詳解變壓器的銅損和鐵損

變壓器，作為電壓變換和功率傳輸的主要設備，不管是在電力系統還是在電子電路中，其應用都非常廣泛。而變壓器在運行過程中，總會伴隨著損耗的產生，其中，變壓器的損耗主要分為兩種，即銅損和鐵損，今天我就來給大家講講，什么是變壓器的銅損和鐵損。

一、銅損
說到銅，很多人第一個想到的就是銅導線，其實變壓器銅損中的銅，也是指“銅導線”。變壓器的繞組大多都是由銅導線繞制而成，一般匝數較多，所以其電阻不足以被忽略，而有電阻，就意味著有功率損耗。

由于變壓器繞組存在電阻，根據焦耳定律，顯然，這個電阻流過電流會產生焦耳熱，且電流越大，功率損耗就越大，即ΔP=I2R，這個ΔP就是變壓器的銅損。可以很輕易地得出結論：變壓器的銅損由繞組產生，且隨著電流的變化而變化，所以它是可變損耗。

變壓器的銅損比較簡單，難點在于鐵損的理解。

二、鐵損
區別于銅損，變壓器的鐵損與繞組、電流大小等因素無關，它由鐵芯產生，所以鐵損中的“鐵”其實就是指鐵芯。變壓器的鐵損又可以分為兩部分，即渦流損耗和磁滯損耗。

說到渦流，我想大家應該都有了解一二，例如電磁爐的工作就是基于渦流的產生，簡單來說，渦流產生的條件有二：1有交變磁場，2有閉合的導體路徑，而變壓器鐵芯就恰好滿足這兩個條件。

變壓器鐵芯是磁場的主要路徑，幾乎所有磁場都是在鐵芯中流通，而磁場由交變電流產生，所以磁場也是交變的，同時，鐵芯又是導體，顯然，交變磁場穿過鐵芯必然會產生渦流，兩者方向關系遵循右手螺旋定則。正是因為鐵芯會產生渦流，才把它做成薄薄的一片片，因為越薄電阻越大，電流也就越小。

變壓器在正常工作時，電壓一般是保持不變的，根據電磁感應定律，電壓不變，磁場也會不變，這里的不變是指有效值（或幅值），所以鐵芯中的感應電動勢也不變（區別于繞組的感應電動勢，這里是指鐵芯中的感應電壓），顯然，在感應電壓不變的情況下，（鐵芯）電阻越大，電流（渦流）就也小。

有渦流，就必然會有損耗，除非鐵芯是超導體，當然這是不可能的。由于渦流的大小不變（指有效值或幅值），所以由渦流產生的損耗也不變。

除渦流損耗外，鐵芯中還存在另一種損耗，那就是磁滯損耗。鐵芯作為鐵磁材料，會不斷被交變磁場磁化，也就是說，鐵芯會被磁化成磁體，且這個磁體的磁極方向隨著交變磁場方向的變化而變化。

我們可以把鐵芯看成內部含有無數個小磁針（即磁疇）的磁鐵，鐵芯磁極方向的反復變化其實就是這些小磁針在不斷地反復旋轉。顯然，小磁針的反復運動與摩擦就會產生能量損耗，由于鐵芯磁化狀態的變化總是落后于外加磁場的變化，就好像有粘滯性一樣，在外磁場撤消后，鐵磁質仍能保持原有的部分磁性，這就是磁滯現象，所以把鐵芯在被磁化過程中產生的損耗稱為磁滯損耗。由于原磁場不變，所以鐵芯的磁化也是不變的，產生的磁磁滯損耗也是不變的。這里的不變是指鐵芯的磁化過程是周期性的，而不是隨機的。

可以發現，電壓不變，鐵損中的渦流損耗和磁滯損耗都是不可變的，所以又把鐵損稱為不可變損耗。

總結一下，變壓器的損耗分為銅損和鐵損，其中銅損由繞組產生，其大小與電流有關，是可變損耗；而鐵損由鐵芯產生，分為渦流損耗和磁滯損耗，鐵損大小與電壓有關，是不可變損耗，