Магнитные потери — электромагнитная энергия, превращающаяся в теплоту в образце магнитоупорядоченного вещества при его перемагничивании переменным магнитным полем Н. Существует несколько механизмов магнитных потерь. Наиболее универсальный из них, характерный для широкого класса магнитоупорядоченных веществ, связан с магнитным гистерезисом. При циклическом перемагничивании образцов в результате отставания изменения намагниченности М от изменения Н, связанного с общими причинами магнитного гистерезиса зависимость М от Н координатах H, М имеет вид замкнутых петель (петли гистерезиса).

Это означает, что лишь часть энергии, передаваемая образцу внешним полем при намагничивании, возвращается им при размагничивании. Другая часть превращается в теплоту, теряется. Мерой теряемой энергии служит площадь петли. Эти потери, существующие даже при квазистатическом перемагничивании, называются гистерезисными потерями (ГП). При расчёте на один цикл перемагиничивания плотность энергии Q_Г связанная с ГП, может быть определена по формуле

где интегрирование ведётся по замкнутой петле гистерезиса. Часто вводят также мощность потерь в единице объёма W_г = fQ_г (f — частота изменения магнитной индукции) и удельные потери Р_г = W_г/ρ, где ρ — плотность вещества.

В проводящих ферромагнетиках, в частности в таких практически важных, как в электротехнической стали, помимо ГП важную роль играют также потери на вихревые токи. Механизм возникновения таких токов в ферромагнитных металлах связан с изменением магнитной индукции В за счёт движения доменных стенок (ДС) под действием Н. В процессе динамического перемагничиваиия ДС, смещаясь, могут сильно изгибаться, а доменная структура — дробиться и коренным образом перестраиваться. Всё это решающим образом сказывается на той части удельных магнитных потерь Р_в, которая обусловлена вихревыми токами. Экспериментально установлено, что Р_в нелинейным образом зависит от частоты f и ширины доменов L а также имеет немонотонную зависимость от угла между осью лёгкого намагничивания и направлением H.

Детальный учёт динамики ДС даёт для полных потерь Р = Р_Г+Р_в результаты, согласующиеся с экспериментом, и тем самым решает проблему так называемых дополнительных потерь (отличие величины Рг+ Р_в^кл от измеренных удельных потерь).
В поликристаллических магнитоупорядоченных веществах большая часть магнитных потерь приходится на P_г. Для уменьшения Р_г в сталях обычно создают магнитную текстуру. Однако при высокосовершенной текстуре велик размер кристаллических зёрен, а следовательно велико L, что отри¬цательно сказывается на Р_в. Таким ообразом, для уменьшения Р необходима оптимальная текстура Р_в, а также Р немонотонно зависит от угла наклона β плоскости листа к плоскости [110]. Наименьшее значение полных магнитных потерь соответствует углу β = 2—3° при отсутствии разориентации кристаллов в плоскости листа. Для уменьшения Р_в на листы электротехнической стали наносят магнитоактивные покрытия, которые не только выполняют, роль электроизоляции, но и при соответствующем подборе коэффициентов термического расширения приводят также к растяжению листов, что уменьшает Р_в и снижает Р.

Обычно внизу справа у буквы, обозначающей магнитные потери, пишут дробный индекс. Числитель его указывает индукцию в теслах, знаменатель — частоту в герцах. Так, Р_1.7/50 - это удельные магнитные потери, измеренные при индукции 1,7 Тл и частоте 50 Гц. В лучших марках стали, выпускаемых в мире, Р_1.7/50 = 0,82 Вт/кг при толщине листа 0,22 мм. В неметаллических ферромагнетиках помимо гистерезисных потерь иногда оказываются существенными потери, связанные с различными процессами релаксации магнитного момента: спин-спиновой релаксации и спин-решёточной релаксации.
 

Магнитные потери играют отрицательную роль в таких электромагнитных устройствах как трансформаторы, генераторы и электродвигатели. Один из основных материалов для изготовления этих устройств – электротехническая сталь.
Электротехническая сталь выпускается в виде листов (часто в рулонах) и узкой ленты толщиной 0,05—1 мм. Качество электротехнической стали характеризуется электромагнитными свойствами (удельными потерями, коэрцитивной силой и индукцией), изотропностью свойств (разницей в значениях свойств металла вдоль и поперёк направления прокатки), геометрическими размерами и качеством листов и полос, механическими свойствами, а также параметрами электроизоляционного покрытия. Снижение удельных потерь в стали обеспечивает уменьшение потерь энергии, а повышение максимальной индукции стали позволяет уменьшить габариты, снижение анизотропии свойств улучшает характеристики устройств с вращающимися узлами. Электротехническая сталь обычно поставляется в отожжённом состоянии. Для снятия механических напряжений, возникающих при изготовлении деталей проводят дополнительный кратковременный отжиг при 800—850°С. Некоторые электротехнические стали поставляются в неотожжённом виде; в этом случае для обеспечения заданного уровня свойств после механической обработки необходимо проводить термическую обработку деталей.
Степень потерь (и снижения КПД) в трансформаторе зависит, главным образом, от качества, конструкции и материала «трансформаторного железа» (электротехническая сталь). Потери в стали состоят в основном из потерь на нагрев сердечника, на гистерезис и вихревые токи. Потери в трансформаторе, где «железо» монолитное значительно больше, чем в трансформаторе, где оно составлено из многих секций (так как в этом случае уменьшается количество вихревых токов). На практике монолитные сердечники не применяются. Для снижения потерь в магнитопроводе трансформатора, также, магнитопровод изготаливается из специальных сортов трансформаторной стали с добавлением кремния, который повышает удельное сопротивление железа электрическому току, а сами пластины лакируются для изоляции друг от друга. Кроме того потери в трансформаторе добавляются за счёт нагрева проводов. Это учитывается в схеме замещения реального трансформатора при помощи активного сопротивления.

 

Магнитные потери, то есть потери вызванные наличием магнитного потока в магнитопроводе связаны с возникновением вихревых токов и с перемагничиванием стали, зависят только от величины магнитного потока и при постоянном напряжении питания также постоянны. Здесь следует оговориться, что в отличие от трансформатора постоянными будут только потери в магнитопроводе статора. В роторе они будут изменяться с нагрузкой, т.к. будет изменяться частота скольжения. Однако эта частота в номинальном режиме составляет величину порядка 2-3 Гц и при такой частоте потери в магнитопроводе ротора настолько малы, что их просто не учитывают. Магнитные потери в статоре пропорциональны приблизительно частоте питания f^1.5 . Кроме этих потерь в двигателе существуют также механические потери, вызванные трением в подшипниках вала, трением ротора о воздух, а в двигателях с фазным ротором еще и трением щеток о контактные кольца. Механические потери пропорциональны приблизительно второй степени скорости вращения.

Расчёт Р_в представляет большие трудности (из-за сложности учёта динамики ДС) и может быть выполнен лишь в простейших случаях, например для очень тонкого проводящего ферромагнитного монокристаллического листа с плоскостью поверхности, параллельной кристаллографической плоскости типа [110]. В случае перемагничивания этого листа вдоль направления [100], лежащего в плоскости его поверхности, приближённый расчёт даёт

где Р_в^кл —так называемые классические магнитные потери, вычисленные без учёта влияния ДС, В_m — амплитудное значение индукции, с — скорость света, d — толщина кристалла, ρ_E — удельное электрическое сопротивление. Из формул следует, что при прочих равных условиях Р_в тем меньше, чем меньше L.