Was sind Trafoverluste?

Ein Transformator ist eine grundlegende Komponente in elektronischen Schaltkreisen, die die Spannung erhöhen oder verringern. Dies geschieht durch zwei Kupferdrahtwicklungen, die Primär- und die Sekundärspule, um einen durchgehenden Magneten, der als Kern bezeichnet wird. Transformatorverluste beziehen sich auf die elektrische Energie, die beim Erhöhen oder Verringern der Spannung verloren geht.

Eine andere Sichtweise ist, dass die Elektronik, die bei normalen Betriebstemperaturen betrieben wird, nichts kostet. Die in die Primärtransformatorwicklung eingespeiste Leistung fällt in der Sekundärwicklung immer geringer aus. Die Primärspule berührt die Sekundärspule nicht physisch, wie es bei anderen Arten von elektrischen Verbindungen zu erwarten ist. Die Verbindung wird tatsächlich durch das Magnetfeld und die Wechselwirkung mit Elektronen hergestellt. Diese Verbindung wird als Induktion bezeichnet. Dies ist sinnvoll, da das Magnetfeld die Bewegung der Elektrizität von der Primärspule zur Sekundärspule induziert oder bewirkt.

Transformatorverluste sind eine direkte Folge der magnetischen Induktion und können mathematisch vorhergesagt werden. Um dies zu verstehen, kann man überlegen, wie ein Magnetfeld aussieht. Wenn Eisenspäne auf ein steifes Stück Papier über einem Magneten gestreut werden, bilden die Eisenspäne gekrümmte Linien. In Transformatoren geht Strom verloren, weil die gekrümmten magnetischen Linien einen Teil der Energie an die Luft und die umgebenden Materialien abgeben und nicht direkt zur Sekundärspule.

Wenn Menschen zum ersten Mal mit Transformatorverlusten konfrontiert werden, kann die Reaktion sein, dass Transformatoren zu ineffizient sind, um gut zu sein. Die technische Herausforderung besteht jedoch darin, die Transformatorverluste auf Werte zu reduzieren, die für den Rest des Stromkreises unwichtig sind. Die Größe der Transformatoren variiert von den sehr kleinen auf Computer-Motherboards zu findenden bis zu den sehr großen in Industriekraftwerken verwendeten. Die großen Transformatoren können es sich leisten, mehr Energie zu verlieren als ihre kleineren Kollegen.

Wärmeenergie ist eine wichtige Folge von Transformatorverlusten. Die verlorenen Elektronen interagieren mit Materialien um sie herum, einschließlich einiger Gase in der Luft, und von dort kommt die Wärme. Wenn die Wärme nicht schnell genug abgeführt wird, kann der Transformator platzen und bei größeren Modellen explodieren. Ein Knallen und Explodieren kann auch auftreten, wenn eine relativ große elektrische Leistungsspitze in die Primärspule gedrückt wird. Aus diesem Grund muss zuerst die Mathematik ausgeführt werden, um die Betriebsgrenzen einer bestimmten Transformatorenkonstruktion zu bestimmen.