Các biến áp hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng điện từ, bao gồm hai hoặc nhiều cuộn dây và một lõi sắt (hoặc không khí).nó tạo ra một từ trường khác nhau. Trường này tạo ra lực điện động trong cuộn phụ theo định luật cuộn của Faraday. Chuyển đổi điện áp xảy ra thông qua điều chỉnh tỷ lệ quay cuộn.

Luật Faraday nói rằng lực điện động được kích thích trong một mạch kín bằng tốc độ âm của sự thay đổi luồng từ thông qua mạch:

ε = -N dΦ/dt

Trong đó ε đại diện cho lực điện động được kích thích, N biểu thị xoay cuộn và Φ biểu thị luồng từ.

• Vòng tròn:Các cuộn dây cách nhiệt tạo ra và nhận lực điện động, bao gồm các mạch chính (input) và thứ cấp (output).
• Trọng tâm:Vật liệu thông thấm cao hướng dẫn luồng từ để tăng hiệu quả nối và giảm thiểu mất năng lượng.
• Khép kín:Vật liệu điện môi ngăn chặn mạch ngắn và dòng rò rỉ.
• Khung:Nhà bảo vệ cung cấp hỗ trợ cơ học và tiêu tan nhiệt.

Các lõi biến áp phục vụ ba mục đích cơ bản:

1. Hướng dẫn lưu lượng từ tính:Vật liệu thông thấm cao tập trung luồng thông qua cuộn dây, cải thiện hiệu quả nối.
2. Hỗ trợ cuộn:Cung cấp tính toàn vẹn cấu trúc để ngăn ngừa biến dạng cuộn dây.
3. Giảm tổn thất:Thiết kế và vật liệu lõi tối ưu giảm thiểu dòng xoáy và tổn thất hysteresis, tăng hiệu quả.

Có ba loại lõi chính dựa trên thành phần vật liệu:

Chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống điện, chúng sử dụng các lớp thép silic mỏng.

• Tính thấm từ cao để hướng dẫn luồng hiệu quả
• Tỷ lệ áp lực thấp làm giảm tổn thất hysteresis
• Tăng sức đề kháng giảm thiểu dòng xoáy

Bảng thép cách nhiệt được xếp chồng lên nhau để giảm thêm tổn thất dòng xoáy bằng cách hạn chế các tuyến lưu thông.

• Hiệu suất cao (thường là 95-99%)
• Công suất xử lý năng lượng lớn (phạm vi megawatt)
• Sản xuất hiệu quả về chi phí

• Kích thước vật lý lớn
• Trọng lượng đáng kể
• Hiệu suất tần số cao kém

Hệ thống truyền tải và phân phối điện bao gồm:

• Các nhà máy sản xuất điện (tăng điện áp)
• Các trạm phụ (giảm điện áp)
• Thiết bị công nghiệp nặng

Những loại này thiếu vật liệu từ sắt, chỉ dựa vào nối từ xoắn.

• Độ cách điện cao hơn
• Mất giá trị cơ bản không đáng kể
• Xây dựng nhẹ
• Phản ứng tần số cao tuyệt vời

• Hiệu suất giảm từ nối thấp hơn
• Công suất năng lượng hạn chế
• Sự nhạy cảm với sự can thiệp từ bên ngoài

Ứng dụng đặc biệt đòi hỏi:

• Phù hợp trở kháng mạch RF
• Phân biệt tín hiệu thiết bị âm thanh
• Thiết bị cảm biến từ trường

Chúng sử dụng vật liệu ferrite gốm (các hợp chất oxit sắt với niken, mangan hoặc kẽm).

• Độ thấm cao với độ ổn định tần số
• Chống cực cao
• Mất tần số cao thấp
• Hình dạng sản xuất đa năng

• Kích thước nhỏ
• Khối lượng giảm
• Hoạt động tần số cao cao hơn
• Hiệu suất tần số cao tốt

• mật độ lưu lượng bão hòa thấp hơn
• Hiệu suất nhạy cảm với nhiệt độ
• Chi phí vật liệu cao hơn

Hệ thống điện tử và truyền thông bao gồm:

• Các nguồn điện chuyển đổi chế độ
• Phân biệt tín hiệu thiết bị điện tử
• Ứng dụng chống nhiễu RF
• Máy biến tần số cao

Việc lựa chọn cốt lõi bao gồm đánh giá:

• Yêu cầu ứng dụng:Hệ thống điện ưu tiên hiệu quả và dung lượng, trong khi điện tử nhấn mạnh kích thước và phản ứng tần số.
• Tần số hoạt động:Các lõi mảng phù hợp với tần số điện (50/60Hz), ferrit vượt trội ở kHz-MHz và các lõi không khí xử lý tần số cao nhất.
• Mục tiêu hiệu quả:Các ứng dụng quan trọng về năng lượng đòi hỏi các vật liệu mất mát thấp.
• Những hạn chế về thể chất:Các thiết bị di động cần thiết kế nhỏ gọn, nhẹ.
• Các cân nhắc về nhiệt:Tính chất vật liệu phải ổn định trong nhiệt độ hoạt động.
• Yêu cầu EMC:Một số ứng dụng cần giảm thiểu sự can thiệp từ điện.

Các xu hướng mới nổi bao gồm:

• Vật liệu tiên tiến:Các hợp kim nano tinh thể và vô hình có tính từ tính vượt trội.
• Thiết kế tối ưu hóa:Mô hình hóa tính toán để tăng cường kết nối từ tính và giảm tổn thất.
• Tích hợp thông minh:Các cảm biến nhúng để giám sát hiệu suất thời gian thực.
• Thiết kế nhỏ:Các lõi nhỏ gọn cho thiết bị điện tử di động.
• Chuyển đổi tần số cao:Các lõi hỗ trợ các tần số chuyển đổi điện tử công suất.

Các lõi biến áp về cơ bản quyết định hiệu suất thiết bị qua các thông số hiệu quả, kích thước, trọng lượng và chi phí.Lựa chọn tối ưu đòi hỏi phải phân tích cẩn thận các yêu cầu hoạt động và điều kiện môi trườngTiếp tục vật liệu và thiết kế đổi mới hứa hẹn tăng hiệu suất để đáp ứng phát triển điện và hệ thống điện tử nhu cầu.