Что вызывает увеличение шума трансформатора в условиях холостого хода?

Когда трансформатор работает без нагрузки, он часто производит больше шума, чем при полной нагрузке. Основная причина заключается в том, что при отсутствии нагрузки на вторичную обмотку напряжение на первичной обмотке обычно немного выше номинального. Например, при номинальном напряжении 10 кВ фактическое напряжение без нагрузки может достигать около 10,5 кВ.

Это повышенное напряжение увеличивает магнитную индукцию (B) в сердечнике. Согласно формуле:

B = 45 × Et / S
(где Et — расчетное напряжение на виток, а S — площадь поперечного сечения сердечника), при фиксированном количестве витков более высокое напряжение без нагрузки увеличивает Et, тем самым повышая B выше его нормального проектного значения.

Более высокая плотность магнитного потока усиливает магнитострикцию и магнитные гистерезисные вибрации, что напрямую приводит к увеличению слышимого шума при работе без нагрузки. Это основная причина увеличения звука.

Вторичный эффект — это увеличение тока без нагрузки. Хотя само по себе увеличение тока без нагрузки не является основной причиной более громкого шума, оно отражает проблемы, такие как качество материала сердечника и точность изготовления. Высококачественные листы из кремниевой стали имеют меньшие потери в сердечнике, что приводит к уменьшению тока без нагрузки. Напротив, использование большего количества материала сердечника или стали низкого качества (с более высокими потерями в сердечнике и более низкой плотностью насыщения) увеличивает ток без нагрузки и также может вторично способствовать повышению уровня шума из-за легкости насыщения.

Другие факторы, влияющие на общий шум трансформатора, включают меры по демпфированию вибраций, степень затяжки сердечника и то, вызывает ли конструкция сердечника механический резонанс. Однако эти факторы влияют на общую акустическую производительность трансформатора, а не на специфическую разницу между шумом без нагрузки и при полной нагрузке.

Примечание: Если трансформатор издает необычно резкий или неприятный звук при работе без нагрузки, это, вероятно, указывает на насыщение сердечника. В таких случаях проверьте, равны ли напряжения двух вторичных обмоток по 12 В. Если они не сбалансированы, обмотки следует удалить и перемотать, чтобы обеспечить одинаковое количество витков.

Кроме того, при измерении тока через резистор Rs, если форма сигнала показывает перекрытие пика вместо плавного пилообразного подъема, это свидетельствует о том, что обмотке 12 В необходимо добавить несколько дополнительных витков.

Если перемотка трансформатора невозможна, альтернативой может быть небольшое уменьшение сопротивления R_L для повышения частоты колебаний до примерно 5 кГц (примечание: вероятно, опечатка в оригинале — должно быть кГц, а не Гц). Это изменение имеет минимальное влияние на большинство нагрузок, но не подходит для устройств, чувствительных к частоте (например, некоторых аналоговых часов).

Для упрощения схемы и снижения стоимости в этом источнике питания отсутствует стабилизатор напряжения, поэтому выходное напряжение снижается по мере уменьшения напряжения батареи.

Измеренные характеристики прототипа:

• Максимальный КПД: 94%

• Выходное напряжение: немного ниже целевого 230 В переменного тока, но хорошо соответствует стандартному номинальному выходу в Китае, который составляет 220 В переменного тока.

Чтобы достичь истинного выхода 230 В переменного тока от входа 13 В постоянного тока, можно:

• Увеличить коэффициент трансформации (вторичная к первичной) трансформатора, или

• Заменить его трансформатором, рассчитанным на 230 В вторичной обмотки и 11 В первичной обмотки.