變壓器損耗構成及計算方法
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- 發(fā)布時間：2015/5/22 15:25:45
- 作者：hb_yinhe
變壓器損耗由空載損耗和負載損耗構成，本文主要介紹空載損耗和負載損耗的具體構成，以及各種變壓器損耗的計算方法？
一變壓器空載損耗
變壓器的空載損耗又稱鐵耗，它屬于勵磁損耗，與負載無關。空載損耗的組成包括鐵芯材料的磁滯損耗、渦流損耗以及附加損耗三部分。
01磁滯損耗
磁滯損耗是鐵磁材料在反復磁化過程中由于磁滯現(xiàn)象所產(chǎn)生的損耗。磁滯損耗的大小與磁滯回線的面積成正比。微觀地來看，磁滯損耗與硅鋼片內(nèi)部的結晶方位、結晶純度、內(nèi)部晶粒的畸變等因素都有關系。 由于磁滯回線的面積又與最大磁密Bm的平方成正比，因此磁滯損耗約和最大磁密 Bm 的平方成正比。此外，磁滯損耗是由交變磁化所產(chǎn)生，所以它的大小還和交變頻率f有關。磁滯損耗Pc的計算公式
式中，C1——由硅鋼片材料特性所決定的系數(shù)（與鐵芯磁導率、密度等有關）；
Bm——交變磁通的最大磁密；
f——頻率；
V ——鐵磁材料總體積。
02渦流損耗
由于鐵芯本身為金屬導體，所以由于電磁感應現(xiàn)象所感生的電動勢將在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，即為渦流。由于鐵芯中有渦流流過，而鐵芯本身又存在電阻，故引起了渦流損耗。渦流損耗Pw的計算公式：
式中，C2——決定于硅鋼片材料性質(zhì)的系數(shù)；
t ——硅鋼片的厚度；
ρ ——硅鋼片的電阻率。
03附加鐵損
附加鐵損不完全決定于材料本身，而主要與變壓器的結構及生產(chǎn)工藝等有關。所以無論什么類型的變壓都存在附加鐵損，只不過有大小的差別而已。
通常，引起附加損耗的原因主要有：
1） 磁通波形中有高次諧波分量，它們將引起附加渦流損耗；
2） 由于機械加工所引起的磁性能變壞所導致?lián)p耗增大；
3） 在鐵芯接縫以及芯柱與鐵軛的T 型區(qū)等部位所出現(xiàn)的局部損耗的增大等。
對于附加鐵損的計算，常借助引入一個“附加損耗系數(shù)”的辦法來處理，當然這純粹是一個經(jīng)驗系數(shù)，不可能依靠理論推導來求得。
04變壓器空載損耗的計算
在實際設計中，空載損耗的計算是通過先計算出鐵芯的總質(zhì)量，再乘以單位質(zhì)量的鐵損去計算的。這里所說的鐵芯質(zhì)量是指硅鋼片的總質(zhì)量，包括鐵芯柱質(zhì)量Gt、鐵軛質(zhì)量Ge和轉(zhuǎn)角質(zhì)量Gc的總和。對于目前常用的鐵芯柱和鐵軛凈截面積相等的鐵心結構，其空載損耗為
式中，Kp0——空載損耗附加系數(shù)；
GFe——硅鋼片總質(zhì)量，Kg；
Pt ——硅鋼片單位質(zhì)量損耗；按設計磁通密度，查表可得。
二變壓器負載損耗
變壓器在運行時，繞組內(nèi)通過電流，會產(chǎn)生負載損耗。負載損耗又稱銅損，除基本繞組直流損耗外，還包括附加損耗。附加損耗主要有，繞組渦流損耗、環(huán)流損耗和雜散損耗。
01基本銅損計算公式
式中，j——繞組導線的電流密度，A/mm2；
Gx——繞組裸導線的質(zhì)量，kg，對三相變壓器 
；
K——系數(shù)，銅為2.4，鋁為13.22；
g——導線的比重，銅導線的密度為8.9g/cm3, 鋁導線為2.7g/cm3；
Ak——導線截面積，cm2。
02附加損耗
附加損耗包括繞組渦流損耗、引線損耗和雜散損耗。
變壓器運行時，繞組的安匝會產(chǎn)生很大的漏磁場。所謂漏磁場是指磁通有一部分通過空氣，有一部分磁路是鐵芯。由于繞組的導線處在漏磁場中，漏磁通會在導線中引起渦流損耗。引線損耗是變壓器各引線電阻損耗的總和，引線按基本損耗的百分比來折算。雜散損耗是漏磁通穿過鋼結構件（如板式夾件、鋼壓板、壓釘螺栓及油箱壁等）引起的損耗。
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