变压器损耗定义
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变压器的可变损耗和不变损耗
变压器的损耗分为可变损耗和不变损耗。
1.不变损耗。
不变损耗是指变压器在空载或负载很小的情况下所消耗的功率,包括铁损和漏电损耗。
铁损是因为变压器的铁芯在交变磁场作用下产生的涡流损耗和磁滞损耗,而漏电损耗是因为变压器绕组中的绝缘材料的极化和介质损耗引起的。
2.可变损耗。
可变损耗是指变压器在负载电流变化时所消耗的功率。
这种损耗包括铜损和绕组间死区损耗。
铜损是因为变压器绕组所流过的电流会在绕组电阻上产生功率损耗,而绕组间死区损耗是指绕组间的磁通在正反变化时,磁通需要通过绕组内外表面的短路环产生电流,这种电流也会在短路环的电阻上产生功率损耗。
总而言之,不变损耗和可变损耗在变压器的设计、选择和使用中都是非常重要的考虑因素。
变压器的损耗问题不仅关系到变压器本身的性能和寿命,也关系到电力供应的质量和效率。
变压器的损耗分为铁损与铜损1、铁损(即磁芯损耗)包括三个方面:(1)磁材料在外磁场的作用下,材料中的一部分与外磁场方向相差不大的磁畴发生了‘弹性’转动,这就是说当外磁场去掉时,磁畴仍能恢复原来的方向;而另一部分磁畴要克服磁畴壁的摩擦发生刚性转动,即当外磁场去除时,磁畴仍保持磁化方向。
因此磁化时,送到磁场的能量包含两部分:前者转为势能,即去掉外磁化电流时,磁场能量可以返回电路;而后者变为克服摩擦使磁芯发热消耗掉,这就是磁滞损耗,是不可恢复能量。
每磁化一个周期,就要损耗与磁滞回线包围面积成正比的能量。
频率越高,损耗功率越大;磁感应摆幅越大,包围面积越大,损耗也越大。
(2)涡流损耗,当变压器工作时。
磁芯中有磁力线穿过,在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流,由于此电流自成闭合回路形成环流,且成旋涡状,故称为涡流。
涡流的存在使磁芯发热,消耗能量,这种损耗称为涡流损耗。
(3)剩余损耗是由于磁化弛豫效应或磁性滞后效应引起的损耗。
所谓弛豫是指在磁化或反磁化的过程中,磁化状态并不是随磁化强度的变化而立即变化到它的最终状态,而是需要一个过程,这个‘时间效应’便是引起剩余损耗的原因。
从铁损包含的三个方面的定义上看,只要控制磁力线的大小便可降低磁滞损耗,减少磁芯与磁力线垂直的面积可以减少涡流损耗。
《开关电源中磁性元器件》一书中指出:由上面的话可以看出,在磁芯材质与形状,体积等都确定的情况下,变压器的铁损与变压器的工作频率以及磁感应强度摆幅deltB成正比。
磁滞在低场下可以不予考虑,涡流在低频下也可忽略,剩下的就是剩余损耗。
在磁感应强度较高或工作频率较高时,各种损耗互相影响难于分开。
故在涉及磁损耗大小时,应注明工作频率f以及对应的Bm 值。
但在低频弱场下,可用三者的代数和表示:tanδm= tanδh+tanδf+tanδr。
式中tanδh tanδf tanδr分别为:磁滞损耗角正切,涡流损耗角正切,剩余损耗角正切。
1250kva变压器空载损耗计算公式摘要:一、引言二、1250kva 变压器空载损耗计算公式1.变压器空载损耗的定义2.计算公式三、影响1250kva 变压器空载损耗的因素1.铁芯材料2.铁芯结构3.工作温度四、如何降低1250kva 变压器空载损耗1.选择合适的铁芯材料2.优化铁芯结构3.控制工作温度五、结论正文:一、引言在电力系统中,变压器是一种常见的电力设备,用于调整电压以满足不同用电设备的需求。
对于1250kva 变压器,了解其空载损耗计算公式以及影响因素对于优化电力系统的运行具有重要意义。
本文将对这些内容进行详细阐述。
二、1250kva 变压器空载损耗计算公式1.变压器空载损耗的定义变压器空载损耗是指变压器在空载状态下(即输出端开路,输入端施加额定电压)时,由于铁芯磁化和漏磁引起的损耗。
它主要包括铁芯损耗和线圈电阻损耗。
2.计算公式1250kva 变压器空载损耗计算公式为:空载损耗(kW)= 变压器容量(kVA)× 空载损耗率(%)其中,空载损耗率是指变压器空载损耗与变压器容量的比值,通常由变压器制造商提供。
三、影响1250kva 变压器空载损耗的因素1.铁芯材料铁芯材料对空载损耗具有重要影响。
硅钢片是常用的铁芯材料,其磁导率高,磁滞损耗低,能够有效降低空载损耗。
2.铁芯结构铁芯结构包括铁芯形状、叠片方式、接缝等。
合理的铁芯结构可以降低磁阻,减少磁滞损耗,从而降低空载损耗。
3.工作温度变压器的工作温度对空载损耗有较大影响。
随着工作温度的升高,铁芯材料的磁导率降低,磁滞损耗增加,从而导致空载损耗增大。
四、如何降低1250kva 变压器空载损耗1.选择合适的铁芯材料选用高磁导率的硅钢片作为铁芯材料,可以降低磁滞损耗,从而降低空载损耗。
2.优化铁芯结构通过优化铁芯结构,如采用矩形铁芯、Nomex 纸叠片、无接缝铁芯等,可以降低磁阻,减少磁滞损耗,从而降低空载损耗。
3.控制工作温度通过合理的散热设计、监控和调节变压器的工作温度,可以降低空载损耗。
电力变压器损耗标准电力变压器是电力系统中的重要设备,用于将高电压、低电压之间的电能进行转换。
变压器每年都会损耗一定的电能,因此制定了电力变压器损耗标准,以保证电力变压器的安全运行和能量的有效利用。
