Què provoca que un transformador sigui més sorollós en condicions sense càrrega?

Quan un transformador funciona en condicions de càrrega buida, sovint produeix més soroll que sota càrrega total. La raó principal és que, sense càrrega al voltant secundari, la tensió primària tendeix a ser lleugerament superior a la nominal. Per exemple, mentre que la tensió nominal sol ser típicament de 10 kV, la tensió real en càrrega buida pot arribar a uns 10,5 kV.

Aquesta elevada tensió augmenta la densitat de flux magnètic (B) al nucli. Segons la fórmula:

B = 45 × Et / S
(on Et és el volts per voltà amb disseny, i S és l'àrea transversal del nucli), amb un nombre fix de voltes, una major tensió en càrrega buida incrementa Et, augmentant B més enllà del seu valor de disseny normal.

Una major densitat de flux al nucli intensifica la magnetoestrictió i les vibracions d'histeresis magnètica, el que resulta directament en un soroll audible més fort durant la operació en càrrega buida. Aquest és el principal motiu de l'increment del soroll.

Un efecte secundari és l'augment de la corrent en càrrega buida. Si bé el creixement de la corrent en càrrega buida no provoca principalment el soroll més fort, reflecteix problemes subjacents com la qualitat del material del nucli i la precisió de fabricació. Les fulles d'acer de silici de alta qualitat presenten una pèrdua específica del nucli menor, conduint a corrents en càrrega buida més petites. Al contrari, utilitzar més material de nucli o acer de baixa qualitat (amb pèrdua de nucli més alta i densitat de flux de saturació més baixa) incrementa la corrent en càrrega buida i també pot contribuir, secundàriament, a nivells de soroll més alts degut a una saturació més fàcil.

Altres factors que influeixen en el soroll general del transformador inclouen les mesures d'amortiment de vibracions, la fortalesa de la presa del nucli i si el disseny del nucli induix ressonància mecànica. No obstant això, aquests afecten el rendiment acústic general del transformador, no específicament la diferència de soroll entre càrrega buida i càrrega total.

Nota: Si el transformador emet un so especialment greu o desagradable en condicions de càrrega buida, probablement indica la saturació del nucli. En aquests casos, comproveu si les tensions dels dos voltants secundaris de 12 V són iguals. Si estan desequilibrades, els voltants haurien de ser trencats i rebobinats per assegurar un nombre idèntic de voltes.

Addicionalment, quan es mesura la corrent a través de la resistència Rs, si la forma d'ona mostra un excés de pic en lloc d'un ascens de dents de sega suau, això suggereix que el voltant de 12 V necessita unes poques voltes addicionals.

Si rebobinar el transformador no és pràctic, una alternativa és reduir lleugerament la resistència de R_L per elevar la freqüència d'oscil·lació a uns 5 kHz (nota: probablement un error tipogràfic a l'original—hauria de ser kHz, no Hz). Aquest ajust té un impacte mínim en la majoria de càrregues, però no és adequat per a dispositius sensibles a la freqüència (per exemple, certs rellotges analògics).

Per simplificar el circuit i reduir el cost, aquest disseny de subministrament d'energia omple un regulador de tensió; així, la tensió de sortida disminueix quan la tensió de la bateria baixa.

Rendiment mesurat del prototip:

• Eficiència màxima: 94%

• Tensió de sortida: lleugerament inferior a la meta de 230 VAC, però s'ajusta bé amb la tensió nominal estàndard de Xina de 220 VAC.

Per assolir una sortida veritable de 230 VAC a partir d'una entrada de 13 VDC, o bé:

• Augmenteu la relació de voltes (secundari a primari) del transformador, o

• Substitueixi-lo per un transformador amb una sortida secundària de 230 V i una primària de 11 V.