อะไรทำให้หม้อแปลงมีเสียงดังมากขึ้นในสภาวะไม่มีโหลด

เมื่อหม้อแปลงทำงานในสภาพไม่มีโหลด มักจะสร้างเสียงที่ดังกว่าเมื่อมีโหลดเต็ม สาเหตุหลักคือ เมื่อไม่มีโหลดบนขดลวดรอง แรงดันไฟฟ้าของขดลวดหลักมักจะสูงกว่าค่ากำหนดเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น ขณะที่แรงดันที่กำหนดไว้โดยทั่วไปคือ 10 kV แต่แรงดันจริงในสภาพไม่มีโหลดอาจสูงถึงประมาณ 10.5 kV

แรงดันที่สูงขึ้นทำให้ความหนาแน่นของสนามแม่เหล็ก (B) ในแกนเพิ่มขึ้น ตามสูตร:

B = 45 × Et / S
(โดยที่ Et คือแรงดันที่ออกแบบไว้ต่อวงจร และ S คือพื้นที่ภาคตัดขวางของแกน) ด้วยจำนวนวงจรที่คงที่ แรงดันไม่มีโหลดที่สูงขึ้นจะทำให้ Et เพิ่มขึ้น ทำให้ B สูงเกินค่าที่ออกแบบไว้

ความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กในแกนที่สูงขึ้นทำให้การหดตัวจากแม่เหล็กและการสั่นสะเทือนจากการคลายแม่เหล็กเข้มข้นขึ้น ซึ่งเป็นผลทำให้เสียงที่ได้ยินระหว่างการทำงานในสภาพไม่มีโหลดดังขึ้น นี่คือสาเหตุหลักของการเพิ่มขึ้นของเสียง

ผลกระทบที่สองคือ การเพิ่มขึ้นของกระแสไม่มีโหลด แม้ว่ากระแสไม่มีโหลดที่เพิ่มขึ้นเองไม่ได้เป็นสาเหตุหลักของการเพิ่มขึ้นของเสียง แต่ก็สะท้อนถึงปัญหาที่อยู่เบื้องหลัง เช่น คุณภาพของวัสดุแกนและความแม่นยำในการผลิต แผ่นเหล็กซิลิกอนที่มีคุณภาพสูงแสดงให้เห็นว่ามีการสูญเสียแกนเฉพาะที่ต่ำลง ทำให้กระแสไม่มีโหลดลดลง ตรงกันข้าม การใช้วัสดุแกนมากขึ้นหรือใช้เหล็กเกรดต่ำ (ที่มีการสูญเสียแกนสูงและมีความหนาแน่นสนามแม่เหล็กที่อิ่มตัวต่ำ) จะทำให้กระแสไม่มีโหลดเพิ่มขึ้นและสามารถส่งผลต่อระดับเสียงที่สูงขึ้นเนื่องจากความอิ่มตัวที่เกิดขึ้นได้ง่ายขึ้น

ปัจจัยอื่น ๆ ที่มีผลกระทบต่อเสียงรวมของหม้อแปลงรวมถึงมาตรการลดการสั่นสะเทือน ความแน่นในการยึดแกน และว่าการออกแบบแกนทำให้เกิดการรีโซแนนซ์ทางกลหรือไม่ อย่างไรก็ตาม ปัจจัยเหล่านี้มีผลต่อประสิทธิภาพเสียงโดยรวมของหม้อแปลง ไม่ใช่เฉพาะความแตกต่างระหว่างเสียงในสภาพไม่มีโหลดและมีโหลดเต็ม

หมายเหตุ: หากหม้อแปลงส่งเสียงที่หยาบหรือไม่สบายหูในสภาพไม่มีโหลด นั่นอาจชี้ว่าแกนกำลังอิ่มตัว ในกรณีนี้ควรตรวจสอบว่าแรงดันไฟฟ้าของขดลวดรอง 12 V ทั้งสองขดมีค่าเท่ากันหรือไม่ หากไม่สมดุล ควรนำขดลวดออกและขดใหม่เพื่อให้มีจำนวนวงจรเท่ากัน

นอกจากนี้ ในการวัดกระแสผ่านตัวต้านทาน Rs หากแบบจำลองสัญญาณแสดงส่วนเกินที่ยอดแทนที่จะเป็นการเพิ่มขึ้นแบบโค้งมน นั่นอาจชี้ว่าขดลวด 12 V ต้องการวงจรเพิ่มเติมไม่กี่วงจร

หากการขดใหม่หม้อแปลงไม่เป็นไปได้ ทางเลือกอื่นคือลดความต้านทานของ R_L ลงเล็กน้อยเพื่อเพิ่มความถี่ของการสั่นสะเทือนให้ใกล้เคียง 5 kHz (หมายเหตุ: อาจเป็นความผิดพลาดในต้นฉบับ—ควรเป็น kHz ไม่ใช่ Hz) การปรับเปลี่ยนนี้มีผลกระทบต่อโหลดส่วนใหญ่น้อยมาก แต่ไม่เหมาะสมสำหรับอุปกรณ์ที่ไวต่อความถี่ (เช่น นาฬิกาอะนาล็อกบางชนิด)

เพื่อลดความซับซ้อนของวงจรและลดต้นทุน การออกแบบแหล่งจ่ายไฟนี้ไม่รวมตัวควบคุมแรงดัน ดังนั้น แรงดันเอาต์พุตจะลดลงเมื่อแรงดันแบตเตอรี่ลดลง

ประสิทธิภาพที่วัดได้ของโปรโตไทป์:

• ประสิทธิภาพสูงสุด: 94%

• แรงดันเอาต์พุต: ต่ำกว่าเป้าหมาย 230 VAC เล็กน้อย แต่สอดคล้องกับมาตรฐานแรงดันเอาต์พุต 220 VAC ของประเทศจีน

เพื่อให้ได้แรงดันเอาต์พุตที่แท้จริง 230 VAC จากแรงดันอินพุต 13 VDC สามารถทำได้โดย:

• เพิ่มอัตราส่วนจำนวนวงจร (รองต่อหลัก) ของหม้อแปลง หรือ

• แทนที่ด้วยหม้อแปลงที่มีแรงดันรอง 230 V และแรงดันหลัก 11 V