Защо в идеален трансформатор медните загуби обикновено са по-ниски от жълезните загуби?

Медната и желязната загуба в идеален трансформатор

В теоретичния модел на идеален трансформатор приемаме, че няма загуби, което означава, че както медната, така и желязната загуба са нула. Обачно, ако разгледаме идеалния трансформатор от по-реалистична перспектива, можем да твърдим, че медната и желязната му загуба трябва теоретично да са много ниски. Специфично, медната загуба на идеален трансформатор обикновено се счита за по-ниска от желязната загуба, главно поради няколко причини:

• Дефиниция на медната загуба: Медната загуба е енергийната загуба, която се случва поради съпротивлението на обмотките на трансформатора (обикновено медни проводници), когато през тях протича ток. Според законта на Йоул, се генерира топлина, и тази част от енергийната загуба се нарича медна загуба.

• Дефиниция на желязната загуба: Желязната загуба включва загуби от завихряващи се течения и хистерезис, генериращи се от желязното ядро на трансформатора в алтернативно магнитно поле. Дори при идеални условия, тези загуби все още съществуват поради вродените характеристики на материала на желязното ядро.

• Идеално изпълнение: В идеален трансформатор, съпротивлението на обмотките може да се счита за безкрайно малко, резултиращо в пренебрежима медна загуба. Обачно, желязната загуба все още съществува, тъй като е свързана със свойствата на материал на ядрото и действието на алтернативното магнитно поле, които не могат напълно да бъдат елиминирани, дори в идеален случай.

Медни и желяźni загуби в реални трансформатори

В практически трансформатори ситуацията е различна. Макар че можем да минимизираме загубите, като използваме висококачествени материали и напредъчни дизайни, медните и желязните загуби са неизбежни. Ето някои характеристики на медните и желязните загуби в реални трансформатори:

• Реалното влияние на медната загуба: В практическите трансформатори, медната загуба е причинена от съпротивлението на обмотките и е пряко пропорционална на квадрата на тока. Това означава, че когато товарът се увеличава и токът се повишава, медната загуба също значително се увеличава.

• Реалното влияние на желязните загуби: Реалните желязни загуби в трансформаторите включват загуби от завихряващи се течения и хистерезис. Загубите от завихряващи се течения са причинени от производството на завихряващи се течения в желязното ядро поради алтернативното магнитно поле, докато загубите от хистерезис произтичат от енергийната загуба в материал на желязното ядро при повторната намагничаване и демагнетизация.

• Сравнение на медната и желязната загуба: В реалните трансформатори, конкретните стойности на медната и желязната загуба зависят от различни фактори, включително дизайн на трансформатора, условия на товар, оперативна честота и т.н. В някои случаи, медната загуба може да надхвърли желязната, докато в други ситуации, желязната загуба може да бъде по-голяма. Обикновено, за трансформатори при лек товар или без товар, желязната загуба може да преобладава, докато за трансформатори при тежък товар, медната загуба може да бъде по-значителна.

Заключение

За съкратено, медната загуба в идеален трансформатор обикновено е по-ниска от желязната, тъй като медната загуба теоретично може да се приближи до нула, докато желязната загуба не може напълно да бъде елиминирана поради свойствата на материал на желязното ядро. В реалните трансформатори, както медните, така и желязните загуби съществуват, и техните конкретни стойности зависят от различни фактори. Важността на медните и желязните загуби може да варира при различни условия на работа.