Hva forårsaker høye hysteresetap i transformatorer ved lave frekvenser

Grunnet egenskapene ved hysteresiseffekten selv, snarere enn lavfrekvenssaturasjon, er hysteresistapet i transformatorer høyere ved lave frekvenser. Her følger en detaljert forklaring:

Grunnleggende Begrep om Hysteresistap

Hysteresistap er energitapet som oppstår i transformatorkjernen på grunn av flipping av magnetiske domener under magnetiseringsprosessen. Størrelsen på hysteresistapet avhenger av arealet av hysteresisløkka, som representerer magnetiseringskurven. Et større areal av hysteresisløkken fører til høyere hysteresistap.

Årsaker til Høyere Hysteresistap ved Lave Frekvenser

Større Areal av Hysteresisløkka:

Ved lave frekvenser er magnetiseringsfrekvensen lavere, og magnetiske endringer skjer mer sakte i hver syklus. Dette betyr at magnetiske domener har mer tid til å flippe, noe som fører til et større areal av hysteresisløkka.

Et større areal av hysteresisløkka fører direkte til økt hysteresistap.

Økt Magnetiseringsdybde:

Ved lave frekvenser endres det magnetiske feltet mer sakte, noe som øker dybden av magnetisering. Dette betyr at en større del av kjernen deltar i magnetiseringsprosessen, øker antallet og rekkevidden av domeneflipp, og dermed øker hysteresistapet.

Saktere Endring av Magnetisk Intensitet:

Ved lave frekvenser er endringssnittet av det magnetiske feltet saktere, noe som fører til en saktere endring av magnetisk intensitet. Dette resulterer i større motstand mot domeneflipp, slik at hver flip forbruker mer energi.

Forskjell fra Lavfrekvenssaturasjon

Lavfrekvenssaturasjon: Lavfrekvenssaturasjon refererer til tendensen for magnetisk flyttdensitet til lettere å nå saturasjonsnivåer ved lave frekvenser på grunn av den saktere endringen av det magnetiske feltet. I saturasjon minsker kjernens permeabilitet, og magnetiseringsstrømmen øker skarpt. Dette påvirker imidlertid hovedsakelig virvlingstap, ikke hysteresistap.

Hysteresistap: Hysteresistap er hovedsakelig knyttet til flipping av magnetiske domener, og ikke til om magnetisk flyttdensitet når saturasjon. Selv i usaturerte forhold kan lav frekvens fremdeles føre til økt hysteresistap.

Oppsummering av Påvirkende Faktorer

• Magnetiseringsfrekvens: Ved lave frekvenser er magnetiseringsfrekvensen lavere, noe som gir magnetiske domener mer tid til å flippe, og dermed øker arealet av hysteresisløkka.

• Magnetiseringsdybde: Ved lave frekvenser øker magnetiseringsdybden, og involverer mer av kjernen i magnetiseringsprosessen.

• Endring av Magnetisk Intensitet: Ved lave frekvenser er endringen av magnetisk intensitet saktere, noe som øker motstanden mot domeneflipp og energien forbrukt per flip.

Konklusjon

Den primære årsaken til høyere hysteresistap i transformatorer ved lave frekvenser er det større arealet av hysteresisløkka, som resulterer fra den økte tiden tilgjengelig for domeneflipp, økt magnetiseringsdybde, og saktere endringer i magnetisk intensitet. Mens lavfrekvenssaturasjon også kan påvirke transformatorytelsen, påvirker den hovedsakelig virvlingstap snarere enn hysteresistap.