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创联电器维修电磁炉详解变压器的铜损和铁损

2024年08月14日 优品资讯网

干式变压器厂家_箱式变电站_油浸式变压器-北京创联汇通电气设备有限公司

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。

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=I2R,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,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。

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。

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。

可以发现,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。

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,

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