一、定义电力变压器损耗是指在正常运行状态下,变压器的空载电流和负载电流所消耗的电能。
损耗主要包括铁损和铜损。
二、铁损和铜损变压器的铁损包括铁心和铁芯的损耗,是指在变压器的工作中,铁芯磁通的周期性变化所导致的能量损耗。
铁损和线损的比例在变压器设计阶段就已经确定。
通常情况下,铁损占总损耗的80%以上,是变压器损耗的主要成分。
变压器的铜损是指在变压器的工作中,在线圈中通电所产生的电流所导致的能量损耗。
铜损包括两部分,即线圈的电流所产生的励磁损耗和负载电流所产生的电阻损耗。
三、电力变压器损耗标准根据我国国家标准《电力变压器》(GB/T6451-2015),电力变压器损耗标准分为确定规定损耗和计算限值损耗两种方法。
确定规定损耗是指根据变压器的额定容量和额定电压,按照国家标准中规定的损耗值进行计算。
而计算限值损耗,则是根据实际的负荷情况,结合国家标准中规定的计算方法进行计算。
四、损耗标准的重要性电力变压器损耗标准的制定对于保障电力系统的安全运行、节约能源具有重要的作用。
根据标准规定的损耗值,可以保证变压器在正常运行状态下的电能损耗控制在一个合理的范围内。
同时,在实际运行中,通过计算得到的限值损耗,可以判断变压器是否运行正常,是否存在过载等情况,对于实时监测变压器的运行状况和维护具有重要的意义。
综上所述,电力变压器损耗标准是电力系统中的重要标准之一,对于保障电力系统的安全稳定运行,节约能源具有重要的意义。
因此,工程技术人员在设计、选型、维护变压器过程中,必须充分考虑电力变压器损耗标准,并严格遵守相关规定。
变压器损耗的计算公式及方法变压器损耗是指变压器运行过程中由于铁心和线圈中的电流引起的功率损失。
变压器损耗可以分为铁损和铜损两部分。
铁损是指在变压器铁心中由于交变磁通产生涡流引起的损耗,铜损是指在变压器线圈中由于电流通过导线而产生的电阻功率损耗。
1.铁损的计算公式及方法:变压器铁损可以通过以下公式进行计算:P铁损=(V1/V2)^2×P额定其中,P铁损为变压器的铁损功率,V1和V2分别为变压器的输入电压和输出电压,P额定为变压器的额定功率。
铁损的计算方法主要有以下几种:a.全功率损耗法:将整个变压器接入电源,测量输入功率和输出功率的差值即为铁损功率。
b.空载损耗法:将变压器的输出端口断开,仅将输入端口接入电源,测量变压器的输入功率即为铁损功率。
c.空载损耗与短路损耗之和法:先测量变压器的空载损耗,再测量变压器的短路损耗,最后将两者相加即为铁损功率。
2.铜损的计算公式及方法:变压器的线圈电阻会产生导线中的功率损耗,也称为铜损。
铜损可以通过以下公式进行计算:P铜损=I^2×R其中,P铜损为变压器的铜损功率,I为变压器的电流,R为变压器线圈的电阻。
铜损的计算方法可以根据实际情况进行选择:a.直流电阻法:将变压器的其中一线圈短路,通过流过短路线圈的直流电流来测量线圈的电阻。
然后利用电流和电阻的关系计算出铜损功率。
b.双差法:将变压器的两个线圈分别接入两个相反方向的电流源,通过测量两个电流源的电压和电流来计算出线圈的电阻,并进而计算出铜损功率。
综上所述,变压器损耗的计算公式和方法主要包括铁损和铜损的计算。
铁损的计算公式为P铁损=(V1/V2)^2×P额定,方法包括全功率损耗法、空载损耗法和空载损耗与短路损耗之和法。
铜损的计算公式为P铜损=I^2×R,方法包括直流电阻法和双差法。
不同方法可以根据实际情况选择合适的计算方式。
变压器核⼼参数之:空载损耗、负载损耗
变压器核⼼参数之:空载损耗、负载损耗
⼀、变压器损耗
变压器损耗⼤致为两项:空载损耗和负载损耗。
空载损耗:⼜称为铁损,主要为变压器铁芯在⼯作时的磁滞损耗和涡流损耗所造成的,其⼤⼩
与电压和频率相关较⼤,变压器空载还是带负载对于铁损影响不⼤;
负载损耗:⼜称为铜损,载电流流过变压器线圈,由于线圈本⾝的电阻,将有⼀部分功率损耗
在线圈中,这部分损耗为“线损”,电流越⼤,损耗越⼤,所以负荷越⼤,线损也越⼤;
由于线圈电阻和温度有关,负载损耗标准是基于不同运⾏温度定义。
⼆、现⾏国家标准GB 20052-2013
规定了变压器的1级、2级、3级损耗标准,下表选取了部分1级标准参数。
【⾮晶合⾦变压器空载损耗明显低于电⼯钢带型,⽽负载损耗稍⼤于电⼯钢带型,特别适合长
期低负载率应⽤的场合】
注意:该标准是基于短路阻抗4%为基准,不同的短路阻抗对负载损耗影响较⼤。
⽽⽬前常⽤的1600KVA以上的⼤功率变压器通常短路阻抗为6%或8%,损耗参数主要参考⾏业标准。
三、⾏业标准JBT 3837-2016
标准中10~14型为电⼯钢带的传统变压器、15/16型为⾮晶合⾦变压器参数。
⾮晶合⾦16型参数节选
电⼯钢带13型参数节选
四、最新国家标准GB 20052-2013
最新标准为2021年6⽉实⾏,对空载损耗要求指标降低较多,对负载损耗指标变化较⼩。
变压器铜损和铁损计算公式摘要:一、变压器铜损和铁损的定义与区别二、变压器铜损和铁损的计算公式三、计算变压器铜损和铁损所需数据四、变压器铜损和铁损的计算实例五、总结正文:一、变压器铜损和铁损的定义与区别变压器的损耗主要分为两类:铜损和铁损。
铜损,又称负荷损耗,是指变压器在负载运行时,由于一次和二次绕组存在电阻,通过电流产生的热量。
