Wat is het grootste verlies in een transformator?

Het grootste verlies in een transformator is doorgaans het koperverlies, ook wel I²R-verlies genoemd. Dit type verlies treedt op als gevolg van de weerstand van de transformatorwikkelingen tegen de stroom van elektrische stroom. Wanneer stroom door de wikkelingen gaat, veroorzaakt weerstand verwarming evenredig met het kwadraat van de stroom (I²) vermenigvuldigd met de weerstand (R). Koperverlies is verantwoordelijk voor een aanzienlijk deel van de totale verliezen in een transformator, vooral onder vollastomstandigheden waarbij de stroom het hoogst is.

Het verlies dat bij transformatoren maximaal is, is vaak het kernverlies, dat zowel hysteresisverlies als wervelstroomverlies omvat. Hysteresisverlies treedt op omdat de magnetische materialen in de transformatorkern (meestal siliciumstaal) energie verliezen omdat ze herhaaldelijk magnetiseren en demagnetiseren als reactie op de wisselstroom. Wervelstroomverlies daarentegen is het gevolg van stromen die in het kernmateriaal worden geïnduceerd als gevolg van het veranderende magnetische veld. Samen kunnen deze kernverliezen aanzienlijk zijn, vooral bij grote transformatoren die op hogere frequenties werken.

Transformatoren ervaren vier hoofdtypen verliezen: koperverlies (I²R-verlies), kernverlies (inclusief hysteresis- en wervelstroomverliezen), strooibelastingsverlies en diëlektrisch verlies. Koperverlies treedt op in de wikkelingen als gevolg van elektrische weerstand. Kernverliezen hebben betrekking op energie die in het kernmateriaal wordt gedissipeerd als gevolg van hysteresis en wervelstromen. Verdwaalde belastingsverliezen omvatten verliezen in structurele elementen, lekstromen en mechanische trillingen. Diëlektrisch verlies omvat energiedissipatie in de isolatiematerialen die in de transformator worden gebruikt.

Het totale verlies van een transformator omvat alle genoemde verliezen: koperverlies, kernverlies (hysteresis en wervelstroom), strooiverlies en diëlektrisch verlies. Deze verliezen verminderen gezamenlijk de efficiëntie van de transformator, omdat een deel van de ingevoerde elektrische energie wordt omgezet in warmte in plaats van als nuttig elektrisch vermogen naar de belasting te worden overgedragen. Het minimaliseren van deze verliezen is van cruciaal belang voor het verbeteren van de efficiëntie en betrouwbaarheid van transformatoroperaties, vooral in toepassingen waar energiebesparing en kosteneffectiviteit voorop staan.

Er wordt doorgaans rekening gehouden met zes verliezen bij het gebruik van een transformator: koperverlies (I²R), kernverlies (hysteresis en wervelstroom), strooibelastingsverlies, diëlektrisch verlies, belastingsverlies en nullastverlies. Belastingsverlies verwijst naar de koper- en zwerfbelastingverliezen die optreden onder belastingsomstandigheden, terwijl nullastverlies kern- en zwerfbelastingverliezen omvat wanneer de transformator inactief maar bekrachtigd is. Deze verliezen dragen bij aan de algehele inefficiëntie van transformatoren en worden beheerd door ontwerpoptimalisatie, materiaalkeuze en operationele strategieën om de prestaties en betrouwbaarheid te verbeteren.