漏磁场引起的变压器附加损耗

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。

变压器损耗分析与研究变压器的损耗有两种：M1550空载损耗（铁损）和负荷损耗（短路损耗或铜损），1．空载损耗（铁损）Po空载损耗又称为铁损，是指变压器一个绕组加上额定电压，其余绕组开路时，在变压器中消耗的功率。

变压器空载时，输出功率为零，但要从电源中吸取一小部分有功功率，用来补偿变压器内部的功率损耗，这部分功率变为热能散发出去，称为空载损耗，用Po表示。

变压器的空载损耗包括三部分：铁损、铜损和附加损耗。

(1)铁损F Fe：是由交变磁通在铁芯中造成的磁滞损耗和涡流损耗。

1)磁滞损耗：由于铁芯在磁化过程中有磁滞现象，并有了损耗，这部分损耗称为磁滞损耗，磁滞损耗占空载损耗的60%～70%。

磁滞损耗的大小取决于硅钢片的质量、铁芯的磁通密度BM的大小、电源的频率f。

2)涡流损耗：当铁芯中有交变磁通存在时，绕组将产生感应电压，而铁芯本身又是导体，因此就产生了电流和损耗，涡流损耗为有功损耗。

涡流损耗的大小与磁通密度B2m成正比，与电源频率的平方f2成正比。

减少涡流损耗的方法：采用具有绝缘膜的硅钢片。

(2) -次绕组的铜损P cu：是由空载电流Io流过一次绕组的铜电阻r，而产生的。

(3)附加损耗P ad：是由铁芯中磁通密度分布不均匀和漏磁通经过某些金属部件而产生。

变压器的空载损耗中．空载铜损所占比例很小，可以忽略不计，而正常的变压器空载压时铁损也远大于附加损耗，因此变压器的空载损耗可近似等于铁损。

变压器的空载损耗很小，不超过额定容量的1%。

空载损耗一般与温度无关，而与运行电压的高低有关，当变压器接有负荷后，变压器的实际铁芯损耗比空载时还要小。

2．负荷损耗（短路损耗或铜损）负荷损耗是指当变压器一侧加电压，而另一侧短路，使两侧的电流为额定电流（对三绕组变压器，第三个绕组应开路），变压器从电源吸取的有功功率。

按规定，负荷损耗应是折算到参考温度(75℃)下的数值。

负荷损耗一般分为两部分：导线的基本损耗和附加损耗。

(1)导线的基本损耗：由流过一、二次绕组中的电流产生。

负载试验（短路损耗）负载试验包括负载损耗和短路阻抗测量，是变压器的例行试验。

一、负载损耗1.在变压器一侧绕组中通过额定频率、正弦波形的额定电流，另一侧绕组短路时的损耗是负载损耗。

（在受到试验设备限制时，可以施加不小于50%额定电流。

）2.负载损耗由几部分组成：⑴绕组中的直流电阻损耗I2R，这是负载损耗中的主要部分。

⑵此外还有因绕组电流产生的漏磁场引起的附加损耗，其中包括：1）漏磁场在绕组导线内的涡流损耗。

2）漏磁场在绕组并联导线内的不平衡电流损耗。

3）漏磁场在铁心内引起的涡流损耗，及漏磁场使铁心内磁通分布不均引起的损耗增加。

4）漏磁场在油箱内的损耗。

5）漏磁场在夹件、拉板等结构件内的损耗。

3.负载损耗的计算线电阻—不论变压器绕组是Y、△接，三相的电阻损耗均为：P KR=1.5*I2*R线相电阻—变压器绕组为Y接时三相的电阻损耗为：P KR=3*I2*R相变压器绕组为△接时三相的电阻损耗为：P KR=I2*R相注：I为绕组的额定电流。

额定容量（KVA）计算方法：变压器额定电压（KV）×额定电流（Ａ）×3（KV A＝Ｕ×Ｉ×3）即：变压器额定电流＝额定容量（KVA）∕额定电压（KV）∕3（Ｉ＝KVA∕Ｕ∕3）例：一台额定容量630KVA变压器，额定电压：10/0.4KV。