铁损,又称空载损耗,是指变压器在空载运行时,由于铁芯存在磁滞损耗和涡流损耗而产生的热量。
二、变压器铜损和铁损的计算公式1.铜损计算公式:铜损(Pcu)= I^2 * R其中,I 为变压器一次侧电流,R 为一次侧绕组电阻。
2.铁损计算公式:铁损(Pfe)= P0 * sin(arccos(U2/U1))其中,P0 为变压器空载损耗,U1 为一次侧电压,U2 为二次侧电压。
三、计算变压器铜损和铁损所需数据计算变压器铜损和铁损需要以下数据:1.变压器一次侧电流2.变压器一次侧绕组电阻3.变压器二次侧电压4.变压器空载损耗四、变压器铜损和铁损的计算实例假设某变压器一次侧电流为100A,一次侧绕组电阻为0.1Ω,二次侧电压为220V,空载损耗为50W。
则可按照以下步骤计算铜损和铁损:1.计算铜损:Pcu = I^2 * R = 100^2 * 0.1 = 1000W2.计算铁损:Pfe = P0 * sin(arccos(U2/U1)) = 50 * sin(arccos(220/100)) = 50 * sin(0.698) ≈39.5W五、总结通过以上计算可知,该变压器的铜损为1000W,铁损为39.5W。
在实际运行中,变压器的损耗主要取决于负载情况,铜损和铁损之和即为变压器的总损耗。
变压器的损耗包含两部分,空载损耗与负载损耗。
1.变压器的空载损耗变压器的空载损耗又称铁耗,它属于励磁损耗与负载无关。
1.1空载损耗的组成通常变压器的空载损耗包括铁芯材料的磁滞损耗、涡流损耗以及附加损耗几部分。
1.1.1磁滞损耗磁滞损耗是铁磁材料在反复磁化过程中由于磁滞现象所产生的损耗。
磁滞损耗的大小与磁滞回线的面积成正比。
微观地来看,磁滞损耗与硅钢片内部的结晶方位、结晶纯度、内部晶粒的畸变等因素都有关系。
由于磁滞回线的面积又与最大磁密B m 的平方成正比,因此磁滞损耗约和最大磁密B m 的平方成正比。
此外,磁滞损耗是由交变磁化所产生,所以它的大小还和交变频率f 有关。
具体来说磁滞损耗P c 的大小可用下式计算21c m P C B f V =⋅⋅ (1-1)式中,C 1——由硅钢片材料特性所决定的系数(与铁芯磁导率、密度等有关);B m ——交变磁通的最大磁密;f ——频率;V ——铁磁材料总体积。
注:在日本东京制铁株式出版社的《新日本制铁电磁钢板》中提到有的硅钢片厂家认为,磁滞损耗的大小与B m 的1.6次方成正比。
1.1.2涡流损耗由于铁芯本身为金属导体,所以由于电磁感应现象所感生的电动势将在铁芯内产生环流,即为涡流。
由于铁芯中有涡流流过,而铁芯本身又存在电阻,故引起了涡流损耗。
具体来说,经典的涡流损耗P w 的大小可用下式计算2222m w B f t P C ρ⋅⋅= (1-2)式中,C 2——决定于硅钢片材料性质的系数;t ——硅钢片的厚度;ρ——硅钢片的电阻率。
1.1.3异常涡流损耗在上文的标注所提到的文献中,提出了“异常涡流损耗”的概念,也有的把它作为附加铁损的一部分来看待,一般认为它的大小与硅钢片内部磁区的大小(结晶粒的大小)以及硅钢片表面涂层的弹性张力等有关,并可以用下式来进行估算 223s f B v t P C ρ⋅⋅= (1-3)式中,C 3——取决于硅钢片材料的常数;B s ——饱和磁通密度;v ——交变磁化时硅钢片内磁壁的移动速度。
SCB-2500变压器损耗计算一、引言1. 本文旨在介绍SCB-2500变压器损耗的计算方法,为变压器运行和维护提供理论支持和参考。
2. SCB-2500变压器是电力系统中常见的高压变压器,其损耗计算对于电力系统的稳定运行至关重要。
二、SCB-2500变压器损耗的定义1. 变压器损耗是指变压器在运行中由于铁芯和线圈等部件的电流损耗和铁损耗而产生的能量损失。
2. 变压器损耗包括铁损耗和铜损耗两部分,铁损耗是指铁芯在交变磁场中产生的能量损失,铜损耗是指变压器线圈中电流通过导体时产生的能量损失。
三、SCB-2500变压器损耗计算方法1. 铁损耗计算方法:a. 铁损耗=K_铁×(f×B_max)^α其中,K_铁为铁损耗系数,f为频率,B_max为最大磁感应强度,α为铁损耗指数。
b. 变压器铁损耗计算需要通过实验测定出K_铁和α的值,然后根据变压器运行时的频率和最大磁感应强度进行计算。
2. 铜损耗计算方法:a. 铜损耗=I^2R其中,I为线圈中的电流,R为线圈的电阻。
b. 变压器铜损耗计算通过测定变压器线圈的电阻和运行时的电流值进行计算。
四、SCB-2500变压器损耗计算实例1. 假设SCB-2500变压器的频率为50Hz,最大磁感应强度为1.8T,线圈电阻为0.2Ω,运行时的电流为100A。
2. 则可以通过铁损耗计算方法计算出铁损耗,通过铜损耗计算方法计算出铜损耗,最终得到变压器的总损耗。
五、SCB-2500变压器损耗计算的意义1. 通过对SCB-2500变压器损耗的精确计算,可以为电力系统的能量平衡和安全运行提供重要依据。
2. 合理的损耗计算可以指导变压器的选型和运行模式,从而提高电力系统的效率和稳定性。
六、结论1. SCB-2500变压器损耗的准确计算对于电力系统的稳定运行至关重要,需要严谨的计算方法和精确的实验数据进行支撑。
2. 变压器厂家和电力系统运行单位应加强对变压器损耗计算方法的研究和实践应用,提高系统的运行效率和安全性。
