Jakie są straty transformatora?

Transformator jest podstawowym elementem w obwodach elektronicznych, który zwiększa lub zmniejsza napięcie. Odbywa się to poprzez dwa uzwojenia z drutu miedzianego, cewkę pierwotną i wtórną, wokół magnesu ciągłego, zwanego rdzeniem. Straty transformatora odnoszą się do energii elektrycznej, która jest tracona podczas zwiększania lub zmniejszania napięcia.

Innym sposobem, w jaki można na to spojrzeć, jest to, że nic nie przychodzi bez kosztów w elektronice działającej w normalnych temperaturach roboczych. Ilość energii włożonej do uzwojenia pierwotnego transformatora zawsze wychodzi niżej w uzwojeniu wtórnym. Cewka pierwotna nie dotyka fizycznie cewki wtórnej, jak można się spodziewać w przypadku innych rodzajów połączeń elektrycznych. Połączenie odbywa się w rzeczywistości przez pole magnetyczne i oddziaływanie z elektronami. To połączenie jest znane jako indukcja, co ma sens, ponieważ pole magnetyczne indukuje lub powoduje, że energia elektryczna przemieszcza się z cewki pierwotnej do wtórnej.

Straty transformatora są bezpośrednim wynikiem indukcji magnetycznej i można je matematycznie przewidzieć. Aby to zrozumieć, można rozważyć, jak wygląda pole magnetyczne. Jeśli opiłki żelaza są rozrzucone na sztywnym kawałku papieru umieszczonym nad magnesem, opiłki żelaza formują się w zakrzywione linie. Energia jest tracona w transformatorach, ponieważ zakrzywione linie magnetyczne przenoszą część energii na otwarte powietrze i otaczające materiały, a nie bezpośrednio do cewki wtórnej.

Gdy ludzie po raz pierwszy zapoznają się ze stratami transformatora, reakcja może być taka, że ​​transformatory są zbyt nieefektywne, aby były dobre. Wyzwaniem inżynieryjnym jest jednak zmniejszenie strat transformatora do wielkości, które nie są istotne w pozostałej części obwodu. Transformatory różnią się wielkością - od bardzo małych na płytach głównych komputerów po bardzo duże w elektrowniach przemysłowych. Duże transformatory mogą sobie pozwolić na utratę większej energii niż ich mniejsze odpowiedniki.

Energia cieplna jest ważnym wynikiem strat transformatora. Utracone elektrony oddziałują z otaczającymi je materiałami, w tym niektórymi gazami w powietrzu, i stąd pochodzi ciepło. Jeśli ciepło nie zostanie wystarczająco szybko usunięte, transformator może pęknąć, aw większych modelach wybuchnąć. Trzaskanie i wybuchanie może również wystąpić, jeśli stosunkowo duży skok mocy elektrycznej zostanie wepchnięty do cewki pierwotnej. Właśnie dlatego matematyka musi być uruchomiona w pierwszej kolejności, aby określić granice działania konkretnego projektu transformatora.