Hvad forårsager at en transformer er støjere under tomkørsel?

Når en transformator fungerer uden last, producerer den ofte mere støj end under fuld last. Den primære årsag er, at med ingen last på sekundærlindingen, er spændingen på primærlindingen typisk lidt højere end den nominelle. For eksempel, selvom den normale spænding typisk er 10 kV, kan den faktiske spænding uden last nå op på omkring 10,5 kV.

Denne øgede spænding øger magnetfeltstætheden (B) i kerne. Ifølge formlen:

B = 45 × Et / S
(hvor Et er det designede spænding pr. vinding, og S er kernes tværsnitsareal), med et fast antal vindinger, vil en højere spænding uden last øge Et, hvilket fører til en højere B end den normale designværdi.

En højere magnetfeltstæthed i kernen forstærker magnetostruktur og magnetiske hysteresisvibrationer, hvilket direkte resulterer i mere hørlig støj under drift uden last. Dette er den primære årsag til den øgede støj.

En sekundær effekt er stigningen i strømmen uden last. Selvom en øget strøm uden last ikke primært forårsager den højere støj, reflekterer det underliggende problemer som kvaliteten af kernematerialet og produktionspræcision. Højkvalitet siliciumstålplader viser en lavere specifik kernetab, hvilket fører til mindre strøm uden last. Omvendt, ved brug af mere kernemateriale eller lavere kvalitet stål (med højere kernetab og lavere mættelsesmagnetfeltstæthed) øges strømmen uden last og kan også bidrage - sekundært - til højere støjniveauer pga. lettere mætning.

Andre faktorer, der påvirker den samlede støj fra transformatorerne, inkluderer vibrationsdempningsforanstaltninger, kernespanning og om kernedesignet inducerer mekanisk resonans. Disse påvirker dog transformatorens generelle akustiske ydeevne - ikke specifikt forskellen mellem støj under drift uden last og fuld last.

Bemærk: Hvis transformatoren udsender en særligt hård eller ubehagelig lyd under drift uden last, indikerer dette sandsynligvis kernemætning. I sådanne tilfælde, tjek om spændingerne på de to 12 V sekundærlindinger er lige. Hvis de er upålidelige, bør vindingerne fjernes og omdobles for at sikre identiske vindingsantallet.

Yderligere, når strømmen gennem motstand Rs måles, hvis bølgeformen viser topoverskridelse i stedet for en jævn segtandet stigning, indikerer dette, at 12 V windingen har brug for nogle få ekstra vindinger.

Hvis omdobling af transformatoren er upraktisk, er en alternativ løsning at let reducere modstanden af R_L for at hæve oscilleringsfrekvensen til omkring 5 kHz (bemærk: sandsynligvis en fejl i originalteksten - skulle være kHz, ikke Hz). Denne justering har minimal indflydelse på de fleste laster, men er upassende for frekvensfølsomme enheder (f.eks. visse analog ure).

For at forenkle kredsløbet og reducere omkostningerne, udelades en spændingsregulator i denne strømforsyning; derfor falder udgangsspændingen, når batterispændingen falder.

Målte ydeevner for prototypen:

• Maksimal effektivitet: 94%

• Udgangsspænding: lidt lavere end det ønskede 230 VAC, men passer godt med Kinas standardnominaludgang på 220 VAC.

For at opnå en virkelig 230 VAC udgang fra en 13 VDC indgang, enten:

• Øg vindingsforholdet (sekundær-til-primær) af transformator, eller

• Erstat den med en transformator, der er beregnet til 230 V sekundær og 11 V primær.