Wat zijn transformatieverliezen?
Een transformator is een basiscomponent in elektronische schakelingen die de spanning op- of afvoert. Dit wordt bereikt door twee koperdraadwikkelingen, de primaire en secundaire spoelen, rond een continue magneet, de kern genoemd. Transformatieverliezen verwijzen naar de elektrische energie die verloren gaat tijdens het verhogen of verlagen van de spanning.
Een andere manier waarop je dit kunt bekijken, is dat niets kosteloos komt in elektronica die op normale bedrijfstemperaturen werkt. De hoeveelheid stroom die in de primaire transformatorwikkeling wordt gestoken, komt altijd lager uit in de secundaire wikkeling. De primaire spoel raakt de secundaire spoel niet fysiek, zoals je zou verwachten bij andere soorten elektrische verbindingen. De verbinding wordt eigenlijk gemaakt door het magnetische veld en het interactie met elektronen. Deze verbinding staat bekend als inductie, wat logisch is omdat het magnetische veld induceert of ervoor zorgt dat de elektriciteit van de primaire spoel naar de secundaire beweegt.
Transformatieverliezen zijn een direct gevolg van magnetische inductie en kunnen wiskundig worden voorspeld. Om dit te begrijpen, kan men overwegen hoe een magnetisch veld eruit ziet. Als ijzervijlsel wordt verspreid op een stijf stuk papier dat over een magneet is geplaatst, vormen het ijzervijlsel gebogen lijnen. Elektriciteit gaat verloren in transformatoren omdat de gebogen magnetische lijnen een deel van de energie naar de open lucht en omringende materialen brengen in plaats van rechtstreeks naar de secundaire spoel.
Wanneer mensen voor het eerst kennis maken met transformatieverliezen, kan de reactie zijn dat transformatoren te inefficiënt zijn om goed te zijn. De technische uitdaging is echter om transformatieverliezen te verminderen tot hoeveelheden die onbelangrijk zijn in de rest van het circuit. Transformatoren variëren in grootte van het zeer kleine dat op computermoederborden wordt gevonden tot het zeer grote in gebruik bij industriële energiecentrales. De grote transformatoren kunnen het zich veroorloven om meer energie te verliezen dan hun kleinere tegenhangers.
Warmte-energie is een belangrijk resultaat van transformatieverliezen. De verloren elektronen werken samen met materialen om hen heen, waaronder enkele gassen in de lucht, en dit is waar de warmte vandaan komt. Als de hitte niet snel genoeg wordt verwijderd, kan de transformator ploffen en in grotere modellen exploderen. Knallen en exploderen kan ook optreden als een relatief grote elektrische piek in de primaire spoel wordt geduwd. Dit is de reden waarom de wiskunde eerst moet worden uitgevoerd om de bedrijfslimieten van een bepaald transformatorontwerp te bepalen.