直流电机的损耗

在直流电机（发电机或电动机）中，损耗可分为三类，即：

所有这些损失都以热量的形式出现，从而提高了机器的温度。它们还会降低机器的效率。

铜损

在直流电机中，由于电机各种绕组的电阻而产生的损耗称为铜损。铜损也称为I ² R损耗，因为这些损耗是由于电流流过绕组电阻而产生的。

直流电机中发生的主要铜损如下：

$$\mathrm{\mathrm{电枢铜损}\:=\:\mathit{I_{a}^{\mathrm{2}}R_{a}}}$$

$$\mathrm{\mathrm{系列场铜损耗}\:=\:\mathit{I_{se}^{\mathrm{2}}R_{se}}}$$

$$\mathrm{\mathrm{分流场铜损耗}\:=\:\mathit{I_{sh}^{\mathrm{2}}R_{sh}}}$$

在直流电机中，由于电刷接触电阻，还存在电刷接触损耗。在实际计算中，该损耗一般计入电枢铜损。

由于电枢在磁场中旋转，直流电机的电枢铁芯中会产生铁损。由于这些损耗发生在电枢的铁芯中，因此也称为铁芯损耗。

铁或磁芯损耗有两种类型，即磁滞损耗和涡流损耗。

直流电机电枢铁芯在经过不同极性的连续磁极时，由于电枢铁芯中的磁场反转而在电枢铁芯中产生的铁芯损耗称为磁滞损耗。磁滞损耗由以下经验公式给出：

$$\mathrm{\mathrm{迟滞损失,}\mathit{P_{h}}\:=\:\mathit{k_{h}B_{max}^{\mathrm{1.6}}fV}}$ $

其中，$\mathit{k_{h}}$为斯坦梅茨磁滞系数，$\mathit{B_{max}}$为最大磁通密度，f为磁反转频率，V为电枢铁芯体积。

直流电机中的磁滞损耗可以通过采用硅钢等斯坦梅茨磁滞系数值较低的材料制成电枢铁芯来降低。

当直流电机的电枢在磁极磁场中旋转时，电枢铁芯中会感应出电动势，并在电枢铁芯中产生涡流。这些涡流造成的功率损耗称为涡流损耗。涡流损耗由下式给出：

$$\mathrm{\mathrm{涡流电流损耗,}\mathit{P_{e}}\:=\:\mathit{k_{e}B_{max}^{\mathrm{2}}f ^{\mathrm{2}}t^{\mathrm{2}}V}}$$

其中，$\mathit{K_{e}}$为比例常数，t为叠片厚度。

从涡流损耗的表达式可以清楚地看出，涡流损耗取决于叠片厚度的平方。因此，为了减少这种损耗，电枢铁芯由薄叠片组成，叠片之间通过薄薄的清漆层绝缘。

直流电机中由于摩擦和风阻造成的功率损耗称为机械损耗。在直流电机中，摩擦损失以轴承摩擦、电刷摩擦等形式发生，而风阻损失则因旋转电枢的空气摩擦而发生。

机械损失取决于机器的速度。但对于给定的速度，这些损失实际上是恒定的。

注- 铁损或磁芯损耗以及机械损耗统称为杂散损耗。

在直流电机中，我们可以将上述损耗分为以下两类 -

直流电机中在所有负载下保持恒定的损耗称为恒定损耗。这些损耗包括 -铁损、并联场铜损和机械损耗。

直流电机中随负载变化的损耗称为可变损耗。直流电机中的可变损耗是 - 电枢铜损和串联励磁铜损。

Total losses in a DC machine = Constant losses + Variable losses