Princípio de funcionamento e caso de simulação de transformador de potência

O que é um transformador?

O design da fonte de alimentação é um problema inevitável no design atual de produtos de hardware. No artigo anterior, discutimos vários tipos de conversores DCDC. Hoje, exploraremos outro esquema de buck boost de baixas perdas: transformadores.

Um transformador é um componente eletromagnético de um circuito usado para alterar a tensão alternada. Ele pode converter uma tensão CA em outra por meio de conversão eletromagnética, mantendo a energia basicamente inalterada.

Aplicação de Transformadores

No sistema de potência, os transformadores são amplamente utilizados para aumentar ou diminuir a tensão. Pode ser utilizado para isolamento elétrico, melhorando significativamente a segurança do sistema e reduzindo o risco de choque elétrico; O uso de transformadores também consegue a separação do sistema de aterramento, o que pode efetivamente suprimir o ruído de modo comum; Fornecido isolamento DC para proteger circuitos sensíveis; Alcançar simultaneamente conversão de tensão e correspondência de impedância durante o isolamento; Restringir o escopo da propagação de falhas e melhorar a confiabilidade do sistema; Compatibilidade eletromagnética aprimorada, ajudando a atender aos requisitos de EMC; Suporta múltiplas aplicações de enrolamento e adapta-se a requisitos de sistemas complexos; Também pode ser usado para aplicações especiais, como acoplamento de sinal, ajuste de fase e supressão de harmônicos. Estas vantagens tornam os transformadores um componente-chave indispensável em áreas como energia, indústria, saúde e comunicação, fornecendo garantias sólidas para a segurança, eficiência e confiabilidade dos sistemas elétricos modernos e promovendo fortemente o desenvolvimento de sistemas de energia modernos.

Princípio de funcionamento do transformador

O princípio de funcionamento dos transformadores é baseado na lei da indução eletromagnética. Sua estrutura eletromagnética consiste em duas ou mais bobinas enroladas em torno do mesmo núcleo de ferro. Em estruturas práticas, serão utilizados materiais de isolamento entre enrolamentos e entre enrolamentos e núcleos de ferro, bem como entre o invólucro e o sistema de refrigeração.

Quando a corrente CA passa pela bobina primária, um campo magnético alternado é gerado no núcleo de ferro. Este campo magnético alternado induzirá tensão na bobina secundária. Ajustando a relação de espiras das bobinas primária e secundária, diferentes tensões de saída podem ser obtidas. Normalmente, os transformadores possuem mais de um circuito, por exemplo, os transformadores monofásicos possuem dois circuitos, enquanto os transformadores trifásicos possuem seis circuitos.

Os núcleos de ferro e os materiais dos enrolamentos dos diferentes transformadores variam muito. O PowerExpert da Julin Technology oferece suporte à construção de transformadores personalizados simples e flexíveis. Transformadores personalizados podem ser construídos usando dispositivos de enrolamento, núcleo ou núcleo não linear e ligação de enrolamento (K_Magnatic). O núcleo magnético ideal suporta a configuração da permeabilidade magnética, área de seção transversal e comprimento, enquanto o núcleo magnético não linear suporta a configuração de parâmetros de forma, constante de flexão da parede do domínio magnético, coeficiente de perda de histerese, intensidade de magnetização de saturação e outros coeficientes. O núcleo magnético e o enrolamento são configurados para pertencer ao mesmo transformador por meio de dispositivos de ligação de enrolamento.

Construa um transformador personalizado simples usando o software PowerExpert, onde o enrolamento possui 5 voltas e 10 voltas, conforme mostrado na figura a seguir:

Execute a simulação transitória e os resultados da simulação obtidos são mostrados na figura a seguir: