Welke verschijnselen veroorzaakt kernverzadiging in een invertertransformator?

Verschijnselen veroorzaakt door kernverzadiging in een Omvormer Transformator

Kernverzadiging verwijst naar het fenomeen waarbij de magnetische fluxdichtheid van het kernmateriaal zijn limiet bereikt en de flux niet langer lineair kan worden verhoogd. Bij invertertransformatoren kan kernverzadiging leiden tot een reeks ernstige elektrische fouten en prestatieverlies:

Vervorming en jitter van de spanningsgolfvorm

Spanningsjitter: kernverzadiging veroorzaakt een scherpe afname van de impedantie van de kern ten opzichte van het externe magnetische veld, wat resulteert in een aanzienlijke vervorming van de primaire spanning. De golfvorm van de uitgangsspanning zal veranderen van een ideale sinusgolf of blokgolf naar een vervormde golfvorm met "onderbroken lijnen" of "spiks". Dit fenomeen wordt gewoonlijk "spanningsjitter" of "spanningsbounce" genoemd. In ernstige gevallen kan dit ervoor zorgen dat de uitgangsspanning van de omvormer het veilige bereik overschrijdt.

Verhoogde stroompieken en ruis

Stroompieken en pieken in de magnetische verzadigingsstroom: Nadat de kern het verzadigingsgebied is binnengegaan, kan de geïnduceerde elektromotorische kracht de stroomtoename niet effectief beperken, wat resulteert in pieken in de excitatiestroomgolfvorm. Deze stroomvervorming verhoogt niet alleen de elektromagnetische interferentie (EMI) van het systeem, maar kan ook schakelapparatuur beschadigen als gevolg van overmatige stroom.

Magnetisme bias en efficiëntie nemen af

Magnetische fluxasymmetrie veroorzaakt door magnetisme-bias: In een convertorstructuur met volledige brug gaat kernverzadiging vaak gepaard met magnetisme-bias (magnetisme-bias verwijst naar de verschuiving van het middelpunt van de werkhysteresislus van de kern). Magnetisme-bias leidt tot inconsistente positieve en negatieve pulsspanningsbreedtes, waardoor de niet-lineaire vervorming van de kern verder wordt verergerd. Zonder effectieve antimagnetismemaatregelen (zoals een seriecondensator aan de primaire zijde) zal de kern niet in elke cyclus kunnen herstellen naar de oorspronkelijke fluxtoestand, wat resulteert in een scherpe daling van de efficiëntie.

Apparatuurstoringen en overspanningsrisico

Overspanningsrisico: Wanneer de kern verzadigd is, neemt de geïnduceerde elektromotorische kracht aan de primaire zijde aanzienlijk af, terwijl de inductie aan de secundaire zijde relatief constant blijft, wat mogelijk extreem hoge spanningspieken veroorzaakt op het moment van uitschakelen. Dergelijke overspanningspieken kunnen de isolatielaag binnendringen, de transformator zelf beschadigen en zelfs leiden tot catastrofale storingen van het gehele omvormersysteem.