變壓器的功率及損耗分析

一、變壓器的損耗

變壓器的損耗是變壓器的質(zhì)量指標(biāo)之一，變壓器的損耗包括空載損耗和負載損耗。

1、空載損耗

空載損耗又稱為鐵損P Fe ，它是由勵磁電流在變壓器鐵芯中產(chǎn)生的交變磁通引起的。鐵損PFe為恒定損耗，與變壓器的負載無關(guān)。鐵損又分為渦流損耗和磁滯損耗。

1）渦流損耗

渦流損耗是交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生的感應(yīng)電流引起的熱損失，其大小與鐵芯材料的電阻率和鐵芯厚度有關(guān)。

2）磁滯損耗

磁滯損耗是在交變磁場作用下使鐵芯的磁疇周期性旋轉(zhuǎn)引起的鐵芯發(fā)熱損耗。其大小與鐵芯材料、鐵芯的結(jié)構(gòu)、加工工藝及加工質(zhì)量等因素有關(guān)。

2、負載損耗

負載損耗又稱為銅損PCu或短路損耗。它包括由電流在繞組直流電阻上產(chǎn)生的損耗、繞組的渦流損耗以及漏磁場在繞組和金屬部件中產(chǎn)生的雜散損耗。銅損PCu除與繞組所用的導(dǎo)電材料有關(guān)外，還與繞組導(dǎo)線的截面積、絕緣結(jié)構(gòu)、繞組繞制方式、金屬部件材質(zhì)性能、漏磁通的屏蔽方法等因素有關(guān)。

二、變壓器的功率

1、變壓器的輸入功率

加在變壓器一次繞組上的電壓，稱為輸入電壓，用Ul表示；一次繞組中產(chǎn)生的電流，稱為輸入電流，用I1表示；產(chǎn)生的功率，稱為輸入功率，用Pl表示。

變壓器的輸入功率與輸入電壓、輸入電流成正比，用公式表示為：P 1 =U 1 ×I1

式中Ul為輸入電壓，單位V；I1為輸入電流，單位A；P1為輸入功率，單位W。

變壓器的輸入功率P1就是電源供給變壓器的電能。輸入功率P1越大，電源供給變壓器的電能就多；輸入功率P1越小，電源供給變壓器的電能就越少。

2、變壓器的輸出功率

變壓器在工作中，二次繞組上產(chǎn)生的電壓稱為輸出電壓，用U2表示；輸出電壓供給負載形成一定的電流，稱為輸出電流，用I2表示；產(chǎn)生的功率，稱為輸出功率，用P2表示。

變壓器的輸出功率跟輸出電壓、輸出電流成正比。用公式表示為：P 2 =U 2 ×I2

式中U2為輸出電壓，單位V；I2為輸出電流，單位A；P2為輸出功率，單位W。

變壓器的輸出功率P2是指變壓器能夠供給負載電能的大小。選用變壓器時，必須保證變壓器的輸出功率等于或大于負載的功率。

三、變壓器的效率

在額定功率時，變壓器的輸出功率與輸入功率的比值，叫做變壓器的效率，即

η=P 2 /P 1 ×100%

式中η為變壓器的效率；P1為輸入功率，P2為輸出功率。

1、空載時輸出功率為零，所以變壓器效率η=0。

2、負載較小時，鐵損相對較大，變壓器效率η較低。

3、負載增加，變壓器效率η隨之增加。但超過某一負載時，因銅耗占的比例增大，變壓器的效率η反而降低。

4、變壓器的負荷率用β表示，β=S/S N ，S為實際運行負荷，SN為額定負荷?？梢宰C明：P Cu =P F~~e =β^2^PCuN時，變壓器的效率最高。

輸入功率和輸出功率分別為P1和P 2 ，變壓器的二次側(cè)功率因數(shù)為cosφ 2 ，則有：η=P 2 /P 1 ×100%=(P~1~-P~Fe~-P~Cu~)/P~1~×100%

=[1-(P Fe +P Cu )/(P 2 +P Fe +P Cu )] ×100%

=[1-(P Fe +β^2^P CuN )/(βSNcosφ 2 +P Fe +β^2^P CuN )] ×100%

故變壓器最大效率計算公式如下：

η m ==[1-2P Fe /(βmSNcosφ 2 +2P Fe )] ×100%

式中βm為變壓器的最大負荷率；SN為變壓器的功率等級；cosφ2為功率因數(shù)。

可見變壓器的效率與變壓器的最大負荷率、變壓器的功率等級和功率因數(shù)有密切關(guān)系。