高压额定电流 630/10/3=36.4A低压额定电流630/0.4/3=909A⑴实测损耗的计算实测损耗=表读损耗（W）×电流倍数×电压倍数×K2IK I=额定电流/施加电流附加损耗=实测损耗－电阻损耗（2）负载损耗校正到参考温度（油变75℃.干变120℃）K t—温度系数铜绕组—K=（235+75）∕（235+t）铝绕组—K=（225+75）∕（225+t）⑶电阻损耗与温度成正比，附加损耗与温度成反比：即：计算电阻损耗×温度系数（K）+附加损耗∕温度系数（K） =参考温度下负载损耗二、短路阻抗1.在变压器一侧绕组中通过额定频率、正弦波形的额定电流，另一侧绕组短路时的阻抗称为变压器的短路阻抗。

降低电力变压器损耗的方法电力变压器是电力系统中最重要的设备之一，是保证供电可靠性的基础。

随着整个国民经济的高速发展，对变压器的需求量还将不断增加。

然而随着电力变压器装机量的增加，其自身所消耗的能量也越来越大，这与我国提倡建设节能性社会是不相符合的，有必要采取相应的技术措施来减少变压器自身的损耗，因此研究如何降低变压器铁损的方法就变得非常有必要了。

1、电力变压器的空载损耗电力变压器的损耗主要包含空载损耗与负载损耗两部分。

变压器的空载损耗主要包括铁心材料的磁滞损耗、涡流损耗以及附加损耗几部分，又因为变压器的空载损耗属于励磁损耗，所以与负载无关。

（1）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。

（2）涡流损耗。

由于铁心本身为金属导体，所以由于电磁感应现象所产生的电动势将在铁心内产生环流，即为涡流。

由于铁心中有涡流流过，而铁心本身又存在电阻，故引起了涡流损耗。

（3）附加铁损。

附加铁损是不完全决定于变压器材料本身，而主要与变压器的结构及生产工艺等有关。

通常引起附加铁损的原因主要有：磁通波形中有高次谐波分量，它们将引起附加涡流损耗；由于机械加工所引起的磁性能变坏所导致损耗增大；在铁心接缝以及芯柱与铁轭的T型区等部位所出现的局部损耗的增大等。

