Wat veroorzaakt hoge hystereseverliezen in transformatoren bij lage frequenties

De reden waarom de hysteresisverliezen in transformatoren hoger zijn bij lage frequenties is voornamelijk te wijten aan de karakteristieken van het hysteresiseffect zelf, en niet aan lage-frequentie-verzadiging. Hieronder volgt een gedetailleerde uitleg:

Basisconcept van Hysteresisverlies

Hysteresisverlies is het energieverlies dat optreedt in de kern van de transformator als gevolg van het omslaan van magnetische domeinen tijdens het magnetisatieproces. De grootte van het hysteresisverlies hangt af van de oppervlakte van de hysteresislus, die de magnetisatiecurve voorstelt. Een grotere hysteresislusoppervlakte leidt tot hogere hysteresisverliezen.

Redenen voor Hogere Hysteresisverliezen bij Lage Frequenties

Grotere Hysteresislusoppervlakte:

Bij lage frequenties is de magnetisatiefrequentie lager, en veranderen de magnetische effecten langzamer per cyclus. Dit betekent dat de magnetische domeinen meer tijd hebben om om te slaan, wat resulteert in een grotere hysteresislusoppervlakte.

Een grotere hysteresislusoppervlakte leidt direct tot hogere hysteresisverliezen.

Toegenomen Magnetisatiediepte:

Bij lage frequenties veranderen de magnetische velden langzamer, waardoor de diepte van de magnetisatie toeneemt. Dit betekent dat een groter deel van de kern deelneemt aan het magnetisatieproces, waardoor het aantal en bereik van domeinflips toeneemt, en daarmee ook de hysteresisverliezen.

Langzamere Verandering van Magnetische Intensiteit:

Bij lage frequenties is de snelheid van verandering van het magnetisch veld lager, wat leidt tot een langzamere verandering van de magnetische intensiteit. Dit zorgt voor grotere weerstand tegen domeinflips, waardoor elke flip meer energie consumeert.

Onderscheid met Lage-Frequentieverzadiging

Lage-Frequentieverzadiging: Lage-frequentieverzadiging verwijst naar de neiging dat de magnetische fluxdichtheid bij lage frequenties gemakkelijker verzadigingsniveaus bereikt, door de langzamere veranderingen van het magnetische veld. Bij verzadiging neemt de permeabiliteit van de kern af, en neemt de magnetiseringsstroom sterk toe. Dit beïnvloedt echter voornamelijk de wentelingsverliezen, niet de hysteresisverliezen.

Hysteresisverlies: Hysteresisverlies is voornamelijk verbonden met het omslaan van magnetische domeinen en niet met of de magnetische fluxdichtheid verzadiging bereikt. Zelfs onder onverzadigde omstandigheden kan een lage frequentie nog steeds leiden tot toegenomen hysteresisverliezen.

Samenvatting van Beïnvloedende Factoren

• Magnetisatiefrequentie: Bij lage frequenties is de magnetisatiefrequentie lager, waardoor de magnetische domeinen meer tijd hebben om om te slaan, wat de hysteresislusoppervlakte vergroot.

• Magnetisatiediepte: Bij lage frequenties neemt de magnetisatiediepte toe, waardoor meer van de kern betrokken raakt bij het magnetisatieproces.

• Verandering van Magnetische Intensiteit: Bij lage frequenties is de verandering van de magnetische intensiteit langzamer, waardoor de weerstand tegen domeinflips toeneemt en de energie die per flip wordt verbruikt.

Conclusie

De belangrijkste reden voor hogere hysteresisverliezen in transformatoren bij lage frequenties is de grotere hysteresislusoppervlakte, die ontstaat door de toegenomen tijd voor domeinflips, de toegenomen magnetisatiediepte en de langzamere veranderingen van de magnetische intensiteit. Hoewel lage-frequentieverzadiging ook de prestaties van de transformator kan beïnvloeden, heeft dit voornamelijk invloed op wentelingsverliezen in plaats van hysteresisverliezen.