La mayor pérdida en un transformador suele ser la pérdida de cobre, también conocida como pérdida I²R. Este tipo de pérdida ocurre debido a la resistencia de los devanados del transformador al flujo de corriente eléctrica. Cuando la corriente pasa a través de los devanados, la resistencia provoca un calentamiento proporcional al cuadrado de la corriente (I²) multiplicado por la resistencia (R). Las pérdidas de cobre representan una parte importante de las pérdidas totales en un transformador, particularmente en condiciones de carga completa donde el flujo de corriente es mayor.
La pérdida máxima en los transformadores suele ser la pérdida del núcleo, que incluye tanto la pérdida por histéresis como la pérdida por corrientes parásitas. La pérdida de histéresis se produce porque los materiales magnéticos en el núcleo del transformador (típicamente acero al silicio) experimentan una pérdida de energía a medida que se magnetizan y desmagnetizan repetidamente en respuesta a la corriente alterna. La pérdida por corrientes de Foucault, por otro lado, resulta de corrientes inducidas en el material del núcleo debido al cambio del campo magnético. En conjunto, estas pérdidas en el núcleo pueden ser sustanciales, especialmente en transformadores grandes que operan a frecuencias más altas.
Los transformadores experimentan cuatro tipos principales de pérdidas: pérdida de cobre (pérdida I²R), pérdida del núcleo (incluidas pérdidas por histéresis y corrientes parásitas), pérdida por carga parásita y pérdida dieléctrica. La pérdida de cobre ocurre en los devanados debido a la resistencia eléctrica. Las pérdidas del núcleo se refieren a la energía disipada en el material del núcleo debido a histéresis y corrientes parásitas. La pérdida de carga parásita incluye pérdidas en elementos estructurales, flujos de fuga y vibraciones mecánicas. La pérdida dieléctrica implica la disipación de energía en los materiales aislantes utilizados dentro del transformador.
La pérdida total de un transformador abarca todas las pérdidas mencionadas: pérdida de cobre, pérdida del núcleo (histéresis y corrientes parásitas), pérdida por carga parásita y pérdida dieléctrica. Estas pérdidas reducen colectivamente la eficiencia del transformador, ya que parte de la energía eléctrica de entrada se convierte en calor en lugar de transferirse a la carga como energía eléctrica útil. Minimizar estas pérdidas es crucial para mejorar la eficiencia y confiabilidad de las operaciones de los transformadores, especialmente en aplicaciones donde la conservación de energía y la rentabilidad son primordiales.
Generalmente se consideran seis pérdidas en la operación del transformador: pérdida de cobre (I²R), pérdida del núcleo (histéresis y corrientes parásitas), pérdida por carga parásita, pérdida dieléctrica, pérdida con carga y pérdida sin carga. La pérdida de carga se refiere a las pérdidas de cobre y de carga parásita que ocurren bajo condiciones de carga, mientras que la pérdida sin carga comprende las pérdidas del núcleo y de carga parásita cuando el transformador está inactivo pero energizado. Estas pérdidas contribuyen a la ineficiencia general de los transformadores y se gestionan mediante la optimización del diseño, la selección de materiales y estrategias operativas para mejorar el rendimiento y la confiabilidad.
