Que causa que un transformador sexa máis ruidoso en condicións sen carga?

Cando un transformador está a funcionar en condicións sen carga, adoita producir máis ruido que baixo carga completa. A razón principal é que, sen carga na bobina secundaria, a tensión primaria tende a ser lixeiramente superior ao nominal. Por exemplo, mentres que a tensión nominal é xeralmente de 10 kV, a tensión real sen carga pode chegar arredor dos 10.5 kV.

Esta elevada tensión aumenta a densidade do fluxo magnético (B) no núcleo. Segundo a fórmula:

B = 45 × Et / S
(onde Et é a tensión deseñada por espira, e S é a sección transversal do núcleo), cun número fixo de espiras, unha maior tensión sen carga aumenta Et, polo que B supera o seu valor de deseño normal.

Unha maior densidade de fluxo no núcleo intensifica a magnetorrestrición e as vibracións de histerese magnética, que resultan directamente nun ruido audible máis intenso durante a operación sen carga. Esta é a causa principal do aumento do son.

Un efecto secundario é o aumento da corrente sen carga. Mentres que o aumento da corrente sen carga non causa principalmente o ruido máis intenso, reflicte problemas subxacentes como a calidade do material do núcleo e a precisión da fabricación. As lamas de silicio de alta calidade exhiben unha perda específica do núcleo menor, levando a correntes sen carga menores. Ao contrario, o uso de máis material de núcleo ou acero de menor calidade (con maior perda de núcleo e menor densidade de fluxo de saturación) aumenta a corrente sen carga e tamén pode contribuír, secundariamente, a niveis de ruido máis altos debido á saturación máis fácil.

Outros factores que influen no ruido global do transformador inclúen as medidas de atenuación de vibracións, a estreiteza do aperto do núcleo e se o deseño do núcleo induce resonancia mecánica. No entanto, estes afectan o desempeño acústico xeral do transformador, non a diferenza específica de ruido entre sen carga e con carga completa.

Nota: Se o transformador emite un son especialmente duro ou desagradable en condicións sen carga, é probable que indique saturación do núcleo. Neses casos, comproba se as tensións das dúas bobinas secundarias de 12 V son iguais. Se están desequilibradas, as bobinas deben ser retiradas e reenvolvidas para asegurar un número idéntico de espiras.

Ademais, ao medir a corrente a través do resistor Rs, se a forma de onda mostra un sobrepaso de pico en lugar dunha subida suave en dente de serra, sugire que a bobina de 12 V necesita unhas poucas voltas adicionais.

Se reenvolver o transformador non é práctico, unha alternativa é reducir levemente a resistencia de R_L para aumentar a frecuencia de oscilación a arredor dos 5 kHz (nota: posiblemente un erro tipográfico no orixinal—debería ser kHz, non Hz). Esta axuste ten un impacto mínimo nas cargas mais comúns, pero non é adecuado para dispositivos sensibles á frecuencia (por exemplo, certos reloxos analóxicos).

Para simplificar o circuito e reducir o custo, este deseño de fonte de alimentación omite un regulador de tensión; así, a tensión de saída diminúe á medida que a tensión da batería disminúe.

Rendemento máximo do prototipo:

• Eficacia máxima: 94%

• Tensión de saída: lixeiramente inferior ao obxectivo de 230 VAC, pero alínea ben coa saída nominal estándar de China de 220 VAC.

Para lograr unha verdadeira saída de 230 VAC a partir dunha entrada de 13 VDC, ou:

• Aumentar a relación de espiras (secundaria-a-primaria) do transformador, ou

• Substituílo por un transformador con 230 V secundaria e 11 V primaria.