变压器铜损短路损耗
变压器的铜损和短路损耗是造成能量损耗的主要因素。
1. 铜损:变压器的铜线圈内流过电流会产生电阻,导致能量转化为热能而损耗。
铜损的大小取决于电流的大小和铜线圈的电阻。
一般来说,铜损随着电流的增加而增加,而随着线圈截面积的增加而减小。
2. 短路损耗:变压器的短路损耗是指在额定负载电流下,变压器的铁心和线圈之间的磁通产生的涡流耗散能量。
这部分能量主要转化为热能,导致损耗。
短路损耗与变压器的设计、材料和负载有关,一般来说,短路损耗随着变压器容量的增加而增加。
为了降低变压器的铜损和短路损耗,可以采取以下措施:
- 选择合适的线圈材料和设计,以降低电阻和涡流损耗;
- 控制变压器的负载,避免超过额定负载,减少能量损耗;
- 优化变压器的绕组结构和冷却系统,提高散热效果,降低损耗;
- 选择高效的变压器设计和制造工艺,以提高整体能效。
通过以上措施,可以有效降低变压器的能量损耗,提高变压器的工作效率和可靠性。
铁损是磁滞损耗和涡流损耗之和,是个固定值,它约等于空载损耗,800KVA变压器空载损耗约1.2KW。
负载损耗是随负载的变化而变化,只能计算出大约值。
如果你还保留变压器的出厂检验报告,报告中有一个指标叫额定铜损(短路损耗),用这个额定铜损可以算出铜损。
铜损=(二次工作电流/二次额定电流)的平方*额定铜损(短路损耗)。
800KVA变压器额定铜损耗约8.9KW.计算方法:估算每小时平均用电量=52000KWH/30天/8小时=216.7KWH估算每小时平均电功率=216.7KWH/1H=216.7KW估算每小时平均电流=216.7KW/(1.732*380V*0.9)=366A计算额定电流=800KW/(1.732*400V)=1155A估算铜损=(366A/1155A)*(366A/1155A)*8.9KW(铜损)=0.89KW计算每小时铜损电度=0.89KW*H=0.89KWH(度)计算月铜损电度0.89KWH*8小时*30天=213.6KWH(度)估算每小时铁损电度数=1.2KW*1H=1.2KWH计算月铁损电度数=1.2KWH*8小时*30天=288KWH(度)月损耗合计=213.6KWH+288KWH=501.6KWH800KVA变压器月用电量是52000度左右,月电损量大约501度变压器损耗的计算方法:PZ=(S/SZ)2Pkn(1)式(1)中,S—变压器的实际负荷;SZ—变压器的额定容量;Pkn—变压器在额定电流下的短路损耗。
这样,单台变压器的总损耗为:P=P0+PZ=P0+(S/SZ)2Pkn(2)当两台变压器并列运行时,各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比,与短路电压成反比,即:S=S1+S2(3)S1:S2=(Sn1/Uk1):(Sn2/Uk2)(4)式(4)中,S—总负荷;Uk—变压器的短路电压。
这时两台变压器并列运行的总损耗Pb为:Pb=P1+P2=PO1+PO2+(S1/Sn1)2Pkn1+(S2/Sn2)2Pkn2 (5)将(3)式代入为:Pb=PO1+PO2+[(Pkn1Uk22+Pkn2Uk12)/(Sn2Uk1+Sn1Uk2)2]S2(6)式(6)中,P的单位为kW,S的单位为MVA配电变压器保护主要有两个方法:1)采用熔断器作为保护熔断器是配电变压器最常见的一种短路故障保护设备,它具有经济、操作方便、适应性强等特点,被广泛应用于配电变压器一次侧作为保护和进行变压器投切操作用。
变压器供电线路功率损耗的计算
1.变压器供电线路功率损耗概念:
2.变压器供电线路功率损耗计算的基本公式:
P=I^2*R
其中,P表示功率损耗,I表示电流,R表示电阻。
根据欧姆定律,电阻的计算公式为:
R=ρ*l/A
其中,R表示电阻,ρ表示电阻率,l表示导线的长度,A表示导线
的截面积。
综合以上公式,可以计算出变压器供电线路的功率损耗。
3.功率损耗的影响因素:
-导线的材质和截面积:导线的电阻与材质的导电性能和截面积有关,截面积越大,导线的电阻越小,功率损耗就越小。
-导线的长度:导线的长度越长,电阻就越大,功率损耗就越大。
-导线的电流:电流越大,电阻损耗就越大,功率损耗也就越大。
-导线的温度:导线的温度越高,导线抵抗就越大,功率损耗也就越大。
-变压器绕组的电阻:变压器绕组的电阻是功率损耗的重要组成部分,电阻越小,功率损耗也就越小。
4.功率损耗计算的步骤:
实际计算功率损耗时,可以按照以下步骤进行:
(1)确定导线的材质和截面积。
(2)确定导线的长度。
(3)确定变压器绕组的电阻。
(4)确定导线的电流。
(5)根据以上数据,计算出导线的电阻。
(6)根据电阻和电流,计算出功率损耗。
通过以上步骤,就可以计算出变压器供电线路的功率损耗。
在实际应用中,为了减小功率损耗,可以采取一些措施,比如选择适当的导线材质、增大导线的截面积、缩短导线的长度等。
总结:。
变压器损耗国家标准
变压器损耗是指变压器在工作过程中因铁心和线圈的电流、电压和磁通等因素
引起的能量损失。
变压器损耗是影响变压器能效的重要因素,也是国家标准对变压器性能的重要指标之一。
国家标准对变压器损耗有严格的规定,主要包括两部分,空载损耗和负载损耗。
