Vad orsakar att en transformer blir bullrigare under tomgångsförhållanden?

När en transformator fungerar under tomkörningsförhållanden producerar den ofta mer ljud än under full belastning. Det primära skälet är att, utan belastning på sekundärlindningen, tenderar spänningen i primärlindningen att vara något högre än nominellt. Till exempel, medan den angivna spänningen vanligtvis är 10 kV kan den faktiska tomkörningsspänningen nå runt 10,5 kV.

Denna förhöjda spänning ökar magnetflödestätheten (B) i kärnan. Enligt formeln:

B = 45 × Et / S
(där Et är den utformade spänningsomvridningen och S är kärnans tvärsnittsarea), med ett fast antal varv, resulterar en högre tomkörningsspänning i en högre Et, vilket leder till en ökad B över dess normala utformningsvärde.

En högre kärnflödestäthet intensifierar magnetostricering och magnetisk hysteresisvibrationer, vilket direkt resulterar i högre hörbart ljud under tomkörning. Detta är den huvudsakliga orsaken till det ökade ljudet.

Ett sekundärt effekt är ökningen av tomkörningsström. Medan den ökade tomkörningsströmmen själv inte primärt orsakar det högre ljudet, reflekterar den underliggande problem som kärnmaterialens kvalitet och tillverkningsprecision. Högkvalitativa silikonskivor visar lägre specifik kärnförlust, vilket leder till mindre tomkörningsströmmar. Omvänt, genom att använda mer kärnmaterial eller låggradig stål (med högre kärnförlust och lägre mättnadsmagnetflödestäthet) ökar tomkörningsströmmen och kan också bidra—sekundärt—till högre ljudnivåer på grund av lättare mättnad.

Andra faktorer som påverkar transformatorns totala ljudnivå inkluderar vibrationsdämpningsåtgärder, kärnklemningstightness och om kärnutformningen inducerar mekanisk resonans. Dessa påverkar dock transformatorns allmänna akustiska prestanda—inte specifikt skillnaden mellan tomkörning och fullbelastning.

Notera: Om transformatorn ger ifrån sig ett ovanligt hårt eller obehagligt ljud under tomkörningsförhållanden indikerar det troligen kärnmättnad. I sådana fall kontrollera om spänningarna på de två 12 V sekundärlindningarna är lika. Om de är obalanserade bör lindningarna avlägsnas och omlindas för att säkerställa identiska varvtal.

Vidare, när strömmen genom motståndet Rs mäts, anger en vågform med toppöverskridande snarare än en jämn sägeform att 12 V lindningen behöver några ytterligare varv.

Om omlindning av transformatorn är olämpligt, är ett alternativ att lätt reducera resistansen hos R_L för att höja svängningsfrekvensen till runt 5 kHz (notera: troligen en stavfel i originaltexten—skulle vara kHz, inte Hz). Denna justering har minimal påverkan på de flesta belastningar men är olämplig för frekvenskänsliga enheter (t.ex. vissa analoga klockor).

För att förenkla kretsen och minska kostnaden utesluts en spänningsregulator i denna strömförsörjningsutformning; därför minskar utgångsspänningen när batterispänningen sjunker.

Mätt prestanda av prototypen:

• Maximal effektivitet: 94%

• Utgångsspänning: något lägre än målspänningen 230 VAC, men överensstämmer väl med Kinas standardnominalutgång 220 VAC.

För att uppnå en riktig 230 VAC utgång från en 13 VDC inmatning, antingen:

• Öka varvförhållandet (sekundär-till-primär) av transformatorn, eller

• Ersätt den med en transformator dimensionerad för 230 V sekundär och 11 V primär.