Resumo
O circuito equivalente é uma parte importante da simulação do transformador, este artigo descreve brevemente o impacto dos parâmetros relevantes no circuito equivalente.
Palavras-chave: circuito equivalente
Citação
Nós assumimos que o transformador é perfeito, então queremos obter um transformador ideal é assumido:
(1) O material do núcleo possui uma permeabilidade suficientemente alta e assume-se que é infinitamente grande (permeabilidade magnética μ => ∞)
(2) A corrente de magnetização do núcleo é pequena o suficiente e é considerada a aproximação 0. (Relutância R => 0)
(3) A perda no núcleo de ferro é insignificante.
(4) Todos os fluxos estão perfeitamente acoplados entre os enrolamentos sem perda de fluxo magnético (fator de acoplamento k = 1)
(5) A capacitância da bobina é pequena o suficiente para ser ignorada.
Claro, um verdadeiro transformador não tem esses pressupostos. Embora um transformador bem projetado esteja intimamente relacionado à sua corrente nominal e à freqüência de operação. Na seção a seguir, estudaremos um circuito equivalente de transformador que inclui um transformador ideal O efeito de todos os parâmetros reais Esses fatores não ideais desempenham um papel importante na determinação da conversão real de um transformador.
Limite a permeabilidade
Se a permeabilidade μ for finita, a relutância R não é zero, e a corrente de magnetização do núcleo de ferro fluirá e manterá o fluxo do núcleo de ferro. De acordo com a fórmula relacionada à relutância, apresentamos: i1 = φR / N1 + i2N2 / N1 = im + i2 / n.
A corrente é a corrente de magnetização, i1 é a corrente de entrada, i2 é a corrente de saída, φ é o fluxo magnético, R é a relutância e N1 e N2 são o número de voltas de entrada e saída. Na fase atual da bobina primária, Enrolamentos primários em paralelo, podem representar a corrente adicional no circuito equivalente mostrado na Figura 1:
A imagem vem do interior do Sunlord
Perda do núcleo
Perda de histerese
A curva B / H do loop de histerese explica a relação de histerese e a perda relacionada à histerese de um núcleo magnetizado periodicamente B e H. É mostrado pela curva que é proporcional à área da vedação e que a área da própria curva é proporcional à freqüência No entanto, se for uma freqüência constante, a perda de histerese pode ser deduzida da equação de STEINMETZ: ph = kh × Bmax1.6.
Aqui, Ph é a perda de histerese, B é a densidade do fluxo magnético, H é a força do campo magnético e Kh é a constante do material.
2. Perda de sobrecorrente
A lei de Faraday significa que uma perda de sobrecorrente é gerada em torno do caminho do fluxo, criando assim uma corrente de loop no material do núcleo. A resistência definida do núcleo resulta em perda de perda de energia com perda proporcional ao quadrado da freqüência. No entanto, f e distribuição de fluxo uniforme (duas aproximações máximas) pe = ke × Bmax2, onde pe é a perda de sobrecorrente, ke é a constante do material.
Resistência à perda de 3 núcleos
A combinação de histerese e perda de sobrecorrente resulta em uma efetiva aproximação das perdas do núcleo.
Pe = ke × Bmax2 + kh × Bmax1.6 ≒ α × φmax2 E o fluxo magnético φmax é proporcional à tensão V1max, α é um fator. Portanto: Pe => V12max, V1 é a tensão de entrada.
Embora esta seja uma aproximação bastante aproximada, isso nos permite simular a perda do núcleo como um RC de resistência paralela no enrolamento primário, como mostrado na Figura 2.
A imagem vem do interior do Sunlord
Para reduzir as perdas do núcleo, usamos materiais de alta impedância (como materiais de ferrite) ou usamos um tipo de construção do núcleo que pode resistir ao fluxo de corrente excessiva.
Resistência da bobina
O fio que normalmente é usado para enrolar uma bobina de transformador será um resistor de valor não-zero. Ocorrerão perdas de Ohm em cada enrolamento. Esse efeito, incluído em um circuito equivalente simples, requer um resistor série a ser adicionado a Em cada bobina.
