变压器的铜损和铁损分别是什么
王曾
发布于2023-06-16 09:47
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标签：电工,电工基础,变压器
变压器，作为电压变换和功率传输的主要设备，不管是在电力系统还是在电子电路中，其应用都非常广泛。而变压器在运行过程中，总会伴随着损耗的产生，其中，变压器的损耗主要分为两种，即铜损和铁损，今天我就来给大家讲讲，什么是变压器的铜损和铁损。（ 免费试学电工视频教程 ）
一、铜损
说到铜，很多人第一个想到的就是铜导线，其实变压器铜损中的铜，也是指“铜导线”。变压器的绕组大多都是由铜导线绕制而成，一般匝数较多，所以其电阻不足以被忽略，而有电阻，就意味着有功率损耗。
由于变压器绕组存在电阻，根据焦耳定律，显然，这个电阻流过电流会产生焦耳热，且电流越大，功率损耗就越大，即ΔP=I2 R，这个ΔP就是变压器的铜损。可以很轻易地得出结论：变压器的铜损由绕组产生，且随着电流的变化而变化，所以它是可变损耗。
变压器的铜损比较简单，其难点在于铁损的理解。
二、铁损
区别于铜损，变压器的铁损与绕组、电流大小等因素无关，它由铁芯产生，所以铁损中的“铁”其实就是指铁芯。变压器的铁损又可以分为两部分，即涡流损耗和磁滞损耗。
说到涡流，我想大家应该都有了解一二，例如电磁炉的工作就是基于涡流的产生，简单来说，涡流产生的条件有二：1有交变磁场，2有闭合的导体路径，而变压器铁芯就恰好满足这两个条件。
变压器铁芯是磁场的主要路径，几乎所有磁场都是在铁芯中流通，而磁场由交变电流产生，所以磁场也是交变的，同时，铁芯又是导体，显然，交变磁场穿过铁芯必然会产生涡流，两者方向关系遵循右手螺旋定则。正是因为铁芯会产生涡流，才把它做成薄薄的一片片，因为越薄电阻越大，电流也就越小。
这里我要额外的说明一下，变压器在正常工作时，电压一般是保持不变的，根据电磁感应定律，电压不变，磁场也会不变，这里的不变是指有效值（或幅值），所以铁芯中的感应电动势也不变（区别于绕组的感应电动势，这里是指铁芯中的感应电压），显然，在感应电压不变的情况下，（铁芯）电阻越大，电流（涡流）就也小。
有涡流，就必然会有损耗，除非铁芯是超导体，当然这是不可能的。由于涡流的大小不变（指有效值或幅值），所以由涡流产生的损耗也不变。
除涡流损耗外，铁芯中还存在另一种损耗，那就是磁滞损耗。铁芯作为铁磁材料，会不断被交变磁场磁化，也就是说，铁芯会被磁化成磁体，且这个磁体的磁极方向随着交变磁场方向的变化而变化。
想象一下，我们可以把铁芯看成内部含有无数个小磁针（即磁畴）的磁铁，铁芯磁极方向的反复变化其实就是这些小磁针在不断地反复旋转。显然，小磁针的反复运动与摩擦就会产生能量损耗，由于铁芯磁化状态的变化总是落后于外加磁场的变化，就好像有粘滞性一样，在外磁场撤消后，铁磁质仍能保持原有的部分磁性，这就是磁滞现象，所以把铁芯在被磁化过程中产生的损耗称为磁滞损耗。由于原磁场不变，所以铁芯的磁化也是不变的，产生的磁磁滞损耗也是不变的。这里的不变是指铁芯的磁化过程是周期性的，而不是随机的。
综上，可以发现，由于电压不变，铁损中的涡流损耗和磁滞损耗都是不可变的，所以又把铁损称为不可变损耗。
最后总结一下，变压器的损耗分为铜损和铁损，其中铜损由绕组产生，其大小与电流有关，是可变损耗；而铁损由铁芯产生，分为涡流损耗和磁滞损耗，铁损大小与电压有关，是不可变损耗，你明白了吗？