空载损耗是指变压器在空载运行时产生的损耗,主要包括铁损和激磁电流损耗;负载损耗是指变压器在负载运行时产生的损耗,主要包括铜损和负载电流损耗。
国家标准对变压器损耗的规定主要是为了保证变压器在运行过程中能够达到一
定的能效要求,同时也是为了保证变压器在运行过程中能够稳定可靠地工作,延长变压器的使用寿命。
在实际工程中,我们需要根据国家标准对变压器损耗的规定来选择合适的变压器,同时也需要对变压器进行定期的检测和维护,以保证其性能和安全。
变压器损耗的国家标准是为了保障电力系统的安全稳定运行,提高电能利用率,降低能源消耗,减少环境污染,促进经济可持续发展。
因此,我们在实际工程中需要严格遵守国家标准,确保变压器的损耗符合规定要求。
总之,国家标准对变压器损耗的规定是非常重要的,它不仅关乎变压器的性能
和安全,也关乎整个电力系统的稳定运行和能源的有效利用。
我们需要深入理解国家标准对变压器损耗的要求,严格遵守标准规定,确保变压器在工作过程中能够达到预期的性能指标,为电力系统的安全稳定运行和能源的有效利用做出贡献。
变压器的损耗包含两部分,空载损耗与负载损耗。
1.变压器的空载损耗变压器的空载损耗又称铁耗,它属于励磁损耗与负载无关。
1.1空载损耗的组成通常变压器的空载损耗包括铁芯材料的磁滞损耗、涡流损耗以及附加损耗几部分。
1.1.1磁滞损耗磁滞损耗是铁磁材料在反复磁化过程中由于磁滞现象所产生的损耗。
磁滞损耗的大小与磁滞回线的面积成正比。
微观地来看,磁滞损耗与硅钢片内部的结晶方位、结晶纯度、内部晶粒的畸变等因素都有关系。
由于磁滞回线的面积又与最大磁密B m 的平方成正比,因此磁滞损耗约和最大磁密B m 的平方成正比。
此外,磁滞损耗是由交变磁化所产生,所以它的大小还和交变频率f 有关。
具体来说磁滞损耗P c 的大小可用下式计算21c m P C B f V =⋅⋅ (1-1)式中,C 1——由硅钢片材料特性所决定的系数(与铁芯磁导率、密度等有关);B m ——交变磁通的最大磁密;f ——频率;V ——铁磁材料总体积。
注:在日本东京制铁株式出版社的《新日本制铁电磁钢板》中提到有的硅钢片厂家认为,磁滞损耗的大小与B m 的1.6次方成正比。
1.1.2涡流损耗由于铁芯本身为金属导体,所以由于电磁感应现象所感生的电动势将在铁芯内产生环流,即为涡流。
由于铁芯中有涡流流过,而铁芯本身又存在电阻,故引起了涡流损耗。
具体来说,经典的涡流损耗P w 的大小可用下式计算2222m w B f t P C ρ⋅⋅= (1-2)式中,C 2——决定于硅钢片材料性质的系数;t ——硅钢片的厚度;ρ——硅钢片的电阻率。
1.1.3异常涡流损耗在上文的标注所提到的文献中,提出了“异常涡流损耗”的概念,也有的把它作为附加铁损的一部分来看待,一般认为它的大小与硅钢片内部磁区的大小(结晶粒的大小)以及硅钢片表面涂层的弹性张力等有关,并可以用下式来进行估算 223s f B v t P C ρ⋅⋅= (1-3)式中,C 3——取决于硅钢片材料的常数;B s ——饱和磁通密度;v ——交变磁化时硅钢片内磁壁的移动速度。
变压器损耗计算方法变压器的损耗是指在变压器工作过程中,由于铁心和线圈内部电阻导致的能量损耗。
变压器损耗主要包括铁心损耗和铜损耗两部分。
一、铁心损耗的计算方法:铁心损耗主要是由于磁通不断变化而导致的涡流损耗和铁芯磁滞损耗两部分组成。
1.涡流损耗计算方法:涡流损耗是由于铁心中的磁通不断改变,导致涡流在铁心内部产生的耗散能量。
涡流损耗与铁心材料的导电性能有关。
涡流损耗可以通过下述公式计算:PFe=KFe×V×f^2×B^2其中,PFe表示铁心的涡流损耗,KFe为涡流损耗系数(取决于铁心材料的导电性能和铁心结构)、V表示变压器的体积、f表示变压器的频率、B表示变压器的磁感应强度。
2.铁芯磁滞损耗计算方法:铁芯磁滞损耗是由于铁芯中的磁通由于磁滞现象的存在而产生的耗散能量。
铁芯磁滞损耗与铁芯材料的磁滞性能有关。
铁芯磁滞损耗可以通过下述公式计算:PFe'=KFe'×V×B^β其中,PFe'表示铁芯的磁滞损耗,KFe'为磁滞损耗系数(取决于铁芯材料的磁滞性能和铁芯结构)、V表示变压器的体积、B表示变压器的磁感应强度,β表示磁滞损耗指数(取决于铁芯材料的特性)。
二、铜损耗的计算方法:铜损耗主要是由于变压器线圈内部的电阻导致的能量损耗,通常分为直流电阻损耗和交流电阻损耗两部分。
1.直流电阻损耗计算方法:直流电阻损耗是变压器线圈内部直流电阻引起的能量损耗。
直流电阻损耗可以通过下述公式计算:Pdc = Rdc × I^2其中,Pdc 表示直流电阻损耗,Rdc 为线圈的直流电阻,I 表示线圈的电流。
2.交流电阻损耗计算方法:交流电阻损耗是变压器线圈内部由于交流电流引起的能量损耗。
交流电阻损耗可以通过下述公式计算:Pac = Rac × I^2其中,Pac 表示交流电阻损耗,Rac 为线圈的交流电阻,I 表示线圈的电流。
总的来说,变压器的总损耗可以通过铁心损耗和铜损耗之和计算:PTotal = PFe + PFe' + Pdc + Pac。
简述变压器损耗种类
变压器损耗是指变压器在运行过程中损失的电功率。
变压器主要有两种损耗类型:铜损和铁损。
1. 铜损:
铜损是指变压器在导电部分(主要是绕组和连接线)中产生的电阻损耗。
