Funktionsprinzip und Simulationsfall eines Leistungstransformators

Was ist ein Transformator?

Das Netzteildesign ist ein unvermeidbares Thema im aktuellen Hardware-Produktdesign. Im vorherigen Artikel haben wir verschiedene Arten von DCDC-Wandlern besprochen. Heute werden wir uns mit einem weiteren verlustarmen Buck-Boost-System befassen: Transformatoren.

Ein Transformator ist ein elektromagnetischer Bestandteil eines Stromkreises, der zur Änderung der Wechselspannung dient. Es kann durch elektromagnetische Umwandlung eine Wechselspannung in eine andere umwandeln, während die Leistung im Wesentlichen unverändert bleibt.

Anwendung von Transformatoren

Im Stromnetz werden Transformatoren häufig zur Spannungserhöhung oder -senkung eingesetzt. Es kann zur elektrischen Isolierung verwendet werden, wodurch die Systemsicherheit erheblich verbessert und das Risiko eines Stromschlags verringert wird. Durch den Einsatz von Transformatoren wird auch eine Trennung des Erdungssystems erreicht, wodurch Gleichtaktstörungen wirksam unterdrückt werden können. DC-Isolierung zum Schutz empfindlicher Schaltkreise vorhanden; Gleichzeitige Spannungsumwandlung und Impedanzanpassung bei gleichzeitiger Isolierung; Einschränkung des Umfangs der Fehlerausbreitung und Verbesserung der Systemzuverlässigkeit; Verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit, was zur Erfüllung der EMV-Anforderungen beiträgt; Unterstützung mehrerer Wickelanwendungen und Anpassung an komplexe Systemanforderungen; Es kann auch für spezielle Anwendungen wie Signalkopplung, Phasenanpassung und Oberwellenunterdrückung verwendet werden. Diese Vorteile machen Transformatoren zu einer unverzichtbaren Schlüsselkomponente in Bereichen wie Energie, Industrie, Gesundheitswesen und Kommunikation. Sie bieten solide Garantien für die Sicherheit, Effizienz und Zuverlässigkeit moderner elektrischer Systeme und fördern die Entwicklung moderner Energiesysteme erheblich.

Funktionsprinzip des Transformators

Das Funktionsprinzip von Transformatoren basiert auf dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion. Seine elektromagnetische Struktur besteht aus zwei oder mehr Spulen, die um denselben Eisenkern gewickelt sind. In praktischen Strukturen werden Isolationsmaterialien zwischen Wicklungen und zwischen Wicklungen und Eisenkernen sowie zwischen Gehäuse und Kühlsystem verwendet.

Wenn Wechselstrom durch die Primärspule fließt, wird im Eisenkern ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Dieses magnetische Wechselfeld induziert Spannung in der Sekundärspule. Durch Anpassen des Windungsverhältnisses der Primär- und Sekundärspulen können unterschiedliche Ausgangsspannungen erzielt werden. Normalerweise haben Transformatoren mehr als einen Stromkreis, zum Beispiel haben einphasige Transformatoren zwei Stromkreise, während dreiphasige Transformatoren sechs Stromkreise haben.

Die Eisenkerne und Wicklungsmaterialien verschiedener Transformatoren variieren stark. PowerExpert von Julin Technology unterstützt den einfachen und flexiblen kundenspezifischen Transformatorbau. Kundenspezifische Transformatoren können mit Wicklungs-, Kern- oder nichtlinearen Kern- und Wicklungsbindungsgeräten (K_Magnatic) gebaut werden. Der ideale Magnetkern unterstützt die Einstellung der magnetischen Permeabilität, Querschnittsfläche und Länge, während der nichtlineare Magnetkern die Einstellung von Formparametern, der Biegekonstante der magnetischen Domänenwand, dem Hystereseverlustkoeffizienten, der Sättigungsmagnetisierungsintensität und anderen Koeffizienten unterstützt. Der Magnetkern und die Wicklung werden durch Wicklungsbindungsvorrichtungen so eingestellt, dass sie zum selben Transformator gehören.

Erstellen Sie mit der PowerExpert-Software einen einfachen benutzerdefinierten Transformator, bei dem die Wicklung 5 Windungen und 10 Windungen hat, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Führen Sie eine transiente Simulation durch. Die erhaltenen Simulationsergebnisse sind in der folgenden Abbildung dargestellt: