Cosa causa alte perdite di isteresi nei trasformatori a bassa frequenza

Il motivo per cui la perdita di isteresi è maggiore nei trasformatori a bassa frequenza è principalmente dovuto alle caratteristiche dell'effetto di isteresi stesso, piuttosto che alla saturazione a bassa frequenza. Ecco una spiegazione dettagliata:

Concetto di Base della Perdita di Isteresi

La perdita di isteresi è la perdita di energia che si verifica nel nucleo del trasformatore a causa del ribaltamento dei domini magnetici durante il processo di magnetizzazione. L'entità della perdita di isteresi dipende dall'area del ciclo di isteresi, che rappresenta la curva di magnetizzazione. Un'area maggiore del ciclo di isteresi comporta una perdita di isteresi più elevata.

Ragioni per una Perdita di Isteresi Maggiore a Bassa Frequenza

Area Maggiore del Ciclo di Isteresi:

A bassa frequenza, la frequenza di magnetizzazione è inferiore e i cambiamenti magnetici avvengono più lentamente in ogni ciclo. Ciò significa che i domini magnetici hanno più tempo per ribaltarsi, risultando in un'area maggiore del ciclo di isteresi.

Un'area maggiore del ciclo di isteresi porta direttamente a un aumento della perdita di isteresi.

Aumento della Profondità di Magnetizzazione:

A bassa frequenza, i cambiamenti del campo magnetico avvengono più lentamente, aumentando la profondità di magnetizzazione. Ciò significa che una porzione maggiore del nucleo partecipa al processo di magnetizzazione, aumentando il numero e l'ampiezza dei ribaltamenti dei domini, e quindi aumentando la perdita di isteresi.

Cambiamento Più Lento dell'Intensità Magnetica:

A bassa frequenza, il tasso di cambiamento del campo magnetico è più lento, portando a un cambiamento più lento dell'intensità magnetica. Ciò comporta una maggiore resistenza al ribaltamento dei domini, causando il consumo di più energia per ogni ribaltamento.

Differenza dalla Saturazione a Bassa Frequenza

Saturazione a Bassa Frequenza: La saturazione a bassa frequenza si riferisce alla tendenza per cui la densità del flusso magnetico raggiunge più facilmente livelli di saturazione a bassa frequenza a causa dei cambiamenti più lenti del campo magnetico. In condizioni di saturazione, la permeabilità del nucleo diminuisce e la corrente di magnetizzazione aumenta bruscamente. Tuttavia, ciò influenza principalmente le perdite per correnti indotte, non le perdite di isteresi.

Perdita di Isteresi: La perdita di isteresi è principalmente associata al ribaltamento dei domini magnetici e non a se la densità del flusso magnetico raggiunge o meno la saturazione. Anche in condizioni non saturate, una bassa frequenza può comunque portare a un aumento della perdita di isteresi.

Riepilogo dei Fattori Influenti

• Frequenza di Magnetizzazione: A bassa frequenza, la frequenza di magnetizzazione è inferiore, dando ai domini magnetici più tempo per ribaltarsi, aumentando così l'area del ciclo di isteresi.

• Profondità di Magnetizzazione: A bassa frequenza, la profondità di magnetizzazione aumenta, coinvolgendo una parte maggiore del nucleo nel processo di magnetizzazione.

• Cambiamento dell'Intensità Magnetica: A bassa frequenza, il cambiamento dell'intensità magnetica è più lento, aumentando la resistenza al ribaltamento dei domini e l'energia consumata per ogni ribaltamento.

Conclusione

Il motivo principale per cui la perdita di isteresi è maggiore nei trasformatori a bassa frequenza è l'area maggiore del ciclo di isteresi, che risulta dal tempo maggiore disponibile per il ribaltamento dei domini, dall'aumento della profondità di magnetizzazione e dai cambiamenti più lenti dell'intensità magnetica. Sebbene la saturazione a bassa frequenza possa anche influire sulle prestazioni del trasformatore, essa influenza principalmente le perdite per correnti indotte piuttosto che le perdite di isteresi.