由于电流通过铜导线时会产生一定的电阻,导致能量转化为热量而损耗。
铜损主要取决于导线的截面积、长度、电流和电阻率。
通常来说,铜损是变压器总损耗中较小的一部分。
2. 铁损:
铁损是指变压器在铁芯部分产生的磁滞损耗和涡流损耗。
磁滞损耗是由于铁芯在磁化和去磁化过程中产生的能量损失,而涡流损耗是由于磁场变化导致铁芯中的涡流产生的能量损耗。
铁损主要取决于变压器的磁通密度、频率和铁芯材料的特性。
因此,在变压器设计中,通常会选择具有较低的磁滞和涡流损耗的材料来减少铁损。
总的来说,变压器损耗是不可避免的,但可以通过合理的设计、选择高质量的材料和提高变压器的效率来降低损耗。
降低损耗不仅可以提高变压器的效率,还可以减少能源浪费,节约成本,并且对环境保护也有积极的影响。
因此,在变压器设计和运行中,减少损耗是一个重要的考虑因素。
变压器9_变压器效率计算I 2 I 1U 1 U 2 r 1 x 1r 2 x 2 r mx图2—1变压器的T 型等值变压器效率计算一、变压器损耗的定义变压器是一种能量转换装置,在转换过程中同时产生损耗,他们是:初级绕组铜耗p k1 =I 12r 1次级绕组铜耗p k2 =I 22r 2铁芯损耗 p 0 =I m 2r m全部损耗为:∑p= p k1+ p k2 +p 0输入功率因该是输出功率与全部损耗之和,即有:P 1 = P 2 +∑p变压器效率为输出功率与输入功率之比:η=P 2/P 1二、 单台变压器效率的计算(间接法)如变压器的参数为已知,应用等效电路可求出在任一给定负载下的输入功率和输出功率,从而可求出效率。
但是这需要进行大量运算。
当然,也可给定负载条件直接给变压器加载,实测输入和输出功率以确定效率,这种方法称为直接负载法。
由于一般电力变压器的效率很高,即使是小型变压器效率也达95%以上,大型变压器额定效率可达99%,输入功率与输出功率的差值极小。
测量仪表的误差影响极大,难以得到准确结果。
另外,应用直接负载法测定大型变压器的效率,难以具备相适应的大容量负载。
故国家标准规定电力变压器可以应用间接法计算效率。
间接法又称损耗分离法,其优点在于无需把变压器直接接负载,也无需运用等效电路计算,只要进行空载试验和短路试验测出空载和额定电流时的短路损耗便可方便的计算出任意给定负载时的效率,推导如下:因为I 1=I m +(-I 2’),又因I m 很小,所以如果认为I 12= I m 2+ I 2′2,不致引起多大误差。
在这个简化条件下,可把初级侧铜耗分解成两部分,即:I 12r 1= I m 2 r 1+I 2′2 r 1如把I m 2 r 1与铁耗I m ’2 r m 合并,可由空载试验测得,把 I 2’2 r 1 与次级铜耗 I 2’2 r 1’ 合并,可由短路实验测得,即有∑p= I 12r 1+ I m ′2 r 1′+ I m 2 r m= I m ′′2(r 1+ r 2’)+ I m 2(r 1+ r m )= (I m ′2/ I 2N ′′2) I 2N ′′2(r 1+ r 2’)+ I m 2(r 1+ r m )=β2p kN + p 0 (2-1)式中:β= I 2/ I 2N = I 2′/ I 2N ′ 称为负载系数,p kN = I 2N 2 r k 是短路电流为额定电流时的短路损耗,p 0 =I m 2(r 1+ r m )是空载电压为额定电压时的空载损耗。
变压器负载损耗标准范围
摘要:
一、变压器负载损耗的定义与意义
二、变压器负载损耗的分类
三、变压器负载损耗的计算方法
四、变压器负载损耗的标准范围
五、变压器负载损耗的测量与评估
六、降低变压器负载损耗的措施
正文:
一、变压器负载损耗的定义与意义
变压器负载损耗是指在变压器正常运行时,由于负载电流通过绕组产生的电阻损耗,即铜损。
负载损耗是衡量变压器运行效率的重要指标,它直接影响到电力系统的经济性和安全性。
二、变压器负载损耗的分类
变压器负载损耗主要分为两类:有功损耗和无功损耗。
有功损耗是指变压器在负载运行时,由于负载电流通过绕组产生的电阻损耗,即铜损。
无功损耗是指变压器在空载运行时,由于铁芯磁滞和涡流损耗引起的损耗,即铁损。
三、变压器负载损耗的计算方法
变压器负载损耗的计算公式为:
负载损耗= 负载电流× 绕组电阻
其中,负载电流为变压器在负载运行时的电流,绕组电阻为变压器绕组的
电阻。
四、变压器负载损耗的标准范围
根据国家标准,变压器负载损耗的标准范围应满足以下要求:
1.变压器空载损耗应不超过产品技术条件的规定值;
2.变压器负载损耗应不超过产品技术条件的规定值;
3.变压器的综合功率损耗应不超过产品技术条件的规定值。
五、变压器负载损耗的测量与评估
变压器负载损耗的测量与评估主要包括以下步骤:
1.测量变压器的空载电流和负载电流;
2.测量变压器的空载电压和负载电压;
3.计算变压器的空载损耗和负载损耗;
4.对比变压器的损耗值与国家标准或产品技术条件的规定值,评估其性能是否符合要求。
变压器的损耗包含两部分,空载损耗与负载损耗。
1.变压器的空载损耗变压器的空载损耗又称铁耗,它属于励磁损耗与负载无关。
1.1空载损耗的组成通常变压器的空载损耗包括铁芯材料的磁滞损耗、涡流损耗以及附加损耗几部分。
1.1.1磁滞损耗磁滞损耗是铁磁材料在反复磁化过程中由于磁滞现象所产生的损耗。
