I2Rveszteség

I²R-veszteség az elektromos vezetőkön keletkező hőenergia, amit az ellenállás okoz, amikor az áram átfolyik a vezetőn. A jelölés I²R a névleges RMS áram és az ellenállás szorzatából adódik: ha a vezetőben RMS áram folyik, a keletkező hőteljesítmény P = I_rms² · R. Ez a veszteség minden olyan berendezésben előfordul, amelynél huzal vagy tekercs ellenállással rendelkezik, például kábelekben, transzformátorok tekercseinél, motoroknál és generátoroknál.

A veszteség nagysága függ a vezető hosszát, keresztmetszetét és anyagának ellenállását. Az ellenállás számszerűsíthető R = ρ · L / A, ahol ρ az anyag ellenállási tényezője, L a hossz, A a keresztmetszet. Emellett a hőmérséklet hatására az ellenállás növekszik: R(T) = R0[1 + α(T − T0)], ahol α a hőmérséklet-függő ellenállás-tényező. A I²R-veszteség tehát nő a hőmérséklet emelkedésével.

Különösen fontos a frekvenciális alkalmazásoknál: nagyobb frekvenciák esetén a bőrhatás és a közelhatás növelheti az effektív ellenállást, így a veszteség nőhet. Korszerű megoldások közé tartozik a vastagabb vagy több párhuzamos keresztmetszet, Litz-drót használata nagyfrekvenciás alkalmazásoknál, jobb hűtés és anyagválasztás, illetve alacsonyabb ellenállású vezetők alkalmazása.

Összegzésként az I²R-veszteség a villamos rendszerek hatékonyságának egyik alapvető korlátja, amelyet a vezető ellenállásának és az áramnak a minimalizálásával lehet mérsékelni.