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Para reduzir a perda da bobina, arrisca-se o uso de um fio de raio grande ou reduz o número de voltas. Rp, Rs usado para indicar a resistência primária do enrolamento.
Fluxo de vazamento
Devido ao transformador e outras bobinas de acoplamento, a influência do campo magnético gerado pela segunda ou outras bobinas sobre o primário também deve ser levada em consideração. A indutância causada pelo efeito do acoplamento de fluxo entre as duas bobinas é chamada de indutância mútua.
Nós assumimos que o núcleo em torno dos dois conjuntos de bobinas no caso. Em circunstâncias normais, os dois lados do fluxo da bobina não são exatamente os mesmos, como existe algum fluxo de vazamento, como mostrado na Figura 4:
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Da lei de Ampere, chegamos a:
φ12 = a (N1i1 + N2i2) φ11 = b N1i1φ22 = c N2i2, onde φ é o fluxo magnético, N é o número de voltas, e i é a corrente, onde a, b e c são usados para representar as constantes proporcionais reais.
Da lei de Faraday, aprendemos:
V1 = N1 × d / dt × (φ11 + φ12) e V2 = N2 × d / dt × (φ22 + φ12)
V1 = 'N12 (a + b) × di1 / dt' + N1N2a × di2 / dt e V2 = 'N22 (a + c) × di2 / dt' + N1N2a × di1 / dt
Desenho:
A indutância primária do enrolamento primário pode ser expressa como: Llp = N12 (a + b) e Lls = N22 (a + c)
A imagem vem do interior do Sunlord
Considere primeiro a bobina primária, onde a, b e c indicam as constantes proporcionais reais. O termo aN12 é considerado a autoindutância ideal da bobina ignorando o fluxo de vazamento. BN12 representa o efeito do fluxo de vazamento (por exemplo, 'indutância de vazamento Portanto, para incluir o efeito da indutância de vazamento no circuito equivalente, podemos adicionar um indutor em série com uma bobina ideal, que também se aplica ao enrolamento secundário como mostrado na Figura 5. Fatores que afetam a magnitude da indutância de vazamento incluem enrolamento Linha de habilidades e geometria do núcleo.
Capacidade de distribuição
De acordo com a estrutura dos enrolamentos do transformador, existe uma capacitância distribuída entre as camadas quando a energia está ligada. O tamanho do capacitor depende principalmente da geometria do enrolamento, da constante dielétrica do material do núcleo e de outros materiais de embalagem (como materiais epóxi utilizados na embalagem do produto ou Fita de PTFE isolada entre bobinas).
O segundo efeito do capacitor é devido ao número de voltas na bobina e à capacitância entre as voltas adjacentes, embora este efeito seja pequeno (e, portanto, a capacitância completa é subtraída) quando a capacitância entre as bobinas em série é menor que em paralelo. Para simular isso A capacitância de enrolamento distribuído nos permite carregar uma capacitância agrupada através de cada conjunto de bobinas ideais em um circuito equivalente de transformador como mostrado na Figura 6. As distribuições CDP e CDS na figura representam a capacitância de enrolamento distribuído primário.
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Capacidade de enrolamento
Dependendo da estrutura do transformador, a capacitância entre os enrolamentos (CWW na Figura 7) é gerada adjacente entre si entre os dois enrolamentos. O tamanho desse capacitor depende principalmente da geometria do enrolamento, da constante dielétrica do material do núcleo do transformador e de outros materiais de embalagem Esta capacitância tende a ser pequena em comparação com a capacitância distribuida do transformador, e seu efeito só pode ser visto em transformadores superiores do que a maior freqüência de corte (veja a explicação posterior da resposta de freqüência do transformador).
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Conclusão
Em conjunto com todas as não-ideias descritas acima, obtemos o circuito transformador equivalente geral da Figura 8.
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Símbolo Descrição:
V1, V2 que a tensão de entrada e saída;
N representa o número de voltas;
Cww disse a capacitância entre os enrolamentos;
CDP, CDS representa a distribuição primária da capacitância de enrolamento;
Rp, Rs representa a resistência primária do enrolamento;
Rc representa a resistência paralela na bobina primária;
Lm representa a indutância primária.