磁滞损耗的大小与磁滞回线的面积成正比。
微观地来看,磁滞损耗与硅钢片内部的结晶方位、结晶纯度、内部晶粒的畸变等因素都有关系。
由于磁滞回线的面积又与最大磁密B m 的平方成正比,因此磁滞损耗约和最大磁密B m 的平方成正比。
此外,磁滞损耗是由交变磁化所产生,所以它的大小还和交变频率f 有关。
具体来说磁滞损耗P c 的大小可用下式计算21c m P C B f V =⋅⋅ (1-1)式中,C 1——由硅钢片材料特性所决定的系数(与铁芯磁导率、密度等有关);B m ——交变磁通的最大磁密;f ——频率;V ——铁磁材料总体积。
注:在日本东京制铁株式出版社的《新日本制铁电磁钢板》中提到有的硅钢片厂家认为,磁滞损耗的大小与B m 的1.6次方成正比。
1.1.2涡流损耗由于铁芯本身为金属导体,所以由于电磁感应现象所感生的电动势将在铁芯内产生环流,即为涡流。
由于铁芯中有涡流流过,而铁芯本身又存在电阻,故引起了涡流损耗。
具体来说,经典的涡流损耗P w 的大小可用下式计算2222m w B f t P C ρ⋅⋅= (1-2)式中,C 2——决定于硅钢片材料性质的系数;t ——硅钢片的厚度;ρ——硅钢片的电阻率。
1.1.3异常涡流损耗在上文的标注所提到的文献中,提出了“异常涡流损耗”的概念,也有的把它作为附加铁损的一部分来看待,一般认为它的大小与硅钢片内部磁区的大小(结晶粒的大小)以及硅钢片表面涂层的弹性张力等有关,并可以用下式来进行估算 223s f B v t P C ρ⋅⋅= (1-3)式中,C 3——取决于硅钢片材料的常数;B s ——饱和磁通密度;v ——交变磁化时硅钢片内磁壁的移动速度。
总的来说,硅钢片内部磁区的结晶粒的大小对异常涡流损耗的值影响较大,例如取向性硅钢片其结晶粒的直径为3~20um ,而无取向性硅钢片的结晶粒直径为0.02~0.2um ,相应地,在取向性硅钢片中,异常涡流损耗甚至可达到总铁损的50%,而无取向性的硅钢片中,异常涡流损耗甚至小到忽略不计的程度。
1.1.4铁磁材料单位质量的铁损将式(1-1)、(1-2)、(1-3)综合成一个公式,即用单位质量的铁损耗来表示。
这时,总基本铁损采用下式来计算G f B p p m Fe ⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=3.1250/1050100000 (1-4) 式中,p 10/50——比损耗值,W/kg ,它代表铁磁材料的损耗性能,这里它表示当f=50Hz ,B m =1.0T 时每公斤材料的损耗值。
G ——铁磁材料总重量。
1.1.5附加铁损 附加铁损是指实测的铁损与式(1-4)所得出基本铁损之差。
它不完全决定于材料本身,而主要与变压器的结构及生产工艺等有关。
所以无论什么类型的变压都存在附加铁损,只不过有大小的差别而已。
通常,引起附加损耗的原因主要有:1) 磁通波形中有高次谐波分量,它们将引起附加涡流损耗;2) 由于机械加工所引起的磁性能变坏所导致损耗增大;3) 在铁芯接缝以及芯柱与铁軛的T 型区等部位所出现的局部损耗的增大等。
对于附加铁损的计算,常借助引入一个“附加损耗系数”的办法来处理,当然这纯粹是一个经验系数,不可能依靠理论推导来求得。
1.2空载损耗的计算在实际设计中,空载损耗的计算是通过先计算出铁芯的总质量,再乘以单位质量的铁损去计算的。
这里所说的铁芯质量是指硅钢片的总质量,包括铁芯柱质量G t 、铁軛质量G e 和转角质量G c 的总和。
对于目前常用的铁芯柱和铁軛净截面积相等的铁心结构,其空载损耗为t Fe p p G K P ⋅⋅=00 (1-5)式中,K p0——空载损耗附加系数;G Fe ——硅钢片总质量,Kg ;p t ——硅钢片单位质量损耗;按设计磁通密度,查表可得。
对于铁芯柱和铁軛净截面不相同的铁心结构,这时如铁芯柱与铁軛的磁密不等,则损耗应分别计算后相加,其具体计算公式为⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅=e c e t c t p P G G P G G K P 2200 (1-6) 式中,p t 、p e ——铁芯柱及铁軛的单位质量损耗,(W/kg ),分别按磁密B t 和B e 查表可得。
通常设计中所计算出的空载损耗值应不超过国家标准中所规定的15%,并最好是负的偏差。
1.2.1空载损耗附加系数k p0的决定因素空载损耗附加系数k p0与硅钢片材质等级、毛刺大小、接缝型式、接缝大小、工艺孔、每叠片数、叠片工艺(是否叠上軛)和剪切时所受压力因数以及谐波的存在均有关,下面分别讨论。
1.2.1.1材质变压器铁心的空载性能主要由所选的硅钢片决定。
目前大型电力变压器主要使用的硅钢片有三种:晶粒取向硅钢片、高导磁晶粒取向硅钢片和激光照射或等离子表面处理高导磁晶粒取向硅钢片。
从硅钢片的厚度来分为0.23mm 、0.27mm 、0.3mm 。
1.2.1.2接缝型式接缝型式分为:步进多级(阶梯)接缝和传统的交错接缝。
采用多级步进接缝代替传统的交错损耗,即可消除铁芯中局部损耗增大的现象。
从过去的理论与广东顺德特种变压器厂的实验可以看出,采用多级步进接缝方式,接缝部位的刺磁通分布将大大得到改善,从而降低空载损耗、空载电流以及变压器的空载噪声(其中空载电流的降低最为明显甚至达到50%以上)。
