河南省西門子S7-300模塊代理商

時間：2023-04-21

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交流鐵心線圈的功率損耗主要有銅損和鐵損兩種。在這里要提醒的一點就是，有這兩種損耗的前提是加以交流電壓的具有鐵心的線圈，沒有鐵心或者不是通交流電的線圈顯然是沒有鐵損的。

1、銅損（ΔPCu）

在交流鐵心線圈中，線圈電阻R上的功率損耗稱為銅損，用ΔPCu表示。所謂銅損并不僅僅表示銅線的功率消耗，這代指了所有類型線圈導線的電阻損耗，包括銅導線、鋁導線等。

▲圖26-1

如上圖26-1所示，在鐵心線圈端口加以交流電壓u（正負號僅表示該時刻的電壓方向，非恒定不變），此時線圈中流過的電流為i，N匝線圈的總電阻為R，那么此時該鐵心的銅損為ΔPCu=I2R，其中I是電流i的有效值。關于交流變量的瞬時值和有效值，在這里就不作詳解。銅損會轉(zhuǎn)化為熱能，造成線圈與周圍環(huán)境的溫升。

在這里我順便跟大家提一下，在變壓器中，銅損又稱短路損耗，也稱負載損耗，它可以通過變壓器的短路實驗測得。對雙繞組變壓器來說，當以額定電流通過變壓器的一個繞組，而另一個繞組短接時變壓器所吸收的有功功率就是變壓器的短路損耗；對于多繞組變壓器，短路損耗是以*的一對繞組為準的。

2、鐵損（ΔPFe）

在交流鐵心線圈中，處于交流磁通下的鐵心內(nèi)的功率損耗稱為鐵損，用ΔPFe表示。鐵損又包括磁滯損耗和渦流損耗兩種，這在我之前將磁性材料的磁特性的時候其實已將提到過了，就是不知大家還有沒有印象。

在這里我再順便跟大家提一下，在變壓器中，鐵損又稱空載損耗，可以通過空載實驗測得，即當用額定電壓施加于變壓器的一個繞組上，而其余的繞組均為開路時，變壓器所吸收的有功功率。

（1）磁滯損耗（ΔPh）

由磁滯所產(chǎn)生的能量損耗稱為磁滯損耗，用ΔPh表示。這里我?guī)Т蠹液唵位仡櫼幌麓艤南嚓P內(nèi)容，這是之前學習磁性材料的磁特性時的內(nèi)容，即當鐵心線圈通有交變電流時，鐵心將受到交變磁化，但當磁場強度H減少為零時，磁感應強度B并未回到零值，出現(xiàn)剩磁Br。這種磁感應強度滯后于磁場強度變化的性質(zhì)稱為磁滯性。如圖26-2中這種在磁場強度周期性變化時，磁性物質(zhì)由于磁滯現(xiàn)象的閉合磁化曲線叫做磁滯回線。磁性材料在循環(huán)磁化過程中是伴隨著能量的損耗的，即磁滯損耗，它是磁疇反復轉(zhuǎn)向引起的能量損失。另外，可以證明，B-H磁滯回線所包圍的面積正比于在一次循環(huán)磁化中的能量損耗。

▲圖26-2

磁滯損耗的大小不僅與磁滯回線的面積有關，還有磁場交變的頻率有關，即單位體積內(nèi)的磁滯損耗正比于磁滯回線的面積和磁場交變的頻率f。磁滯損耗也會轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心的發(fā)熱。

為了減少磁滯損耗，我們可以根據(jù)磁滯損耗的影響因素考慮，其中因為頻率是定值，所以可以根據(jù)改變磁滯回線的面積來減少磁滯損耗，即選用磁滯回線狹小的磁性材料制作鐵心。變壓器和電機中使用的硅鋼等材料的磁滯損耗較低。另外，在考慮到磁滯回線面積的同時，設計時亦應當選擇值以減小鐵心飽和度。

（2）渦流損耗（ΔPe）

關于渦流，我們在在之前學習磁路及磁路基本定律的時候就有提到過，即交變磁通在鐵心內(nèi)產(chǎn)生感應電動勢和電流，稱為渦流。渦流在垂直于磁通的平面內(nèi)環(huán)流，而渦流損耗是指由渦流所產(chǎn)生的功率損耗，用ΔPe表示。顯然渦流損耗也會轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心的發(fā)熱。

▲圖26-3

如圖26-3所示，鐵心處于交變磁通中，根據(jù)電磁感應定律與右手螺旋定則，鐵心垂直于磁通的表面會產(chǎn)生感應電動勢，該電動勢會形成一圈一圈的渦流，又由于鐵心有電阻的存在，所以有能量的損失，這就是渦流損耗。

▲圖26-4

渦流損耗可以通過采用某些措施以減少，如上圖26-4所示，可以通過提高鐵心的電阻率來減小鐵心的渦流損耗，即把鐵心用彼此絕緣的鋼片疊成，把渦流限制在較小的截面內(nèi)。現(xiàn)在，變壓器的鐵心基本都是以疊片的形式制成，目的之一就是為了減小渦流損耗。

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綜上，交流鐵心線圈的功率損耗包括了銅損和鐵損，而鐵損又包含了磁滯損耗和渦流損耗，即交流鐵心線圈電路的功率損耗ΔP損=ΔPCu ΔPFe=ΔPCu （ΔPh ΔPe）=I2R ΔPFe。這些功率損耗總是伴隨著溫度的升高，所以在鐵心線圈的設計生產(chǎn)時，總要考慮如何減少這些能量的損失。

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