铁耗

发电机铁心和端部铁件的损耗

发电机铁心和端部铁件的损耗。由定子铁心磁滞及涡流损耗、齿部磁通脉振损耗以及气隙磁通脉动在转子和定子表面产生的损耗三部分构成。

简介

“铁耗”是产生于变压器的铁芯，也称为“铁损”，主要分为“磁滞损耗”和“涡流损耗”两种。

磁滞损耗

磁滞现象是指铁磁性物理材料（例如：铁）在磁化和去磁过程中，铁磁质的磁化强度不仅依赖于外磁场强度，还依赖于原先磁化强度的现象。当外加磁场施加于铁磁质时，其原子的偶极子按照外加场自行排列。即使当外加场被撤离，部分排列仍保持：此时，该材料被磁化。一但被磁化了，其磁性会继续保留。要消磁的话，只要施加相反方向的磁场就可以了。这亦是硬盘的记忆运作原理。

在铁磁质中，磁场强度（H）和磁感应强度（B）之间的关系是非线性的。如果在增强场强条件下，此二者关系将呈曲线上升到某点，到达此点后，即使场强H继续增加，磁感应强度B也不再增加。该情况被称为磁饱和（magnetic saturation）。

此后若减小磁化场，磁化曲线从B点开始并不沿原来的起始磁化曲线返回，这表明磁化强度M的变化滞后于H的变化。当H减小为零时，M并不为零，而等于剩余磁化强度Mr。要使M减到零，必须加一反向磁化场，而当反向磁化场加强到-Hcm时，M才为零，Hcm称为矫顽力。

故画出铁磁质在反复磁化过程中的磁场强度（H）和磁感应强度（B）之间的关系曲线，该曲线被称为磁滞回线。

可见，磁滞损耗表现为磁化过程中有一部分电磁能量不可逆转地转换为热能。在准静态反复磁化过程中，单位体积的铁磁体被交变磁场磁化一周所产生的磁滞损耗正比于磁滞回线所包围的面积，即∮H dB。设交变磁场的频率为f，则单位时间、单位体积的磁滞损耗为f·∮HdB。

在电气设备的铁芯损耗一般就由磁滞损耗和涡流损耗组成。为了最小化磁滞损耗的影响和减小相关的能量损失，从而采用具有低矫顽力和低迟滞损失的铁磁性物质，例如坡莫合金（铁镍合金，透磁合金）。

变压器内的磁通是在铁芯上流动的，铁芯对磁通具有磁阻，就像导体对电流又电阻一样，也会产生热量，这样的损耗我们就第二种称之为“磁滞损耗”。

涡流损耗

因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“涡流损耗”。我们使用的电磁炉就是利用一定频率的磁场在铁(钢)质容器内形成涡流而产生的涡流损耗发热的。

在电磁装置中磁场感应涡流，在铁心中也会感应涡流。在变压器和电机中，为减少铁耗，铁心由硅钢片叠压而成；而在电磁阀中，由于结构及尺寸特点，一般则采用整体的磁心和磁轭，因此还存在集肤效应问题。

由电磁轴承支承的转子在高速旋转时，除由于空气摩擦产生的损耗外，转子内还将产生相当大的铁损耗（涡流损耗和磁滞损耗），而且一般涡流损耗要远大于磁滞损耗。通常采用叠片、烧结或缠绕结构的转子来减小涡流损耗。

原理

电机内的磁通是在铁芯上流动的，铁芯对磁通具有磁阻，就像导体对电流有电阻一样，也会产生热量，这样的损耗叫“磁滞损耗” 。因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使电机的铁心发热电机的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“涡流损耗”。我们使用的电磁炉就是利用一定频率的磁场在铁（钢）质容器内形成涡流而产生的涡流损耗发热的。

磁滞损耗和涡流损耗都产生于电机铁芯，故称“铁耗”也称“铁损”。

铜耗与铁耗的区别

变压器的损耗包括两部分：铁损和铜损。变压器内的磁通是在铁芯上流动的，铁芯对磁通具有磁阻，就像导体对电流又电阻一样，也会产生热量，这样的损耗较“磁滞损耗”

当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。

铁损指变压器在额定电压下（二次开路），在铁芯中消耗的功率。变压器的铁损还包括磁滞损失，但在变压器的测试中，只需要知道变压器总的铁损，而不必分别测出磁滞损失与涡流损失。变压器在空载情况下所取得的功率都消耗于铁损和原绕组的铜损，而原绕组的铜损由于空载时对应的电流很小，所以与铁损相比铜损就微不足道了，因此变压器空载时所消耗的功率可以近似的认为是铁损。

另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为“铜损”。

铜损（短路损耗）是指变压器一、二次电流流过该线圈电阻所消耗的能量之和。由于线圈多用铜导线制成，故称铜损。它与电流的平方成正比，铭牌上所标的千瓦数，系指线圈在75℃时通过额定电流的铜损。

变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率。

变压器的铜损分为两部分：原绕组的铜损和副绕组的铜损。在一个给定的变压器中，铜损仅与变压器的负载有关，测量变压器铜损是通过短路实验来测定的，在短路实验中，将变压器的低压端绕组短接，而给另一个绕组加上适当小的电压，使通过两个绕组的电流都等于额定值，称为短路电压，因为短路电压很低，此时变压器的铁损可以忽略不计，此时测得的功即可认为是变压器在额定状态下的铜损。

由此可以知道：变压器的铁损与变压器的一次电压有关，与二次负荷无关，就是说：只要变压器一次有电压就一定有铁损产生。电压一定，铁损就是一定的。铜损则不同，它的大小主要取决负荷电流的大小。

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