Transformatory o niewielkiej mocy są powszechnie stosowane w systemach elektronicznych, automatycznych układach sterowania oraz urządzeniach elektrotechnicznych. Pomimo prostoty konstrukcji i kompaktowych rozmiarów, elementy te mogą być narażone na intensywne nagrzewanie w trakcie pracy. Zbyt wysoka temperatura pogarsza parametry elektryczne, przyspiesza starzenie izolacji i może prowadzić do uszkodzenia całego układu. Identyfikacja źródeł nadmiernego ciepła jest kluczowa dla zapewnienia bezawaryjnego działania i zachowania długiej żywotności komponentu. Przegrzewanie nie zawsze wynika z wady materiałowej – często jest efektem niewłaściwych warunków pracy lub błędów w projekcie. Transformatory na zamówienie są dostępne w ofercie firmy Eltii. Przyjrzyjmy się temu bliżej.
Przeciążenie uzwojeń i niewłaściwy dobór parametrów
Jednym z najczęstszych powodów nadmiernego nagrzewania transformatora niskiej mocy jest jego przeciążenie prądowe. Praca powyżej znamionowego obciążenia powoduje zwiększone straty w uzwojeniach, które wynikają z oporu przewodnika. Każdy przewód, przez który przepływa prąd, wytwarza ciepło – im większy prąd, tym wyższy efekt Joule’a. Zbyt cienkie uzwojenie lub niedoszacowanie przekroju przewodów wtórnych może skutkować szybkim wzrostem temperatury. W sytuacji, gdy transformator zasila obciążenie o zmiennym charakterze, na przykład zawierające komponenty impulsowe lub silnie indukcyjne, dochodzi do pojawiania się prądów wstecznych, które mogą zwiększać straty energii. Należy również uwzględnić napięcie wejściowe – jeśli jest wyższe od dopuszczalnego, powoduje wzrost pola magnetycznego i przesycenie rdzenia, co skutkuje dodatkowymi stratami w żelazie. Wybór transformatora powinien być zawsze dopasowany do specyfiki aplikacji, z uwzględnieniem marginesu bezpieczeństwa dla zmiennych warunków pracy.
Straty w rdzeniu magnetycznym i wpływ otoczenia
Drugim ważnym aspektem, który wpływa na nagrzewanie się transformatora, są straty w materiale rdzenia. W przypadku pracy na wyższych częstotliwościach – typowych dla urządzeń elektronicznych – istotne stają się straty histerezowe oraz prądy wirowe. Gdy rdzeń nie jest odpowiednio dobrany pod kątem częstotliwości pracy, ciepło generowane w jego strukturze może znacznie przekraczać dopuszczalne wartości. Użycie niskiej jakości blach transformatorowych, brak szczelin powietrznych w rdzeniach ferrytowych lub nieprawidłowy montaż to czynniki, które dodatkowo zwiększają efekt nagrzewania. Należy też uwzględnić warunki otoczenia – zamknięte obudowy, brak wentylacji, podwyższona temperatura otoczenia czy obecność innych źródeł ciepła mogą uniemożliwiać skuteczne odprowadzanie energii cieplnej.