2、降低空载损耗的方法由于空载损耗是变压器的重要参数，仅占变压器总损耗的20%——30%，要降低空载损耗，必须要降低铁心总量、单位损耗和工艺系数。

降低空载损耗的主要方法如下：（1）采用高导磁硅钢片和非晶合金片。

普通硅钢片厚度0.3——0.35 mm，损耗低，可用0.15——0.27 mm。

同时，若采用阶梯叠积，则又可减少铁损8%左右。

用激光照射、机械压痕和等离子处理可使高导磁硅钢片损耗更低。

而非晶合金片和按速冷原理制成的含硅量为6.5%的硅钢片，其涡流损耗部分比一般高导磁硅钢片小。

（2）减少工艺系数。

工艺损耗系数与硅钢片材料、冲剪设备是否退火、夹紧程度等诸多因素有关。

漏磁损耗计算漏磁损耗计算是电力工程领域中的一个重要领域，漏磁损耗是指变压器内部磁通分布不均匀而导致的磁通旋转所形成的损耗。

以下是一些关于漏磁损耗计算的基本知识和方法。

1. 了解漏磁损耗的基本概念漏磁损耗是电力变压器内部磁通不一致的损耗，它是由于磁通分布不均匀而产生的。

因此，磁通分布不均匀会使得变压器内部产生局部磁阻抗的变化，进而导致磁通在磁路中产生了旋转，从而造成漏磁损耗。

2. 漏磁损耗的计算方法对于变压器的漏磁损耗进行计算，有两种方法，分别为有限元法和矢量分析法。

有限元法有限元法是一种数值计算方法，它可以用来计算变压器的磁场分布及漏磁的损耗。

这种方法是通过将变压器的结构进行分解，把整个结构分成一些小的网格点，然后在每个网格点上解出磁通分布，最终得到整个变压器的磁通分布和漏磁损耗。

矢量分析法矢量分析法是一种解析计算方法，它主要应用于变压器的磁路分析与设计，可以预测变压器的功率、效率、损耗等参数。

这种方法是通过对变压器的磁路进行建模，进而解析出整个变压器的漏磁损耗。

3. 影响漏磁损耗的因素漏磁损耗的大小受到磁通密度、变压器材料、变压器的大小和设计结构等因素的影响。

磁通密度磁通密度是指单位面积内通过的磁通量，它是影响漏磁损耗最主要的因素之一。

变压器中的磁通密度越大，漏磁损耗越大。

变压器材料变压器材料的选择和性能是影响漏磁损耗的一个重要因素。

常用的变压器材料有硅钢片、铁氧体等。

变压器的大小和设计结构变压器的大小和设计结构也对漏磁损耗的大小产生一定的影响。

比如变压器的磁路长度越长，漏磁损耗就越大。

总之，漏磁损耗计算是电力工程领域中的一个重要问题，漏磁损耗的大小受到磁通密度、变压器材料、变压器的大小和设计结构等因素的影响。

对于变压器的漏磁损耗进行计算，有两种方法，分别为有限元法和矢量分析法。

在进行漏磁损耗计算时，需要综合考虑这些因素，选择合适的计算方法，以保证计算结果的准确性。

变压器损耗的原因及影响因素分析变压器作为电力系统中非常重要的设备之一，其正常运行对电力系统的稳定性和可靠性起着至关重要的作用。

然而，在变压器的实际工作过程中，损耗问题是一直以来需要关注和解决的难点之一。

本文将对变压器损耗的原因及影响因素进行深入分析，旨在找到有效的解决方法。

一、变压器损耗的原因1. 铁损耗：铁损耗是变压器工作时电流在铁芯中形成的涡流所产生的能量损耗。

铁损耗主要包括磁滞损耗和涡流损耗两部分。

磁滞损耗是由于铁芯在磁场中反复磁化和消磁产生的能量损耗，而涡流损耗是由于磁场的变化引起铁芯内涡流产生的能量损耗。

2. 铜损耗：铜损耗是变压器中线圈内电流通过不同金属导体时产生的能量损耗。

变压器的铜损耗主要来自于线圈内电流的电阻性损耗，这是由于线圈材料的电阻使得电能转化为热能的过程。

3. 空载损耗：空载损耗是指在变压器无负载运行时所消耗的能量。

空载损耗包括铁损耗和冷却损耗两部分。

冷却损耗是指变压器中的油、铁心和线圈等部件对环境的传热所产生的能量损耗。

4. 负载损耗：负载损耗是指在变压器有负载运行时所消耗的能量。

负载损耗主要来自于线圈的铜损耗，以及由于负载电流通过涡流引起的铁损耗。

二、变压器损耗的影响因素1. 负载率：负载率是指变压器实际负载与额定负载之间的比值。

变压器的损耗随着负载率的变化而发生变化，负载率越高，损耗越大。

2. 工作温度：变压器的损耗与其工作温度密切相关。

当变压器的工作温度升高时，损耗也会相应增加。

因此，在变压器的设计和运行过程中，需要注意控制其工作温度，以降低损耗。

