Kaj povzroča visoke histerze izgube v transformatorjih pri nizkih frekvencah?

Glavni razlog, zakaj je pri nizkih frekvencah v transformatorjih višja histerza, je predvsem posledica lastnosti same histerze, namesto nizko-frekvenčne nasititve. Tukaj je podrobno razlaganje:

Osnovni koncept histerzičnih izgub

Histerzične izgube so energijske izgube, ki se pojavijo v jarku transformatorja zaradi preobrata magnetnih domen med procesom magnetizacije. Velikost histerzičnih izgub je odvisna od površine histerzičnega zanke, ki predstavlja krivuljo magnetizacije. Večja površina histerzične zanke pripelje do višjih histerzičnih izgub.

Razlogi za višje histerzične izgube pri nizkih frekvencah

Večja površina histerzične zanke:

Pri nizkih frekvencah je frekvenca magnetizacije nižja in magnetne spremembe se znotraj vsakega cikla dogajajo počasneje. To pomeni, da imajo magnetne domene več časa za preobrat, kar vodi do večje površine histerzične zanke.

Večja površina histerzične zanke neposredno vodi do višjih histerzičnih izgub.

Povečana globina magnetizacije:

Pri nizkih frekvencah se magnetno polje spreminja počasneje, kar poveča globino magnetizacije. To pomeni, da večji del jarka sodeluje v procesu magnetizacije, kar poveča število in obseg preobratov domen in s tem tudi histerzične izgube.

Počasnejše spremembe intenzitete magnetnega polja:

Pri nizkih frekvencah je stopnja spremembe magnetnega polja počasnejša, kar vodi do počasnejših sprememb intenzitete magnetnega polja. To pripelje do večjega upora proti preobratom domen, zaradi česar vsak preobrat potrebuje več energije.

Razlika od nizko-frekvenčne nasititve

Nizko-frekvenčna nasititev: Nizko-frekvenčna nasititev se nanaša na tendenco, da pri nizkih frekvencah zaradi počasnih sprememb magnetnega polja laže doseže nasititvene ravni gibalne gostote. V stanju nasititve permeabilnost jarka pada, medtem ko se tok magnetizacije ostro poveča. Vendar to predvsem vpliva na izgube vrtilnih tokov, ne pa na histerzične izgube.

Histerzične izgube: Histerzične izgube so predvsem povezane z preobratom magnetnih domen in ne s tem, ali doseže gibalna gostota nasititvene ravnice. Tudi v nenasičenih pogojih lahko nizka frekvenca vodi do višjih histerzičnih izgub.

Povzetek dejavnikov vpliva

• Frekvenca magnetizacije: Pri nizkih frekvencah je frekvenca magnetizacije nižja, kar daje magnetnim domenam več časa za preobrat, s tem poveča površino histerzične zanke.

• Globina magnetizacije: Pri nizkih frekvencah se globina magnetizacije poveča, kar vključuje več delov jarka v proces magnetizacije.

• Sprememba intenzitete magnetnega polja: Pri nizkih frekvencah je sprememba intenzitete magnetnega polja počasnejša, kar poveča upor proti preobratom domen in energijo, porabljeno pri vsakem preobratu.

Zaključek

Glavni razlog za višje histerzične izgube v transformatorjih pri nizkih frekvencah je večja površina histerzične zanke, ki je posledica večjega časa, namenjenega preobratu domen, povečane globine magnetizacije in počasnih sprememb intenzitete magnetnega polja. Čeprav lahko nizko-frekvenčna nasititev tudi vpliva na delovanje transformatorja, predvsem vpliva na izgube vrtilnih tokov, ne pa na histerzične izgube.