¿Puede alguien explicar por qué una curva B-H con histéresis no produce una función de transferencia de entrada / salida altamente no lineal para un transformador?

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Vea la imagen adjunta de un bucle de histéresis típico, es claramente altamente no lineal incluso si mantiene la señal lo suficientemente pequeña como para mantenerse fuera de la región de saturación (más allá de los puntos b, e). Entonces, mi pregunta es ¿por qué esto no resulta en una función de transferencia no lineal a través del transformador de primario a secundario? La ley de Ampere dicta que el campo H generado es proporcional a la corriente en el primario, por lo que si tengo una corriente sinusoidal como entrada, la gráfica a continuación sugiere que esto dará como resultado un campo B que es una sinusoide distorsionada (no linealmente) y entonces el voltaje inducido en el secundario será proporcional a dB / dt, por lo que tampoco puede ser una sinusoide, por lo que una sinusoide de entrada no produce una sinusoide de salida y = > El sistema no es lineal. Sin embargo, los transformadores se utilizan habitualmente en aplicaciones como el audio donde la linealidad es crítica. Entonces, parece que, en general, las funciones de transferencia del transformador son lineales, pero no puedo entender cómo manejan esto dado el efecto de histéresis, ¿alguien puede explicar esto?

Gracias,

    
pregunta user261966

3 respuestas

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"el campo H generado es proporcional a la corriente en el primario" ... no, es proporcional a la diferencia entre la corriente primaria y secundaria (escalada por turnos).

Por lo tanto, la no linealidad solo se aplica a la corriente de magnetización. Ahora, si maneja el transformador desde una impedancia de fuente finita, esa corriente no lineal se traduce en una falta de linealidad en el voltaje a través del propio transformador.

Suponga un 10% de no linealidad de la región de la curva B-H que realmente usamos, y la corriente de magnetización es el 10% del total, la no linealidad en la corriente primaria es del 1%.

Además, suponga que la impedancia de la fuente es el 10% de la impedancia de carga (escalada por N ^ 2) y la impedancia primaria en paralelo, de modo que el 10% de la tensión de conducción se desarrolla a través de la corriente primaria total: ese 1% la no linealidad actual da como resultado un 0,1% de no linealidad en el voltaje secundario.

Por lo tanto, una no linealidad B-H del 10% en este ejemplo da como resultado una no linealidad del 0,1% en la función de transferencia. Y para reducirlo aún más, puede reducir la impedancia de origen de los impulsores del transformador.

    
respondido por el Brian Drummond
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si tengo una corriente sinusoidal como entrada

Normalmente, no tiene un primario accionado por corriente, tiene un primario accionado por voltaje y, a medida que la saturación comienza a activarse, obtiene una corriente más alta que para un primario insaturado. Los dos efectos del aumento de la corriente en los picos y la disminución de dB / dt (en los picos) supongo que tenderán a resolverse por sí solos a algo así como a los voltios lineales. Aquí hay una bonita imagen de la web que apoya esta idea general: -

Tengaencuentaquelacorrientenoesmuysinusoidalperoelflujo,apesardequelanolinealidadesaparentementesinusoidal.Estoesloqueel sitio dice: -

  

Cuando un material ferromagnético se acerca a la saturación del flujo magnético,   Niveles desproporcionadamente mayores de fuerza de campo magnético (mmf) son   requerido para entregar aumentos iguales en el flujo del campo magnético ().   Porque mmf es proporcional a la corriente a través de la bobina de magnetización   (mmf = NI, donde "N" es el número de vueltas de cable en la bobina y   "I" es la corriente a través de él), los grandes aumentos de mmf requeridos para   suministrar los aumentos necesarios en los resultados de flujo en grandes aumentos en la bobina   corriente. Así, la corriente de la bobina aumenta dramáticamente en los picos en   Para mantener una forma de onda de flujo que no esté distorsionada, teniendo en cuenta   los semiciclos en forma de campana de la forma de onda actual en el gráfico anterior.

Si observara el circuito equivalente de un transformador, vería que cualquier distorsión en la corriente de magnetización (si los componentes de fuga de entrada son relativamente pequeños y la forma de onda de la tensión de entrada puede mantenerse en forma) no afectará la tensión a través de el transformador ideal: -

I \ $ _ M \ $ es la corriente de magnetización y esta corriente no contribuye a la creación de V \ $ _ S \ $, incluso si está realmente mal formada y con pico. Si Rp y Xp no generan demasiada caída de voltios (lo que reflejaría la horrible forma de Im), creo que la distorsión no será tan mala como crees que podría ser.

    
respondido por el Andy aka
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En comparación con el comportamiento real del transformador, la curva de histéresis típica de un libro de texto es altamente exagerada. Consulte esta página .

Por supuesto, no queremos usar los bits en los extremos donde se está saturando.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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