למה הפסדי נחושת הם בדרך כלל נמוכים מפסדי ברזל בטרנספורמציה אידיאלית?

האובדן הנחושתי והאובדן הפלזמי בטרנספורמר אידיאלי

במודל התאורטי של טרנספורמר אידיאלי, אנו מניחים כי אין אובדנים, כלומר האובדן הנחושתי והאובדן הפלזמי הם אפס. עם זאת, אם נשקול טרנספורמר אידיאלי מפרספקטיבה יותר מציאותית, ניתן לטעון שהאובדן הנחושתי והאובדן הפלזמי שלו אמורים להיות תאורטית מאוד נמוכים. ספציפית, האובדן הנחושתי של טרנספורמר אידיאלי נחשב בדרך כלל לנמוך מהאובדן הפלזמי, בעיקר בשל מספר סיבות:

• הגדרת האובדן הנחושתי: האובדן הנחושתי הוא אובדן אנרגיה המתרחש עקב ההתנגדות של הסיבובים של הטרנספורמר (בדרך כלל מוליכים חשמליים מנחושת) כאשר זרם עובר דרכם. לפי חוק ג'ול, מופק חום, והחלק הזה של אובדן אנרגיה מכונה אובדן נחושתי.

• הגדרת האובדן הפלזמי: האובדן הפלזמי כולל אובדן מעגלי ועיגול שנוצרים על ידי הליבה הפלזית של הטרנספורמר בשדה מגנטי מתחלף. אפילו בתנאים אידיאליים, אובדנים אלו עדיין קיימים בשל התכונות העצמיות של חומר הליבה הפלזית.

• ביצוע אידיאלי: בטרנספורמר אידיאלי, ההתנגדות של הסיבובים יכולה להיחשב כקטנה מאוד עד כדי אפס, מה שגורם לאובדן נחושתי זניח. עם זאת, האובדן הפלזמי עדיין קיים מאחר והוא קשור לתכונות חומר הליבה ובפעולה של השדה המגנטי המתחלף, אשר לא ניתן להיפסק לחלוטין, אפילו בסיטואציה אידיאלית.

אובדן נחושתי ואובדן פלזי בטרנספורמרים מעשיים

בטרנספורמרים מעשיים, המצב שונה. ניתן לצמצם את האובדנים באמצעות שימוש בחומרים איכותיים ועיצובים מתקדמים, אך אובדן נחושתי ואובדן פלזי הם בלתי נמנעים. הנה כמה מאפיינים של אובדן נחושתי ואובדן פלזי בטרנספורמרים מעשיים:

• ההשפעה הממשית של האובדן הנחושתי: בטרנספורמרים מעשיים, האובדן הנחושתי נגרם מההתנגדות של הסיבובים ופרופורציונלי לריבוע הזרם. זה אומר שככל שה עומס גדל והזרם עולה, גם האובדן הנחושתי גדל באופן משמעותי.

• ההשפעה הממשית של האובדן הפלזי: האובדן הפלזי האמיתי בטרנספורמרים כולל אובדן מעגלי ואובדן עיגול. אובדן מעגלי נגרם מיצור מעגלים בהליבה הפלזית בעקבות השדה המגנטי המתחלף, בעוד שאובדן עיגול נגרם מאובדן אנרגיה בחומר הליבה במהלך תהליך המגנטיות והדמגנטיזציה החוזר חלילה.

• השוואה בין אובדן נחושתי לאובדן פלזי: בטרנספורמרים מעשיים, הערכים הספציפיים של האובדן הנחושתי והאובדן הפלזי תלויים במגוון גורמים, כולל עיצוב הטרנספורמר, תנאי עומס, תדירות פעולה וכדומה. במקרים מסוימים, האובדן הנחושתי עשוי לעלות על האובדן הפלזי, בעוד שבמצבים אחרים, האובדן הפלזי עשוי להיות גדול יותר. בדרך כלל, עבור טרנספורמרים בעומס קל או ללא עומס, האובדן הפלזי עשוי לשלוט, בעוד עבור טרנספורמרים בעומס כבד, האובדן הנחושתי עשוי להיות משמעותי יותר.

מסקנה

לסיכום, האובדן הנחושתי בטרנספורמר אידיאלי הוא בדרך כלל נמוך מהאובדן הפלזי, מאחר והאובדן הנחושתי יכול להתקרב לתאורייתית לאפס, בעוד שהאובדן הפלזי אינו יכול להיעלם לחלוטין בשל תכונות חומר הליבה הפלזית. בטרנספורמרים מעשיים, שני האובדנים קיימים, והערכים הספציפיים שלהם תלויים במגוון גורמים. החשיבות של האובדן הנחושתי והאובדן הפלזי יכולה להשתנות בהתאם לתנאי ההפעלה השונים.