电源变压器的损耗主要由哪些部分组成？

电源变压器的损耗主要由哪些部分组成？

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电源变压器的损耗主要由以下几部分组成：

铜损（负载损耗）

铜损是指变压器线圈（绕组）电阻所引起的损耗。当电流通过绕组时，根据焦耳定律Q = I2Rt绕组的电阻会消耗电能并转化为热能。由于绕组一般是由铜导线制成，所以称为铜损。

影响因素：

• 电流大小：铜损与电流的平方成正比。当变压器负载电流增大时，铜损会明显增加。例如，一个变压器在半载（50%额定负载）时的铜损只有满载时铜损的四分之一。
• 绕组电阻：绕组的电阻取决于导线的材质（如铜的纯度）、长度和横截面积。使用电阻率低的导线材料、缩短绕组长度（在满足匝数要求的情况下）和增大导线横截面积可以降低绕组电阻，从而减少铜损。

铁损（空载损耗）

铁损主要是指变压器铁芯中由于磁滞和涡流现象所产生的损耗。

磁滞损耗：

• 产生原因：铁芯材料在交变磁场的作用下，其内部的磁畴会不断地改变方向，这个过程需要消耗能量，这种能量损耗称为磁滞损耗。
• 影响因素：磁滞损耗与磁场交变的频率、铁芯材料的磁滞回线面积有关。例如，硅钢片是一种常用的铁芯材料，其磁滞回线面积相对较小，可以有效降低磁滞损耗。一般来说，软磁材料的磁滞损耗比硬磁材料小，所以电源变压器多选用软磁材料制作铁芯。

涡流损耗：

• 产生原因：当变压器铁芯中的磁通发生变化时，会在铁芯内部产生感应电动势，从而形成漩涡状的电流，即涡流。这些涡流在铁芯电阻上产生的损耗就是涡流损耗。
• 影响因素：涡流损耗与磁场交变频率的平方、铁芯的厚度以及铁芯材料的电阻率有关。为了减少涡流损耗，可以采用多层薄硅钢片叠成铁芯，而不是使用整块铁芯。因为薄片间的绝缘层可以增加涡流路径的电阻，从而降低涡流损耗。例如，在一些小型电源变压器中，铁芯是由许多厚度在0.3 - 0.5mm的硅钢片叠压而成。

杂散损耗

杂散损耗是指除铜损和铁损之外的其他损耗。它主要包括漏磁场在变压器的结构件（如油箱、夹件等）中引起的涡流损耗，以及由于电流的集肤效应和邻近效应等所产生的附加损耗。

产生机制和影响因素：

• 漏磁场：变压器绕组周围存在漏磁场，当漏磁场穿过变压器的金属结构件时，就会在这些结构件中产生涡流，从而导致损耗。漏磁场的大小与变压器的绕组结构、铁芯形状等因素有关。
• 集肤效应：当交变电流通过导体时，电流会趋向于在导体表面分布，使得导体内部的实际电流密度减小。这种现象会导致导体的有效电阻增加，从而产生附加损耗。集肤效应在高频时更为明显，其程度与电流频率、导体的材料和形状等因素有关。
• 邻近效应：当相邻的导体中有交变电流通过时，它们之间的磁场相互作用，会导致电流分布不均匀，进而产生附加损耗。在变压器的绕组中，尤其是多层绕组之间，邻近效应可能会比较明显。