变压器损耗是指变压器在能量传输过程中自身消耗的电能，主要分为两大类：铁损（空载损耗） 和 铜损（负载损耗）。以下是详细说明：

一、铁损（铁心损耗/空载损耗）

• 定义：当变压器一次侧接通电源（二次侧开路），铁心中产生的损耗。与负载电流大小无关，只要通电就会存在。
• 组成：
  1. 磁滞损耗：
     • 铁心磁化方向随交变磁场反复变化，内部磁畴摩擦发热造成的能量损失。
     • 影响因素：铁心材料的磁滞回线面积（面积越大损耗越大）、电源频率（频率越高损耗越大）。
     • 降低方法：采用磁滞回线窄的优质硅钢片（如冷轧取向硅钢）。
  2. 涡流损耗：
     • 交变磁通在铁心内部感应出环流（涡流），导致电阻发热。
     • 影响因素：硅钢片厚度（越厚损耗越大）、电阻率（越低损耗越大）、磁通密度、频率。
     • 降低方法：铁心采用相互绝缘的薄硅钢片叠成（增大电阻、减小涡流路径截面）、采用高电阻率的硅钢片。
• 特点：
  • 是固定损耗，只要变压器带电运行就基本不变。
  • 通常在空载实验中测量（二次侧开路，一次侧加额定电压）。
  • 符号表示：P₀ 或 P_Fe (代表铁损)。

二、铜损（绕组损耗/负载损耗）

• 定义：变压器带负载时，电流流过一、二次绕组电阻（I²R）所产生的热能损耗。
• 核心公式：铜损 ≈ I₁²R₁ + I₂²R₂ (R₁、R₂ 分别为折算到同一侧的绕组等效电阻)
• 影响因素：
  • 负载电流大小：损耗与负载电流的平方成正比 (P_Cu ∝ I²)。
  • 绕组电阻：电阻越大，损耗越大（受导线材料、截面积、长度影响）。
  • 运行温度：电阻随温度升高而增大，铜损也增大（需按标准温度如75℃或115℃进行折算）。
• 特点：
  • 是可变损耗，随负载电流的变化而显著变化。
  • 通常在短路实验中测量（二次侧短路，一次侧缓慢加压直至一次电流达到额定值，此时所加电压很低，铁损可忽略，测得损耗主要为额定电流下的铜损）。
  • 符号表示：P_k、P_cu 或 P_L (代表负载损耗)。额定负载下的铜损称为额定铜损。

三、其他损耗（通常较小）

• 杂散损耗：由漏磁通在变压器结构件（如油箱、夹件）中引起的涡流损耗。
• 介质损耗：绝缘材料在电场作用下产生的微小损耗（主要存在于高压变压器）。

四、重要概念与工程应用

1. 空载损耗 (P₀) ≈ 铁损 (P_Fe)：代表变压器基础的“待机能耗”。
2. 负载损耗 (P_k @ I_N) ≈ 额定铜损 (P_CuN)：代表变压器在满载时的绕组损耗基准值。
3. 总损耗 (ΣP)：
   • ΣP = 铁损 (P_Fe) + 铜损 (P_Cu)
   • P_Cu = (负载电流 / 额定电流)² × 额定铜损 (P_CuN)
   • 即：总损耗 = P₀ + (I / I_N)² × P_k
4. 效率 (η)：
   • η = (输出功率 / 输入功率) × 100% = [输出功率 / (输出功率 + 总损耗)] × 100%
   • 最高效率点：通常在负载为额定容量的 50%~70% 时出现，此时铁损与铜损相等。
5. 节能意义：
   • 降低铁损：选用优质低损耗硅钢片、优化铁心结构设计。
   • 降低铜损：选用导电性好的铜导线、增大导体截面积、优化绕组设计减小漏磁。
   • 国家能效标准（如中国GB 20052）对变压器的空载损耗和负载损耗有严格限定，划分不同能效等级（如SCB18>SCB13>SCB11）。
6. 温升影响：铜损产生的热量是变压器温升的主要来源，直接影响绝缘寿命和运行安全。

总结

理解并控制变压器损耗对提高电网效率、降低运行成本、延长设备寿命至关重要。