Was begrenzt die übertragbare Leistung durch einen Transformator?

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Angenommen, es gibt einen Transformator wie im Bild oben. Die angelegte primärseitige Spannung E 1 ist immer AC. Wir entwerfen den Transformator so, dass der Magnetisierungsfluss Φ M sättigt den Kern nicht. Beliebig ICH 2 Strom, der von der Last auf der Sekundärseite gezogen wird, wird erzeugt Φ 2 Fluss im Transformatorkern und ICH 1 Strom auf der Primärseite. Und das ICH 1 Strom erzeugt a Φ 1 Fluss, der gleich sein wird Φ 2 in Betrag und Phase, aber in entgegengesetzte Richtungen. Deshalb, Φ 1 Und Φ 2 heben sich gegenseitig auf, und der Nettofluss im Kern wird immer sein Φ M maximal.

(Das ist, was ich über das Funktionsprinzip von Transformatoren weiß. Bitte korrigieren Sie mich, wenn ich einen Fehler gemacht habe.)

Was begrenzt den praktischen Laststrom in einem solchen System? Nach dem, was ich oben erklärt habe, können wir theoretisch unendlich Strom von der Sekundärseite ziehen, weil Φ 1 Und Φ 2 heben sich immer gegenseitig auf und der Kern wird niemals gesättigt oder übermäßig erhitzt. Ich verstehe, dass die Kupferverluste ein begrenzender Faktor sein werden. Aber meine Frage bezieht sich eher auf die Magnetik des Systems. Gehen Sie also davon aus, dass die Drähte perfekte Leiter sind und die Wechselstromquelle ideal ist.

Welcher physikalische Faktor begrenzt die maximal übertragbare Leistung durch einen solchen Transformator?

Antworten (1)

Es gibt noch andere Dinge zu beachten. Hier ist das Ersatzschaltbild des Transformators: -

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Die zusätzlichen Komponenten, die berücksichtigt werden müssen, sind: -

  • Xp und Xs - dies sind Streuinduktivitäten, und egal wie sehr Sie versuchen, einen perfekten Transformator herzustellen, es wird einen gewissen Fluss in der Primärwicklung geben, der einfach nicht mit den Drähten in der Sekundärwicklung koppelt - dies wird als Induktivität in Reihe dargestellt mit der Primärwicklung und einer Induktivität in Reihe mit der Sekundärwicklung. Diese begrenzen die Strommenge, die von der Sekundärseite entnommen werden kann, und können durch Erhöhen der Primärspannung kompensiert werden, ABER das birgt die Gefahr größerer Sättigungsverluste.
  • Rc ist der Eisenverlust in den Lamellen - der Kern ist leitfähig und ohne Lamellen würde der Kern wie eine kurzgeschlossene Windung wirken, daher werden Lamellen verwendet, und dies reduziert die im Kern zirkulierenden Wirbelströme erheblich, aber es gibt keinen Leistungsverlust aufgrund von Eisen Da es sich um einen perfekten Leiter handelt, erwärmt sich der Kern, und je größer Sie die Primärspannung machen (um Xp und Xs aufzunehmen), desto größer ist die erzeugte Wärme.

Ich sehe beides als limitierende Faktoren für die Kraftübertragung.

Gute Antwort! Vielleicht ergänzen X M ist groß, aber endlich. Ich denke, das kann man auch als Faktor sehen.
@Kurtovic Ich habe Xm nicht ausdrücklich erwähnt, weil das OP in seiner Frage davon wusste ( Φ M ) in seinem Diagramm.
Ahh in Ordnung. Ich hatte meine Gedanken auf das von Ihnen beschriebene elektrische Äquivalent umgestellt und dachte nicht mehr an den Magnetkreis des OP.
Was begrenzt die übertragbare Leistung durch einen Transformator?
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