交流铁芯线圈的电磁关系_交流铁芯线圈的功率损耗

　　交流铁芯线圈的电磁关系

　　下图是交流铁芯线圈电路：

　　交流铁芯线圈电路

　　线圈的匝数为【N】，当线圈两端加上正弦交流电压【u】时，就有交变励磁电流【i】流过，在交变磁通势Ni的作用下产生交变的磁通，其绝大部分通过铁心，称为主磁通【Φ】，但还有很小部分从附近空气中通过，称为漏磁通【Φo】。这两种交变的磁通都将在线圈中产生感应电动势【e】和【eo】。

　　通过前人的分析和计算得知：

　　外加电压【u】的相位超前于铁芯中磁通【Φ】90°。

　　在忽略线圈电阻和漏磁通的条件下，当线圈匝数【N】和电源频率【f】一定时，铁心中的磁通最大值西【Φm】近似与外加电压有效值【U】成正比，而与铁心的材料及尺寸无关。

　　也就是说，当线圈匝数【N】、外加电压【u】和频率【f】都一定时，铁心中的磁通最大值【Φm】将保持基本不变。

　　这个结论对于分析交流电机、电器及变压器的工作原理是十分重要的。

　　交流铁芯线圈的功率损耗

　　在交流铁芯线圈电路中，线圈和铁芯中都会有功率损耗。

　　【∆Pcu】称为铜损，是由线圈自身电阻决定的，∆Pcu=R*I*I。

　　【∆Pfe】称为铁损，是由下述磁滞损耗和涡流损耗共同决定的，∆Pfe=∆Ph+∆Pc。

　　【∆Ph】称为磁滞损耗，是由铁磁材料磁滞现象产生的损耗，它是由铁磁材料内部磁畴反复转向，相互摩擦引起铁心发热而造成的损耗。铁心单位体积内每周期产生的磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。为了减小磁滞损耗，交、流铁心均由软磁材料制成。

　　【∆Pc】称为涡流损耗，是由铁芯内部感应电流流动引起的损耗。铁磁材料不仅有导磁能力，同时也有导电能力，所以在交变磁通的作用下，铁心内将产生感应电动势和感应电流，感应电流在垂直于磁通的铁心平面内围绕磁力线呈旋涡状，如下图中的（a）所示，故称为涡流。涡流使铁心发热，其功率损耗称为涡流损耗。

　　铁芯中的涡流

　　为了减小涡流，可采用硅钢片叠成的铁心，它不仅有较高的磁导率，还有较大的电阻率，可使铁心的电阻增大，涡流减小，同时硅钢片的两面涂有绝缘漆，使各片之间互相绝缘，可把涡流限制在一些狭长的截面内流动，从而减小了涡流损耗．如上图中的（b）所示。所以各种交流电机、电器和变压器的铁心普遍用硅钢片叠成。

　　综上所述，交流铁芯线圈的功率损耗为：

　　∆P=∆Pcu+∆Pfe