Što uzrokuje visoke gubitke histerese u transformatorima na niskim frekvencijama

Razlog zašto je gubitak histerese veći u transformatorima na niskim frekvencijama uglavnom je posljedica karakteristika samog efekta histerese, a ne niskofrekventne nasitnosti. Evo detaljnijeg objašnjenja:

Osnovni koncept gubitka histerese

Gubitak histerese jest gubitak energije koji se javlja u jezgru transformatora zbog preokretanja magnetskih domena tijekom procesa magnetizacije. Veličina gubitka histerese ovisi o površini petlje histerese, koja predstavlja krivulju magnetizacije. Veća površina petlje histerese rezultira većim gubitkom histerese.

Razlozi za veći gubitak histerese na niskim frekvencijama

Veća površina petlje histerese:

Na niskim frekvencijama, frekvencija magnetizacije je niža, a magnetske promjene unutar svake faze odvijaju se sporije. To znači da magnetske domene imaju više vremena za preokret, što rezultira većom površinom petlje histerese.

Veća površina petlje histerese direktno dovodi do povećanog gubitka histerese.

Povećana dubina magnetizacije:

Na niskim frekvencijama, magnetsko polje se mijenja sporije, povećavajući dubinu magnetizacije. To znači da veći dio jezgra sudjeluje u procesu magnetizacije, povećavajući broj i opseg preokreta domena, te tako povećavajući gubitak histerese.

Sporiji promjena intenziteta magnetskog polja:

Na niskim frekvencijama, brzina promjene magnetskog polja je sporija, što dovodi do sporije promjene intenziteta magnetskog polja. To rezultira većim otporom prema preokretu domena, uzrokujući da svaki preokret potroši više energije.

Razlika od niskofrekventne nasitnosti

Niskofrekventna nasitnost: Niskofrekventna nasitnost odnosi se na tendenciju magnetske gustoće fluksa da lako dostigne razine nasitnosti na niskim frekvencijama zbog sporijih promjena magnetskog polja. U stanju nasitnosti, propusnost jezgra smanjuje se, a struja magnetizacije se izrazito povećava. Međutim, to uglavnom utječe na gubitke vrtloga, a ne na gubitke histerese.

Gubitak histerese: Gubitak histerese uglavnom je povezan s preokretanjem magnetskih domena, a ne s time da li magnetska gustoća fluksa dostiže nasitnost. Čak i u uvjetima bez nasitnosti, niska frekvencija može doveštati do povećanja gubitka histerese.

Sažetak faktora utjecaja

• Frekvencija magnetizacije: Na niskim frekvencijama, frekvencija magnetizacije je niža, dajući magnetskim domenama više vremena za preokret, čime se povećava površina petlje histerese.

• Dubina magnetizacije: Na niskim frekvencijama, dubina magnetizacije se povećava, uključujući veći dio jezgra u proces magnetizacije.

• Promjena intenziteta magnetskog polja: Na niskim frekvencijama, promjena intenziteta magnetskog polja je sporija, povećavajući otpor prema preokretu domena i energiju potrošenu po svakom preokretu.

Zaključak

Glavni razlog za veći gubitak histerese u transformatorima na niskim frekvencijama jest veća površina petlje histerese, koja nastaje kao rezultat većeg vremena dostupnog za preokret domena, povećane dubine magnetizacije i sporijih promjena intenziteta magnetskog polja. Iako niskofrekventna nasitnost također može utjecati na performanse transformatora, ona uglavnom utječe na gubitke vrtloga, a ne na gubitke histerese.