變壓器損耗構(gòu)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(gòu)成，本文主要介紹空載損耗和負載損耗的具體構(gòu)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(guān)。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(fù)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(jié)晶方位、結(jié)晶純度、內(nèi)部晶粒的畸變等因素都有關(guān)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(guān)。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(dǎo)率、密度等有關(guān)）；

　　　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(dǎo)體，所以由于電磁感應(yīng)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(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝等有關(guān)。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(dǎo)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(dǎo)來求得。

04變壓器空載損耗的計算

　　在實際設(shè)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(jié)構(gòu)，其空載損耗為

式中，K_p0——空載損耗附加系數(shù)；

　　　G_Fe——硅鋼片總質(zhì)量，Kg；

　　　P_t ——硅鋼片單位質(zhì)量損耗；按設(shè)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(dǎo)線的電流密度，A/mm²；

　　Gx——繞組裸導(dǎo)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(dǎo)線的比重，銅導(dǎo)線的密度為8.9g/cm³, 鋁導(dǎo)線為2.7g/cm³；

　　Ak——導(dǎo)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(dǎo)線處在漏磁場中，漏磁通會在導(dǎo)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(jié)構(gòu)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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