交流鐵芯線圈的電磁關系_交流鐵芯線圈的功率損耗

　　交流鐵芯線圈的電磁關系

　　下圖是交流鐵芯線圈電路：

　　交流鐵芯線圈電路

　　線圈的匝數為【N】，當線圈兩端加上正弦交流電壓【u】時，就有交變勵磁電流【i】流過，在交變磁通勢Ni的作用下產生交變的磁通，其絕大部分通過鐵心，稱為主磁通【Φ】，但還有很小部分從附近空氣中通過，稱為漏磁通【Φo】。這兩種交變的磁通都將在線圈中產生感應電動勢【e】和【eo】。

　　通過前人的分析和計算得知：

　　外加電壓【u】的相位超前于鐵芯中磁通【Φ】90°。

　　在忽略線圈電阻和漏磁通的條件下，當線圈匝數【N】和電源頻率【f】一定時，鐵心中的磁通最大值西【Φm】近似與外加電壓有效值【U】成正比，而與鐵心的材料及尺寸無關。

　　也就是說，當線圈匝數【N】、外加電壓【u】和頻率【f】都一定時，鐵心中的磁通最大值【Φm】將保持基本不變。

　　這個結論對于分析交流電機、電器及變壓器的工作原理是十分重要的。

　　交流鐵芯線圈的功率損耗

　　在交流鐵芯線圈電路中，線圈和鐵芯中都會有功率損耗。

　　【?Pcu】稱為銅損，是由線圈自身電阻決定的，?Pcu=R*I*I。

　　【?Pfe】稱為鐵損，是由下述磁滯損耗和渦流損耗共同決定的，?Pfe=?Ph+?Pc。

　　【?Ph】稱為磁滯損耗，是由鐵磁材料磁滯現象產生的損耗，它是由鐵磁材料內部磁疇反復轉向，相互摩擦引起鐵心發熱而造成的損耗。鐵心單位體積內每周期產生的磁滯損耗與磁滯回線所包圍的面積成正比。為了減小磁滯損耗，交、流鐵心均由軟磁材料制成。

　　【?Pc】稱為渦流損耗，是由鐵芯內部感應電流流動引起的損耗。鐵磁材料不僅有導磁能力，同時也有導電能力，所以在交變磁通的作用下，鐵心內將產生感應電動勢和感應電流，感應電流在垂直于磁通的鐵心平面內圍繞磁力線呈旋渦狀，如下圖中的（a）所示，故稱為渦流。渦流使鐵心發熱，其功率損耗稱為渦流損耗。

　　鐵芯中的渦流

　　為了減小渦流，可采用硅鋼片疊成的鐵心，它不僅有較高的磁導率，還有較大的電阻率，可使鐵心的電阻增大，渦流減小，同時硅鋼片的兩面涂有絕緣漆，使各片之間互相絕緣，可把渦流限制在一些狹長的截面內流動，從而減小了渦流損耗．如上圖中的（b）所示。所以各種交流電機、電器和變壓器的鐵心普遍用硅鋼片疊成。

　　綜上所述，交流鐵芯線圈的功率損耗為：

　　?P=?Pcu+?Pfe

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