Jaka jest największa strata w transformatorze?

Największą stratą w transformatorze jest zazwyczaj strata miedzi, znana również jako strata I²R. Ten rodzaj strat powstaje na skutek oporu uzwojeń transformatora na przepływ prądu elektrycznego. Gdy prąd przepływa przez uzwojenia, rezystancja powoduje nagrzewanie się proporcjonalnie do kwadratu prądu (I²) pomnożonego przez rezystancję (R). Straty w miedzi stanowią znaczną część całkowitych strat w transformatorze, szczególnie w warunkach pełnego obciążenia, gdzie przepływ prądu jest najwyższy.

Maksymalna strata w transformatorach jest często stratą w rdzeniu, która obejmuje zarówno utratę histerezy, jak i stratę prądu wirowego. Strata histerezy występuje, ponieważ materiały magnetyczne w rdzeniu transformatora (zwykle stal krzemowa) doświadczają utraty energii w wyniku wielokrotnego magnesowania i rozmagnesowywania w odpowiedzi na prąd przemienny. Z drugiej strony, straty prądu wirowego wynikają z prądów indukowanych w materiale rdzenia w wyniku zmieniającego się pola magnetycznego. Łącznie te straty w rdzeniu mogą być znaczne, szczególnie w dużych transformatorach pracujących przy wyższych częstotliwościach.

Transformatory doświadczają czterech głównych typów strat: straty miedzi (straty I²R), straty w rdzeniu (w tym straty na skutek histerezy i prądów wirowych), straty spowodowane obciążeniem błądzącym i straty dielektryczne. Straty miedzi występują w uzwojeniach z powodu oporu elektrycznego. Straty w rdzeniu odnoszą się do energii rozproszonej w materiale rdzenia w wyniku histerezy i prądów wirowych. Utrata obciążenia błądzącego obejmuje straty w elementach konstrukcyjnych, strumienie wycieków i wibracje mechaniczne. Straty dielektryczne obejmują rozpraszanie energii w materiałach izolacyjnych zastosowanych w transformatorze.

Całkowita strata transformatora obejmuje wszystkie wymienione straty: straty miedzi, straty w rdzeniu (histereza i prąd wirowy), straty spowodowane obciążeniem błądzącym i straty dielektryczne. Straty te łącznie zmniejszają wydajność transformatora, ponieważ część wejściowej energii elektrycznej jest przekształcana w ciepło, a nie przekazywana do obciążenia w postaci użytecznej energii elektrycznej. Minimalizacja tych strat ma kluczowe znaczenie dla poprawy wydajności i niezawodności działania transformatora, szczególnie w zastosowaniach, w których oszczędność energii i opłacalność są najważniejsze.

Zwykle w działaniu transformatora bierze się pod uwagę sześć strat: straty miedzi (I²R), straty w rdzeniu (histereza i prąd wirowy), straty spowodowane obciążeniem błądzącym, straty dielektryczne, straty obciążenia i straty bez obciążenia. Strata obciążenia odnosi się do strat obciążenia w miedzi i obciążenia błądzącego występujących w warunkach obciążenia, podczas gdy utrata obciążenia bez obciążenia obejmuje straty w rdzeniu i obciążenia błądzące, gdy transformator jest bezczynny, ale pod napięciem. Straty te przyczyniają się do ogólnej nieefektywności transformatorów i są zarządzane poprzez optymalizację projektu, dobór materiałów i strategie operacyjne w celu zwiększenia wydajności i niezawodności.