Gibt es eine Grenzfrequenz für Transformatoren aufgrund der Zeit, die zum Aufbau des Magnetfelds benötigt wird?

Ich habe mich nur gefragt, ob es eine obere Frequenz gibt, bei der sich ein Feld in einem Transformator nicht vollständig bilden würde und der Ausgang abgeschnitten würde.

Antworten (1)

Ein paar Dinge zu beachten:

  1. Skin-Effekt: Bei sehr hohen Frequenzen werden die Leiter in Ihrem Transformator immer verlustbehafteter (da der Strom letztendlich nur an der Oberfläche fließt, nicht durch den gesamten Leiter).
  2. Kernverluste: Das Kernmaterial im Transformator (notwendig zur Verbesserung der Kopplung) führt zu einigen Verlusten, die typischerweise mit der Frequenz zunehmen (z. B. Wirbelstromverlust). Einige Hochfrequenztransformatoren verwenden Ferrit (ein nichtleitendes ferromagnetisches Material), das versucht, das „Beste aus beiden Welten“ zu bieten.
  3. Bei ausreichend hoher Frequenz haben die Atome im Kern keine Zeit, sich auf das Magnetfeld auszurichten, was bedeutet, dass es bei einem Transformator mit Kern zu einer gewissen Verzögerung beim "Aufbau des Magnetfelds" kommt
  4. In einem Luftkerntransformator gibt es einen Punkt, an dem das Magnetfeld aufgrund von Übertragungseffekten nacheilt (der Strom in der Spule sendet eine elektromagnetische Welle aus). Wenn die Skala des Durchmessers im Vergleich zur (Viertel-)Wellenlänge bei der interessierenden Frequenz groß wird, nimmt die Kopplungseffizienz ab (weil Sie Magnetfelder mit entgegengesetzten Vorzeichen in verschiedenen Teilen des Kerns haben).

Kurz gesagt - ja, Transformatoren "schneiden" bei hohen Frequenzen ab. Es gibt einige Techniken, um den Frequenzbereich zu erweitern - aber Sie müssen darauf achten, eine anständige Signalübertragung und geringe Verluste bei hohen Frequenzen zu erhalten. Diese Vorsichtsmaßnahmen beziehen sich in erster Linie auf die Geometrie, das Kernmaterial und die Wahl des Leiters.

Außerdem ist es eine Induktivität, die die Änderungsrate des Stroms begrenzt.
@JonCuster Wenn Sie einen Strom durch die Sekundärseite leiten, verringert dies die scheinbare Induktivität der Primärseite (weil der Strom in der Sekundärseite der Feldänderung entgegenwirkt und es die Feldänderung ist, die dem Strom in der Primärseite entgegenwirkt). Auf diese Weise unterscheidet sich ein belasteter Transformator von einer "reinen" Induktivität. Im unbelasteten Fall fällt der Strom mit der Frequenz (bei konstanter Spannung), die Änderungsrate des Flusses jedoch nicht - daher bleibt die induzierte Spannung in der Sekundärseite unverändert.
Natürlich kann man auch einen Transformator verwenden, um die Impedanz anzupassen (z. B. Baluns für Antennen). Der tatsächliche Anwendungsfall und die Schaltungsimpedanzen wirken sich aus.
Gibt es eine Grenzfrequenz für Transformatoren aufgrund der Zeit, die zum Aufbau des Magnetfelds benötigt wird?
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