3. 线圈材料：线圈材料的选择也会对变压器的损耗产生影响。

不同的线圈材料具有不同的电阻和导热性能，因此选择合适的材料可以减少损耗。

4. 冷却方式：变压器的冷却方式也会对损耗产生影响。

冷却方式包括自然冷却和强迫冷却两种，采用不同的冷却方式可以改变变压器的工作温度，并影响损耗大小。

5. 运行状态：变压器在不同的运行状态下，其损耗也会有所不同。

变压器杂散损耗变压器杂散损耗是指变压器在工作时由于磁场的漏磁，引起结构部件及周围空间内的电磁感应损耗。

这种损耗通常占变压器输入功率的2％～3％。

杂散损耗不但浪费能源，还会使变压器温度升高，降低变压器的使用寿命，进一步影响电网运行质量和经济效益。

因此，在设计和制造变压器时，需对杂散损耗进行合理的控制和消减。

1. 杂散损耗的来源变压器杂散损耗来源主要有以下几种：（1）磁芯损耗：包括磁芯铁损耗和由于磁通非正常漏出引起的磁芯材料损耗。

（2）绕组损耗：主要由于绕组电磁感应电动势引起的绕组电阻损耗形成。

（3）铁心上附加结构的损耗：包括绕组固定在铁心上的支架和其他结构件损耗以及油箱和绝缘支撑等部件的损耗。

2. 杂散损耗的控制方法（1）合理设计磁路：尽量减小磁通漏出，减少磁场的散失。

可采用泰勒通用磁路设计方法和非线性优化算法等。

（2）优化绕组结构：设计合理绕组截面尺寸，提高绕组填充因子，减少绕组电阻损耗。

（3）改进绝缘结构：应用高性能绝缘材料，提高绝缘强度和绝缘分类，减少绝缘支撑材料损耗。

（4）改进加工工艺：减少绕组引出线的长度和数量，改进连接方式，提高接头质量，减少接触电阻损耗。

（5）选择低损耗磁芯材料：选用低损耗铁芯材料，如非晶合金材料和纳米晶材料等，可有效降低磁芯损耗。

3. 杂散损耗测试和分析方法（1）使用感应电能计测量变压器输入和输出功率，再用实测的输入功率减去输出功率，即可得到杂散损耗。

（2）使用信号分析仪测量变压器的谐波分量，结合有限元分析软件模拟磁通分布和磁路参数，计算出各部分杂散损耗的分布。

（3）改进原有的变压器，比较测试前后的杂散损耗大小差异，检验改进效果。

通过控制和消减变压器杂散损耗，可提高变压器的效率和稳定性，节约能源，降低污染和成本，有利于电网的可持续发展。

电力变压器的能耗分析一、电力变压器的基本原理电力变压器是一种基于电磁感应原理的设备，在电力系统中主要起到改变电压和传输电能的作用。

变压器主要由两部分组成：主要线圈和次要线圈。

当主要线圈接入电源时，通过电流在主要线圈中产生磁场，从而感应次要线圈中产生电压。

主要线圈和次要线圈之间的电磁耦合关系决定了变压器的能量传输。

通过改变主次线圈的匝数比，可以实现电压的升高或降低。

二、电力变压器的能耗组成1.铁损耗：变压器的铁心由硅钢片制成，这种材料的磁导率较高，可以增加变压器的效率。

但在变压器工作时，由于铁心中有交变磁场，导致铁心中产生涡流，从而引起铁损耗。

这部分能量会以热能的形式耗散，造成能量的损失。

2.铜耗耗：电流通过变压器的主次线圈时，会在导线的电阻上消耗一定的能量。

由于导线的电阻一般较小，因此这部分能量损耗较小，但仍然不可忽视。

3.漏损耗：变压器中的电磁场会引起磁通漏磁，从而导致磁通路径绕过线圈，产生漏感应电动势。

这部分漏电会导致能量的损失。

4.附加损耗：变压器在运行过程中还会有一些其他的能量损耗，如冷却系统的能耗、机械损耗和噪音等。

三、降低电力变压器能耗的方法1.选用高效变压器：目前，随着科技的进步，新一代的高效变压器已经研发出来。

这些变压器采用了新型的材料和设计方法，能够大幅降低能耗，提高效率。

2.降低变压器负载率：变压器的负载率是指实际负载与额定负载的比值。

当变压器的负载率过高时，会导致变压器大量能量转化为热能，造成能耗的增加。

因此，在设计和运行变压器时，应尽量降低变压器的负载率。

3.提高变压器的功率因数：功率因数是指电流的相位差与电压的相位差的余弦值。

功率因数越大，变压器的能耗越低。

因此，在设计和运行变压器时，应尽量提高变压器的功率因数，减少无功功率的消耗。

4.定期维护和检修：定期对变压器进行维护和检修，保持其正常运行状态，避免能耗的不必要增加。

四、结论电力变压器的能耗分析对于提高电力系统的效率和可靠性至关重要。