Magneettisen toroidiytimen tehohäviöiden mittaaminen kalorimetrin avulla

Abstract

Muuntajan magneettisessa ytimessä tapahtuvat tehohäviöt on tärkeää saada mitattua mahdollisimman tarkasti, jotta häviöistä johtuvat kustannukset olisivat minimaaliset ja ytimen materiaali olisi optimaalinen sen sovelluskohteelle. Häviöiden mittaamiseen liittyy kuitenkin paljon epätarkkuutta aiheuttavia tekijöitä, etenkin sähköisillä suureilla mitattaessa. Tämän työn tavoitteena on rakentaa kalorimetriaan perustuvan mittausjärjestelmän prototyyppi, testata sen soveltuvuutta magneettisen ytimen tehohäviömittauksiin sekä arvioda järjestelmän kehitysmahdollisuuksia kaupallisten pienihäviöisten ydinten häviömittauksien kannalta.

Työ jakaantuu kirjallisuustutkimusosaan ja mittausjärjestelmän prototyypin rakentamista ja testaamista käsittelevään osaan. Kirjallisuustutkimusosa esittelee tärkeimmät ilmiöt magneettisissa ytimissä tapahtuvien tehohäviöiden taustalla, yleisimmät tehohäviöiden mittaustavat sekä niiden ongelmia. Rakentamisosa kuvaa työssä käytettävän mittausjärjestelmän suunnittelua ja rakentamista, sekä esittelee mittausjärjestelmän yleistä toimintaa ja sen tärkeimmät komponentit. Lopuksi esitellään mittaustulokset ja johtopäätökset.

Tutkimus osoittaa, että työssä käytettävällä mittausjärjestelmällä on mahdollista päätellä tehohäviöt suuntaa-antavasti sellaisessa mittaustilanteessa, missä käämien lämpenemä ei pääse vaikuttamaan jäähdytysveden lämpötilaan. Tutkimuksessa saatiin selville tehohäviöiden mittaamiseen liittyvät suurimmat ongelmakohdat, joita olivat etenkin kalorimetrin seinien läpi vuotava lämpö sekä veden lämpötilan vaihtelu kalorimetrin jäähdytysveden sisääntulossa ja ulostulossa. Nämä ongelmat rajoittivat mittaustarkkuutta ja mitatattavan tehoalueen laajuutta huomattavasti. Työ kuitenkin täytti tavoitteensa ja osoitti mittausjärjestelmän mahdollisuudet ja suunnan tulevalle kehitystyölle.