Co jsou ztráty transformátoru?

Transformátor je základní součást elektronických obvodů, které zvyšují nebo snižují napětí. Toho je dosaženo prostřednictvím dvou vinutí měděného drátu, primární a sekundární cívky, kolem spojitého magnetu, nazývaného jádro. Ztráty transformátoru se vztahují k elektrické energii, která je ztracena během zvyšování nebo snižování napětí.

Dalším způsobem, jak se na to dívat, je to, že nic nepřijde bez nákladů na elektroniku, která běží za normálních provozních teplot. Množství energie vložené do vinutí primárního transformátoru v sekundárním vinutí vždy vyjde nižší. Primární cívka se fyzicky nedotýká sekundární cívky, jak by se dalo očekávat u jiných typů elektrických spojení. Spojení je vlastně prováděno magnetickým polem a interakcí s elektrony. Toto spojení je známé jako indukce, což má smysl, protože magnetické pole indukuje nebo způsobuje, že se elektřina pohybuje z primární cívky do sekundární.

Ztráty transformátoru jsou přímým důsledkem magnetické indukce a lze je matematicky předpovědět. Abychom tomu porozuměli, můžeme zvážit, jak vypadá magnetické pole. Jsou-li železné piliny rozptýleny na tuhý kus papíru umístěný nad magnetem, tvoří se železné piliny do zakřivených čar. Elektrická energie je ztracena v transformátorech, protože zakřivené magnetické čáry berou část energie do venkovního vzduchu a okolních materiálů, nikoli přímo do sekundární cívky.

Když se lidé poprvé seznámí se ztrátami transformátorů, může to být tak, že transformátory jsou příliš neúčinné na to, aby byly dobré. Inženýrská výzva však spočívá ve snížení ztrát transformátorů na množství, které není důležité ve zbytku obvodu. Velikost transformátorů se liší od velmi malých, které se nacházejí na základních deskách počítače, až po velmi velké v průmyslových elektrárnách. Velké transformátory si mohou dovolit ztratit více energie než jejich menší protějšky.

Tepelná energie je důležitým důsledkem ztrát transformátoru. Ztracené elektrony interagují s materiály kolem nich, včetně některých plynů ve vzduchu, a to je místo, odkud pochází teplo. Pokud není teplo odebráno dostatečně rychle, transformátor by mohl vyskočit a ve větších modelech explodovat. K praskání a explozi může také dojít, pokud je do primární cívky zatlačen relativně velký hrot elektrické energie. To je důvod, proč je třeba matematiku nejprve spustit, aby se stanovily provozní limity konkrétního návrhu transformátoru.