變壓器是使現(xiàn)代生活成為可能的重要設(shè)備之一，因為它們提供了關(guān)鍵的電力轉(zhuǎn)換功能。它們將交流電壓/電流升高或降低到可用的水平，然后可以將其轉(zhuǎn)換為直流并用于電子設(shè)備供電。但是，這個過程會形成磁滯，變壓器中的磁滯損耗是由于變壓器鐵芯中的磁化飽和而發(fā)生的，當(dāng)磁芯中的磁性材料置于強(qiáng)磁場中時，它們最終會磁飽和，例如交流電流產(chǎn)生的磁場。

磁滯會帶來變壓器中的磁滯損耗。當(dāng)輸入電流來回振蕩時，每個變壓器都會表現(xiàn)出一些滯后損耗，這些損耗表現(xiàn)為較小的失真和輸出功率效率的降低。當(dāng)您需要將電源轉(zhuǎn)換直接放置在您的PCB上，或者您只需要選擇一個變壓器進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換時，請注意您的變壓器中的磁滯損耗。

一、是什么導(dǎo)致變壓器中的磁滯損耗？

每個變壓器都包含一種鐵磁材料作為其核心，所有磁性材料都會在高磁場強(qiáng)度下發(fā)生一些磁飽和。當(dāng)這種情況發(fā)生時，您在磁性材料中感應(yīng)的磁化水平已達(dá)到最大值。一旦發(fā)生飽和，就無法使這種材料具有更大的磁性。結(jié)果就是，即使輸入電流和磁通量繼續(xù)增加，變壓器鐵芯中的感應(yīng)磁化強(qiáng)度也會停止增加。

一旦輸入磁通切換方向，就需要一定量的磁通量來使變壓器鐵芯中的磁化方向切換。這就是遲滯的本質(zhì)；盡管磁場改變了方向，但在磁場超過某個閾值（稱為矯頑力）之前，核心中的磁化（表現(xiàn)在B場中）不會完全降低到零。由于線圈中的電流產(chǎn)生的H場，磁滯對磁芯B場的影響如下圖所示。

H場對核心材料中的磁疇不起作用，但仍然可以方便地將磁場視為經(jīng)歷非保守力，在許多圈子中稱為磁摩擦。與摩擦的類比很恰當(dāng)，因為功率損耗在核心中表現(xiàn)為熱量。實際上，磁場確實會移動核心材料中的磁疇。這會導(dǎo)致在非常高的磁場下運(yùn)行的大型變壓器中出現(xiàn)熟悉的嗡嗡聲和振動。由于色散，磁滯損耗隨頻率的變化而不同，在選擇變壓器時應(yīng)考慮這一點。

二、我們可以減少滯后損耗嗎？

答案是肯定的，通過添加一些組件或調(diào)整幾何形狀不能輕易降低滯后損耗。對于給定的磁芯材料，變壓器磁芯中的磁滯損耗與磁滯窗口中封閉的面積成正比。出于這個原因，使用高磁敏感材料，因為它們往往具有窄磁滯窗口。

除了磁滯損耗之外，每個變壓器都會經(jīng)歷以下?lián)p耗源：

（1）漏損。并非所有的變壓器設(shè)計都是完美的，一些磁場會從變壓器的鐵芯中泄漏出來。這減少了在次級繞組處看到的磁場，因此輸入電流將略微減少。
（2）導(dǎo)體損耗。用于在鐵芯周圍形成繞組的導(dǎo)體（通常是銅）具有一定的導(dǎo)電性，因此繞組中會有一些IR壓降。
（3）渦流損耗。隨著輸入磁通量在時間上連續(xù)切換，在磁芯中感應(yīng)出渦流，從而產(chǎn)生歐姆損耗。這里的解決方案是使用具有更小橫截面積和更高電導(dǎo)率的芯。

高電流系統(tǒng)中的三相電壓波形示例，注意由于滯后引起的失真。

以上就是英銳恩單片機(jī)開發(fā)工程師分享的“變壓器的磁滯損耗及其對交流電路的影響”。英銳恩專注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計與開發(fā)，提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)。