Wie Kupferverluste die Effizienz von Autotransformatoren beeinflussen und Möglichkeiten zur Minimierung

Kupferverlust, auch bekannt als I²R-Verlust, tritt in der Wicklung eines Autotransformators auf, genau wie bei anderen Arten von Transformator. Dieser Verlust entsteht aufgrund des Widerstands der Kupferleiter in den Wicklungen. Wenn Strom durch die Wicklung fließt, wird elektrische Energie infolge dieses Widerstands in Wärme umgewandelt.

In einem Autotransformator, der eine einzige Wicklung sowohl für die Primär- als auch Sekundärfunktionen verwendet, ist der Kupferverlust immer noch vorhanden. Der Kupferverlust wird mit der Formel berechnet:
P = I²R,
wo:

• P der Kupferverlust in Watt (W) ist,

• I der durch die Wicklung fließende Strom in Ampere (A) ist,

• R der Widerstand der Wicklung in Ohm (Ω) ist.

Da die gemeinsame Wicklung den kombinierten Strom (die Summe des Primär- und Sekundärstroms) trägt, ist der Gesamtstrom im geteilten Abschnitt höher. Aufgrund des Designs und des Spannungsumwandlungsprinzips des Autotransformators ist jedoch der tatsächliche Kupferverlust typischerweise geringer als bei einem äquivalenten Zweiwicklungs-Transformator, nicht höher, da weniger Strom durch einen Teil der Wicklung fließt und die gesamte Leiterlänge reduziert ist.

Trotzdem bleibt die Minimierung des Kupferverlustes ein wichtiges Designziel. Dies wird erreicht, indem leitfähige Leiter verwendet und das Wicklungsdesign optimiert wird. Eine effektive Wärmeabfuhr ist entscheidend, um sicherzustellen, dass der Transformator innerhalb sicherer Temperaturgrenzen arbeitet.