变压器虽然具有高效率，但在研究变压器理论时，考虑某些损耗是至关重要的。这些损耗大致可以分为核心损耗和线圈损耗。核心损耗相对恒定，来源于磁路，其随变压器电流变化而变化不大。另一方面，线圈损耗，也称为I²R损耗，受电流影响;随着电流的变化，线圈损耗也会随之变化。

　　核心损耗

　　核心损耗可分为两类：涡流损耗和滞后损耗。

　　滞后损耗

　　在没有二次电流流动的情况下，流过变压器初级绕组的电流产生磁通，从而在二次绕组中感应出电压。这个初级电流称为励磁电流，由于初级绕组的自感电动势较大，因此相对较小。变压器是通过磁通传递能量的设备，集中磁通可以提高变压器的效率。

　　初级绕组的磁通绕在一种称为核心的铁或钢材料上，以集中磁通。磁性核心材料为磁通提供了比空气更好的通路。然而，核心并不能将所有磁通传递给二次线圈，一部分磁通会因滞后而损失，滞后是指材料对磁极性快速变化的抵抗能力。由于变压器由交流电压供电，初级线圈的磁场每秒变化60次，并非所有核心材料都能迅速改变极性，因此磁通会有所减弱。为减少滞后损耗，核心材料通常采用高硅钢。

　　涡流损耗

　　由于交流供电电压导致的磁场与核心材料的相对运动，核心材料中也会感应出电压，从而导致涡流的产生。这些涡流由励磁电流供给。涡流在核心中产生热量，从而造成损耗。通过将核心制成多层薄钢片(称为层压)来减少涡流。每层薄片相互绝缘，因此电流不能在整个核心中流动，而只能在每层薄片内部流动，从而减少整体电流流动和相关的热量产生。

　　图1展示了变压器中的层压核心如何减轻涡流造成的能量损失。变压器绕组中的交流电流在钢核心中产生交变磁场(以绿色箭头表示)。由于核心具有电导性，该磁场诱发出电流环(以红线表示)，称为涡流。这些电流在与磁场垂直的平面中流动，并在经过核心的电阻时导致能量以热的形式散失，从而引起功率损耗。许多变压器采用层压核心设计(右侧)，而不是实心核心(左侧)，以解决这一问题。层压核心由多层薄钢片叠加而成，每层都涂有非导电材料。这种构造防止涡流在层与层之间流动，将其限制在每层的厚度内。由于电流大小与封闭环面积成正比，这种配置大大减少了涡流，最小化了核心中的能量损失。

　　与变压器核心相关的损耗是磁性损耗，并且相对恒定。滞后和涡流的影响在电流流动变化时基本保持不变，因为它们是核心设计和材料的固有特征。

　　线圈损耗

　　变压器的工作原理与任何电路或设备相似。当电流通过时，它会产生磁场和热量。这种热量被称为线圈损耗或铜损，使用公式I²R进行量化。关键在于线圈损耗与流过变压器的电流成正比。为了减小这种热损失，变压器通常采用铜导体进行绕组，因为铜的电阻比相同尺寸的铝导体小。新的超导材料可能被用来进一步减少发热损失。散热也将降低线圈的电阻，因为材料的电阻会随着温度的升高而增加。

　　磁通链接损耗

　　无论我们如何布置变压器绕组或构造核心，初级绕组的励磁电流都会产生某些磁通，这些磁通不会切割到绕组上。这被称为磁通泄漏。

　　初级磁通为初级产生自感电动势，但无法切割到绕组的所有匝数。这降低了自感电动势并增加了初级励磁电流。因此，应该在二次绕组中感应出更多电压，但由于并非所有磁通都穿过二次绕组的匝数，二次电压并未增加。初级励磁电流的增加是浪费的，因为额外的磁通无法使用。

　　二次绕组也存在同样的问题。当二次电流流动时，二次绕组的磁通并不能完全削弱初级磁通，这是由于二次绕组的磁通泄漏。由于对初级自感电动势的阻力减少，流过初级的电流也无法产生足够的磁通来保持二次电压恒定。随着变压器电流的增加，这种磁通泄漏可能导致二次电压降低。

　　二次电压降

　　较低的二次电压也是因二次绕组上的正常电压降造成的。当电流在变压器的初级或二次绕组中流动时，绕组上的电压会有所降低。电压降的大小取决于电流流动和导体的电阻。根据欧姆定律，电压降是电流流动与导体电阻的乘积。

　　变压器初级绕组的电阻相对于施加的电压来说很小。电阻可能仅为几分之一欧姆;如果初级供电电压较高，初级电流较低，总体电压降就会很小。如果二次绕组的匝数较少，二次电压就会较低，二次电流则会较高。尽管如果使用更大的导线来承载增加的电流，二次绕组的电阻会降低，但二次绕组上的总体电压降可能占总电压的相当大一部分。这可能导致输出电压对正确负载操作来说过低。

　　例如，假设一个初级绕组在500 V下供电，电阻为0.1欧姆。相同变压器的二次绕组感应电压为100 V，电阻为0.02欧姆。如果初级绕组流动50安培的电流，电压降(安培 x 欧姆)将是5 V，约占供电电压的1%。为了实现功率输入等于功率输出，二次绕组的电流必须为250安培。二次绕组的电压降将是0.02欧姆 x 250安培，或5 V，占感应电压的5%。因此，实际的二次电压将仅为95 V。这种二次绕组的电压降在电流流动增加时影响更大。如果我们在没有电流流动和最大额定电流流动时测量实际二次绕组电压，电压变化即为变压器的电压调节百分比。

　　以下是一个示例计算：变压器的二次电压从无负载的126 V降至满载时的119 V。该变压器的电压调节百分比是多少?

　　为了补偿这种二次电压降，变压器将在二次绕组上增加额外的匝数，以提高感应电压。尽管变压器的二次绕组会有一定的电压降，但在满额定负载电流下，变压器仍会产生完整的二次电压。由于额外的匝数，变压器在无负载时的电压将高于二次绕组满载电流时的电压。这在小容量变压器中尤其明显。

　　损耗的复杂性

　　理解和解决损耗对维持变压器的可靠性和效率至关重要。核心损耗(由滞后和涡流导致)与线圈损耗(由电流流动引起)之间的区别突显了设计和材料选择的重要性，以减少发热。磁通链接损耗和二次电压降等因素进一步强调了优化变压器性能的复杂性。通过减少这些损耗，设计工程师可以提高变压器效率，降低能量浪费，并确保长寿命。

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