Zakaj so v idealnem transformatorju bakrene izgube tipično nižje od železnih izgub?

Medjed in železni izgubi v idealnem transformatorju

V teoretičnem modelu idealnega transformatorja predpostavljamo, da ni izgub, kar pomeni, da so medjedna in železna izguba enaki nič. Če pa razmislimo o idealnem transformatorju iz bolj realističnega vidika, lahko trdimo, da bi njegove medjedne in železne izgube teoretično morale biti zelo nizke. Specifično je medjedna izguba idealnega transformatorja običajno manjša od železne izgube, to se glavnoma zgodi zaradi več razlogov:

• Definicija medjedne izgube: Medjedna izguba je energijska izguba, ki nastane zaradi upora viklin (običajno mednih vodil) transformatorja, ko skozi njih teče tok. Po Jouleovem zakonu se ustvari toplota, ta del energijske izgube se imenuje medjedna izguba.

• Definicija železne izgube: Železna izguba vključuje izgubo zaradi vrtilnih tokov in histeresne izgube, ki jih generira železno jedro transformatorja v spremenljivem magnetnem polju. Tudi pri idealnih pogojih te izgube še vedno obstajajo zaradi lastnosti snovi železnega jedra.

• Idealno delovanje: V idealnem transformatorju se upor viklin lahko smatra neskončno majhnim, kar pomeni zanemarljivo medjedno izgubo. Železna izguba pa še vedno obstaja, ker je povezana s lastnostmi materiala jedra in dejanjem spremenljivega magnetnega polja, ki ga ni mogoče popolnoma eliminirati, tudi v idealnem scenariju.

Medjedne in železne izgube v dejanskih transformatorjih

V praksi je situacija drugačna. Čeprav lahko izgube zmanjšamo z uporabo visokokakovostnih materialov in naprednih konstrukcij, so medjedne in železne izgube neizbežne. Tukaj so nekatere značilnosti medjednih in železnih izgub v dejanskih transformatorjih:

• Dejanski učinek medjedne izgube: V praksi je medjedna izguba povzročena uporom viklin in je neposredno sorazmerna s kvadratom toka. To pomeni, da se medjedna izguba zelo poveča, ko se poveča breme in tok.

• Dejanski učinek železnih izgub: Dejanske železne izgube v transformatorjih vključujejo izgube zaradi vrtilnih tokov in histeresne izgube. Izgube zaradi vrtilnih tokov so povzročene z nastankom vrtilnih tokov v železnem jedru zaradi spremenljivega magnetnega polja, histeresne izgube pa so posledica energijske izgube v snovi železnega jedra med ponavljajočim se magnetiziranjem in demagnetiziranjem.

• Primerjava medjedne in železne izgube: V praksi so specifične vrednosti medjednih in železnih izgub odvisne od različnih faktorjev, kot so načrt transformatorja, pogoji bremena, delovna frekvenca itd. V nekaterih primerih lahko medjedna izguba preseže železno izgubo, v drugih situacijah pa je lahko železna izguba večja. Tipično za transformatorje pod lahkimi ali brezbremenimi pogoji prevladuje železna izguba, medtem ko za transformatorje pod težkimi pogoji breme je lahko medjedna izguba večja.

Zaključek

V skladu z zgornjim, je medjedna izguba v idealnem transformatorju običajno manjša od železne izgube, saj se medjedna izguba teoretično približa nič, medtem ko železna izguba zaradi lastnosti snovi železnega jedra ne more biti popolnoma eliminirana. V praksi obstajata oba tipa izgub, njihove specifične vrednosti pa so odvisne od različnih faktorjev. Pomen medjednih in železnih izgub se lahko razlikuje glede na različne delovne pogoje.