Transformatory sieciowe niskiej mocy, stosowane powszechnie w urządzeniach elektronicznych, układach automatyki czy sprzęcie elektrotechnicznym, odgrywają kluczową rolę w dostarczaniu odpowiedniego napięcia do poszczególnych obwodów. Pomimo niewielkich rozmiarów, również one generują straty energii, które mogą wpływać na sprawność całego systemu. Straty te występują zarówno podczas pracy pod obciążeniem, jak i w stanie jałowym. Chociaż w małych układach nie są one zazwyczaj duże, to w precyzyjnych aplikacjach mają znaczenie. Zrozumienie źródeł strat mocy w transformatorach pozwala na ich ograniczenie, choć całkowita eliminacja pozostaje technicznie niemożliwa. Transformatory sieciowe są dostępne w ofercie firmy Eltii. Przyjrzyjmy się temu bliżej.
Źródła strat w transformatorach – opór, histereza i prądy wirowe
Straty energii w transformatorach dzielą się na dwie główne grupy: stratę miedzi i stratę żelaza. Pierwsza z nich wynika z oporu uzwojeń – przepływający prąd generuje ciepło, co prowadzi do nieuniknionej utraty części energii. Im cieńszy przewód i większe natężenie prądu, tym większe nagrzewanie się uzwojeń. Strata żelaza natomiast związana jest z rdzeniem magnetycznym i jego reakcją na zmieniające się pole elektromagnetyczne. W rdzeniu dochodzi do zjawisk takich jak histereza magnetyczna oraz występowanie prądów wirowych, które generują ciepło i obniżają sprawność urządzenia. Materiały o niskiej podatności magnetycznej mogą zmniejszyć te efekty, jednak ich zastosowanie często wiąże się z wyższymi kosztami. Nawet przy zastosowaniu blach transformatorowych o wysokiej jakości, całkowite wyeliminowanie strat nie jest możliwe ze względu na fizyczne właściwości materiałów i zjawiska towarzyszące przemagnesowywaniu.
Ograniczanie strat – projekt i jakość wykonania
Choć usunięcie strat w transformatorze jest technicznie niewykonalne, możliwe jest ich znaczne ograniczenie poprzez staranny dobór parametrów projektowych oraz komponentów. Stosowanie grubszego drutu zmniejsza oporność uzwojeń, co przekłada się na mniejsze nagrzewanie. Dodatkowo, wybór rdzeni wykonanych z materiałów ferromagnetycznych o niskiej stracie histerezy i małej rezystywności przyczynia się do redukcji strat w żelazie. Ważne jest również odpowiednie nawinięcie uzwojeń, zachowanie odstępów i kontrola geometrii – niewłaściwe wykonanie może prowadzić do niepożądanych zjawisk, takich jak lokalne przegrzewanie. W niektórych przypadkach producenci decydują się na stosowanie ekranowania elektromagnetycznego lub specjalnych powłok ochronnych, które dodatkowo poprawiają właściwości energetyczne urządzenia. Dbałość o jakość montażu oraz precyzyjne testowanie gotowego transformatora to ostatni krok w minimalizacji strat – kluczowy w przypadku aplikacji, gdzie liczy się każda miliwatogodzina.