而且产品容量越大、硅钢片越薄,这种改善效果越明显。
而通过对不同级数的阶梯接缝处的磁性性能数据进行分析,可以看出:随着级数的不断增加,每增加一级,磁性能改善的幅度也越来越小,6级以后就不显著了。
因此,3级阶梯接缝是较经济的选择。
不过,在我国一些先进工艺装备的企业,也有采用5-6级阶梯接缝。
1.2.1.3接缝型式接缝间隙增大,将引起接缝区域局部磁密升高,导致铁芯局部损耗增加。
当接缝大小为2mm 以上时,空载损耗附加系数会增加的很快。
因此,减小这种影响也是降低损耗的一种途径。
1.2.1.4铁芯夹紧力大小ABB 公司曾经做过相关变压器实体实验,夹紧力对空载损耗附加系数的影响不到1%,因此变压器夹紧力对空载损耗的影响完全可以忽略不计,但是,夹紧力对铁芯的噪声影响很大。
1.2.1.5铁芯工艺孔空载损耗和空载电流与工艺孔孔径的关系是非线性的,即空载损耗和空载电流随孔径加大而急剧的增加,这不仅是因为孔的周围磁通密度较高,而且是因为此处磁通弯曲所致。
由于工艺孔的影响,将引起三相三柱铁芯边柱空载损耗增加5.1%,引起三相三柱铁芯中柱空载损耗增加3.1%,引起三相三柱铁芯上下軛空载损耗增加5.5%。
工艺孔直径越大,数目越多,空载损耗增加的就越多,尤其是对于较窄片宽的铁芯,工艺孔对空载损耗的增加就更加明显。
1.2.1.5电压谐波谐波影响下变压器的磁滞损耗,将随谐波电压的增大而增大,其计算式为:S h h h B hU U P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∑∞=11cos ψ (1-7) 式中,P B ——谐波造成的磁滞损耗;h ——谐波次数;U h ——h 次谐波电压;U 1——基波电压;h ψ——h 次谐波电压初相角;s ——铁芯材料系数。
而谐波影响下变压器的涡流损耗,也将随着谐波电压的增大而增大,其计算式为eh h h I C U U P 2111∑∞=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+= (1-7) 上式中,C eh 取决于电磁波的投入深度,C eh 的表达式如下61.30017.01ξ-=eh C , 6.3<ξ (1-8)ξ3=eh C ,6.3>ξ (1-9)∏∆=hf u γξ (1-10)其中,P I ——谐波造成的涡流损耗;∆——铁芯的厚度;u ——铁芯的渗透率;γ——铁芯的电导率;f ——基波频率;1.2.2空载损耗附加系数k p0的估算晶粒取向硅钢片的电磁性能与加工关系较密切,在制造过程中,剪切和弯曲的曲率半径过小,磕碰等制造过程,均会使晶粒取向硅钢片的电磁性能变差。
通常对于不同铁芯叠片,空载附加系数通常在如下范围内(铁芯直径越大,所选取的附加系数越小)(1)卷铁心 k=0.7~1.2单相1.05,三相1.15~1.20(2)单相叠片铁芯晶粒取向硅钢片 k=0.95~1.05激光高导磁晶粒取向硅钢片 k=1.00~1.10(3)三相三柱叠片铁芯晶粒取向硅钢片 k=1.1~1.4高导磁晶粒取向硅钢片 k=1.15~1.4激光高导磁晶粒取向硅钢片 k=1.17~1.25(3)三相五柱叠片铁芯 k=1.2~1.351.2.3通过实验计算空载损耗附加系数k p0由式(1-5)可得,空载损耗附加系数的计算公式:Fe t oPo G p P k ⋅= (1-11)利用试验统计分析的方法和式(1-11)可以获得k P0。
空载损耗P 0可以通过实验获得;单位损耗p t 根据所选用的硅钢片牌号、额定工作频率和工作磁通密度来通过查表获得。
为了提高实验数据的准确性,可以利用多台同型号的变压器试验数据进行分析计算。
铁心重量既可以采用铁芯柱铁芯軛加角重计算获得,也可以通过铁心片图各种片形重量进行累加获得。
最后,可以使用最小二乘法将试验数据进行拟合来求取k P0的经验值。
2.变压器的负载损耗变压器在运行时,绕组内通过电流,会产生负载损耗。
负载损耗又称铜损,除基本绕组直流损耗外,还包括附加损耗。
附加损耗主要有,绕组涡流损耗、环流损耗和杂散损耗。
2.1基本铜损对于小容量的变压器,负载损耗主要是指基本铜损,漏磁场引起的附加损耗比例很小。
在额定情况下,负载损耗应由下式计算:C N C ND r I r I P ︒︒+=75,22275,121 (1-12)式中,I 1N ,I 2N ——原副绕组额定相电流,A ;C C r r ︒︒75,2,75,1——折合为75o C 时原副边绕组的总电阻,Ω。
另外,在实际的产品设计时,常用电流密度与导线重量来计算基本铜损,如下式所示L L G j K P N x DC ⋅⋅=23 ,W (1-13)式中,j ——绕组导线的电流密度,A/mm 2;G x ——绕组裸导线的质量,kg ,对三相变压器g A L G k x ⋅⋅=3;K ——系数,铜为2.4,铝为13.22;g ——导线的比重,铜导线的密度为8.9g/cm 3, 铝导线为2.7g/cm 3;A k ——导线截面积,cm 2。
2.2附加损耗2.2.1绕组涡流损耗大容量变压器运行时,绕组的安匝会产生很大的漏磁场。
所谓漏磁场是指磁通有一部分通过空气,有一部分磁路是铁芯。