电机损耗和效率示例
有两种类型的电机，即。静态电机（例如变压器）和旋转电机 （例如电动机和发电机）。所有的电机都不是理想的，因此它们会因效率低于100%而有一些损失。一般来说，我们会遇到三种流行的电机，即。变压器、直流电机（电机和发电机）和交流电机（电机和发电机），因此我们将一一讨论这些机器的损耗和效率。
直流电机的损耗
直流电机的损耗可分为三类：
铜损
机器绕组中的电流会导致铜损。因此，在直流电机中，铜损为，
$$Armature\:Copper\:Loss=I_{a}^{2}R_{a}\:\:Watts$$
$$Shunt\:Field\:Copper\:Loss=I_{sh}^{2}R_{sh}\:\:Watts$$
$$Series\:Field\:Copper\:Loss=I_{se}^{2}R_{se}\:\:Watts$$
铜损是可变损耗，因为它们是绕组电流的函数。
铁损或铁损
铁损发生在直流电机的电枢中，并且是由于电枢在磁场中的旋转造成的。铁损有两种类型-
滞后损失
磁滞损耗发生在直流电机的电枢中，因为电枢的任何部分在通过连续极下时都会受到磁场反转。实验发现，
$$Hysteresis\:Loss,P_{h}=K_{h}B_{max}^{1.6}fV\:\:Watts$$
在哪里，
Kh是滞后系数，
Bmax是最大磁通密度，
f 是磁反转频率，
V是电枢的体积，单位为m3
为降低磁滞损耗，电枢铁芯采用硅钢等磁滞系数值较低的材料制成。
涡流损失
当电枢在磁场中旋转时，会在其中感应出EMF，从而在电枢铁芯中产生涡流。由于这些涡流而产生的功率损耗称为涡流损耗。为了减少涡流损耗，电枢铁芯由薄叠片构成，这些叠片通过一层薄薄的清漆相互绝缘。所以，
$$Eddy\:Current\:Loss,P_{e}=K_{e}B_{max}^{2}f^{2}t^{2}V\:\:Watts$$
在哪里，
Ke是比例常数，
Bmax是最大磁通密度，
f是磁通量的频率，
t 是每个叠片的厚度，
V是电枢铁芯的体积。
由于涡流和磁滞损耗的参数是恒定的，因此直流电机的铁损是恒定的损耗。
机械损失
由于摩擦和风阻造成的损失称为机械损失。摩擦损失如轴承摩擦、电刷摩擦等，风阻损失如旋转电枢的空气摩擦。机械损耗发生在机器的运动部件中，并取决于机器的速度。
注 –铁损和机械损失统称为杂散损失，即
Strey损失=铁损+机械损失
变压器中的损耗
变压器中的功率损耗有两种类型-
铁损或铁损
铜损
铁损或铁损
铁芯损耗包括磁滞损耗和涡流损耗，并且由于交流磁通而出现在变压器的铁芯中。变压器的铁损可通过开路试验确定。
$$Hysteresis\:Loss,P_{h}=K_{h}B_{max}^{1.6}fV\:\:Watts$$
$$Eddy\:Current\:Loss,P_{e}=K_{e}B_{max}^{2}f^{2}t^{2}V\:\:$$
还，
$$Iron\:or\:core\:Losses,P_{i}=P_{h}+P_{e}=Constant\:Losses$$
使用硅钢可以最大限度地减少磁滞损耗，而使用由薄叠片组成的磁芯可以减少涡流损耗。
铜损
由于其电阻，变压器的初级和次级绕组中会出现铜损。这些可以通过短路测试来确定。
$$Copper\:Losses,P_{cu}=I_{1}^{2}R_{1}+I_{2}^{2}R_{2}$$
旋转交流电机的损耗
旋转交流电机的损耗也与直流电机相同。这些损失可分为两类-
固定或恒定损失
定子铁损
摩擦和风阻损失
可变损失
定子铜损
转子铜损
电机效率
电机的效率定义为输出功率与输入功率的比值，即
$$效率,\eta=\frac{输出\:功率(P_{0})}{输入\:功率(P_{i})}$$
$$\because\:Input\:Power=Output\:Power+Losses$$
$$\thefore\:Efficiency,\eta=\frac{Output\:Power(P_{0})}{Output\:Power(P_{0})+Losses}=(1+\frac{Output\:Power(p_{0})}{损失})$$
数值示例#1
复合长并联直流电机的电枢电阻为0.0858Ω。它的并联和串联场电阻分别为60Ω和0.06Ω。电机消耗的总电流为100A。如果并联励磁电流和串联励磁电流为2A，则确定电机的总铜损耗。
解决方案-
电枢电流，
$$I_{a}=I_{r}+I_{sh}=100+2=102$$
因此，电枢铜损耗，
$$=I_{a}^{2}R_{a}=102^{2}\times\:0.0858=892.66\:W$$
串联场铜损耗，
$$=I_{se}^{2}R_{se}=I_{a}^{2}R_{se}=102^{2}\times\:0.06=624.24\:W$$
分流场铜损耗，
$$=I_{sh}^{2}R_{sh}=2^{2}\times\:60=240\:W$$
∴总铜损失，
$$P_{cu}=I_{a}^{2}R_{a}+I_{se}^{2}R_{se}+I_{sh}^{2}R_{sh}$$
⇒总铜损失，
$$P_{cu}=892.66+624.24+240=1756.9\:W$$
数值示例#2
电力变压器的磁芯材料的磁滞系数为120J/m3，涡流损耗系数为250。其体积为10000cm3，最大磁通密度为1.18Wb/m2。核心由厚度为8毫米的薄叠片构成。如果交流电的频率为50Hz，总铁损是多少瓦特？
解决方案-
滞后功率损耗由下式给出，
$$P_{h}=K_{h}B_{max}^{1.6}fV$$
$$=120\times\:1.18^{1.6}\times\:50\times\:10000\times\:10^{-6}$$
$$=78.19\:W$$
并且，涡流损耗由下式给出，
$$P_{e}=K_{e}B_{max}^{2}f^{2}t^{2}V$$
$$=250\times\:1.18^{2}\times\:50^{2}\times\:(8\times\:10^{-3})^{2}\times\:10000\times\:10^{-6}$$
$$=0.557\:W$$
所以，
总磁芯损耗=$78.19+0.557=78.747\:W$
数值示例#3
在25kVA变压器中，铁损为250W，满载铜损为400W。求在0.8功率因数滞后时满载时的效率。
解决方案-
满载输出，
$$P_{0}=25\times\:0.8=20\:kW$$
总满载损耗，
$$=250+400=650W=0.65kW$$
满载输入功率，
$$P_{i}=20+0.65=20.65\:kW$$
因此，满载效率，
$$\eta=\frac{P_{0}}{P_{i}}\times\:100=\frac{20}{20.65}\times\:100=96.85\%$$