody vyšších ztrát zpětného chodu při nízkých frekvencích

Větší plocha smyčky zpětného chodu:

Při nízkých frekvencích je frekvence magnetizace nižší a magnetické změny probíhají pomaleji v každém cyklu. To znamená, že magnetické domény mají více času na převrácení, což vede k větší ploše smyčky zpětného chodu.

Větší plocha smyčky zpětného chodu přímo vedou k zvýšeným ztrátám zpětného chodu.

Zvýšená hloubka magnetizace:

Při nízkých frekvencích se magnetické pole mění pomaleji, což zvyšuje hloubku magnetizace. To znamená, že větší část jádra se zapojuje do procesu magnetizace, což zvyšuje počet a rozsah převrácení domén a tedy i ztráty zpětného chodu.

Pomalejší změna magnetické intenzity:

Při nízkých frekvencích je rychlost změny magnetického pole pomalejší, což vede k pomalejší změně magnetické intenzity. To způsobuje větší odpor proti převrácení domén, takže každé převrácení spotřebuje více energie.

Rozdíl od nízkofrekvenčního nasycení

Nízkofrekvenční nasycení: Nízkofrekvenční nasycení označuje tendenci, že hustota magnetického toku snáz dosáhne nasycení při nízkých frekvencích kvůli pomalejšímu měnění magnetického pole. V nasycení klesá průchodivost jádra a magnetizační proud náhle stoupá. Toto však ovlivňuje především ztráty eddy current, ne ztráty zpětného chodu.

Ztráty zpětného chodu: Ztráty zpětného chodu jsou především spojené s převrácením magnetických domén a nezávisí na tom, zda hustota magnetického toku dosáhne nasycení. I v nenasycených podmínkách mohou nízké frekvence vést ke zvýšeným ztrátám zpětného chodu.

Shrnutí faktorů ovlivňujících

• Frekvence magnetizace: Při nízkých frekvencích je frekvence magnetizace nižší, což dává magnetickým doménám více času na převrácení, což zvyšuje plochu smyčky zpětného chodu.

• Hloubka magnetizace: Při nízkých frekvencích se zvyšuje hloubka magnetizace, což zahrnuje více jádra do procesu magnetizace.

• Změna magnetické intenzity: Při nízkých frekvencích je změna magnetické intenzity pomalejší, což zvyšuje odpor proti převrácení domén a energii spotřebovanou při každém převrácení.

Závěr

Hlavní důvod vyšších ztrát zpětného chodu v transformátorech při nízkých frekvencích spočívá v větší ploše smyčky zpětného chodu, která vzniká z důvodu delšího času pro převrácení domén, zvýšené hloubky magnetizace a pomalejší změny magnetické intenzity. Ačkoli nízkofrekvenční nasycení může také ovlivnit výkon transformátoru, ovlivňuje především ztráty eddy current, nikoliv ztráty zpětného chodu.