變壓器的損耗計(jì)算分析
在電力系統(tǒng)中變壓器是利用效率最高的電氣設(shè)備之一,一般中、小變壓器都可達(dá)96~98%。在電力系統(tǒng)中,累積變壓器的總損耗可占20~25%。
(一)變壓器的空載損耗
此損耗包括鐵芯中磁滯和渦流損耗及空載電流在初級(jí)線(xiàn)圈電阻上的損耗,前者稱(chēng)為鐵損后者稱(chēng)為銅損。由于空載電流很小,后者可以略去不計(jì),因此,空載損耗基本上就是鐵損。
影響鐵損的因素很多,以數(shù)學(xué)式表示,則
式中 Pn、Pw——表示磁滯損耗和渦流損耗
kn、kw——常數(shù)
f——變壓器外施電壓的頻率 赫
Bm——鐵芯中最大磁通密度韋/米2
n——什捷因麥茲常數(shù),對(duì)常用的硅鋼片,當(dāng)Bm=(1.0~1.6)韋/米2時(shí),n≈2,對(duì)目前使用的方向性硅鋼片,取2.5~3.5。
根據(jù)變壓器的理論分析,科假定初級(jí)感應(yīng)電勢(shì)為E1(伏),則:E1=KfBm (2)
K為比例常數(shù),由初級(jí)匝數(shù)及鐵芯截面積而定,則鐵損為:
由于初級(jí)漏阻抗壓降很小,若忽略不計(jì),
E1=U1 (4)
可見(jiàn),變壓器的鐵損與外施電壓有很大關(guān)系如果電壓V為一定值,則鐵損不變,(因?yàn)閒不變),又因?yàn)檎_\(yùn)行時(shí)U1=U1N,故空載損耗又稱(chēng)不變損耗.如果電壓波動(dòng),則空載損耗即變化。
(二)負(fù)載損耗
此損耗是指變壓器初、次級(jí)線(xiàn)圈中電流在電阻上產(chǎn)生的銅損耗及勵(lì)磁電流在勵(lì)磁電阻上產(chǎn)生的鐵損耗。當(dāng)電流為額定電流時(shí),后者很小,可以不計(jì),故主要是電流在初、次級(jí)線(xiàn)圈電阻上的銅損。
對(duì)三相變壓器在任意負(fù)載時(shí),銅耗表達(dá)式:
式中I1——初級(jí)線(xiàn)圈的負(fù)載電流
I2’——次級(jí)線(xiàn)圈折算到初級(jí)的電流
R1——初級(jí)線(xiàn)圈的電阻
R2’——次級(jí)線(xiàn)圈折算得初級(jí)的電阻
由上式可見(jiàn),變壓器的銅損和負(fù)載電流的平方成正比??紤]到負(fù)載運(yùn)行時(shí),負(fù)載電流的變化,故此損耗又稱(chēng)可變損耗。
若令β表示負(fù)載系數(shù),即則銅損式中 ~線(xiàn)圈電流為額定值時(shí)的銅損。
(三)附加損耗
此損耗包括附加鐵損及附加銅損,由于這兩種損耗數(shù)量很小,又難以測(cè)定,可以不計(jì)??傊?,變壓器的損耗主要是不變損耗和可變損耗。
變壓器的效率,其計(jì)算公式
如果負(fù)載的性質(zhì)一定,令φ2表示功率因數(shù)角,則在額定電壓下,三相變壓器輸出功率
SN——變壓器的額定容量。輸入功率,可根據(jù)功率平衡得到
?。?)式表明變壓器的效率和其額定容量初、負(fù)載的性質(zhì)與大小以及變壓器本身的損耗有關(guān)。
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