I2Rförluster

I2Rförluster, ofta kallade I²R-förluster, beskriver den värme som genereras i elektriska ledare när ström flyter genom dem på grund av deras resistans. Den elektriska effekten som omvandlas till värme är P = I²R, där I är rms-strömmen och R är ledarens resistans. Enheten är watt. Vid växelström används vanligtvis rms-värden, och förlusterna uppstår både i DC- och AC-leder.

I2R-förluster är en av de viktigaste förlustmekanismerna i många elektriska system och är särskilt betydelsefulla i ledare och lindningar. De är ofta refererade som kopparförluster i transformatorer, motorer och kablar, där de utgör en stor del av den totala energiförlusten och därmed av värmeutvecklingen och effektiviteten.

Faktorer som påverkar storleken på I2R-förlusterna inkluderar strömstyrkan, eftersom förlusterna skäres med kvadraten på strömmen (dubblas strömmen och förlusterna ökar fyra gånger). Resistansen ökar också med temperatur: R(T) ≈ R0[1 + α(T − T0)]. Vid höga frekvenser kan skin- och närhetseffekt öka den effektiva resistansen, vilket ökar I2R-förlusterna i högfrekventa applikationer.

Minskning av I2R-förluster sker genom att använda ledare med större tvärsnitt eller högre ledningsförmåga, bättre kylning för att hålla temperaturen låg, eller konstruktioner som minimerar effektiva resistansen (t.ex. parallella ledare eller Litz-tråd vid hög frekvens). I2R-förluster skiljer sig från kärnförluster som orsakas av magnetiska material (hysteresis och eddy currents); de för vilken del dominerar i koppar- eller konduktordelen av apparater.