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信平电子变压器:变压器的空载损耗与空载电流以及短路损耗与短路阻抗的区别

2018-07-24 09:17:29 德州信平电子有限公司 阅读

Po空载损耗,即指当以额定频率的额定电压施加于变压器一个绕组的端子上,其余各绕组开路时,变压器所吸收的有功功率,又称为铁损(忽略空载运行状态下的施压绕组的电阻损耗)。

其数值反映变压器空载时所消耗的能量,包括磁滞损耗和涡流损耗,磁滞损耗与频率成正比,与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比;涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。变压器铁芯用硅钢片材料特性、厚度及叠片方式、工艺等直接影响Po数值的大小,Po与参考温度无关。

Io空载电流,指当向变压器的一个绕组施加额定频率的额定电压时,其它绕组开路,流经该绕组线路端子的电流,是变压器不带负载时从电网吸收的电流。对于三相变压器,是流经三相端子电流的算术平均值。其中,较小的有功分量Io(r)用以补偿铁心的损耗,即空载损耗Po,其较大的无功分量Io(x)用于励磁,以平衡铁芯的磁压降。

通常Io以额定电流的百分数表示:Io%=(Io/IN) *100= 0.1~3%

空载损耗的大小和空载电流的大小没有固定的必然联系。对于同规格的同一批次生产的两台变压器空载损耗可以基本相等,而空载电流可以相差很大,从变压器的较度来讲,空载电流对变压器的可靠性基本没有影响,对运行成本稍有增加,但非常小,但是空载电流大的变压器往往噪音比较大,因为变压器铁心的接缝比较大,空载电流的大小主要取决于接缝的大小和变压器的材质好坏。空载损耗主要取决于材质和设计时的磁通密度。


Pk短路损耗,又称额定负载损耗,指当变压器二次绕组短路,一次绕组施加电压使其电流达到额定值时,变压器从电源吸收的有功功率称为短路损耗,短路损耗也叫铜损。

Uk短路电压,又称阻抗电压、短路阻抗,指当变压器二次绕组短路,一次绕组流通额定电流而需施加的电压。通常Uk以额定电压的百分比表示,即Uk=(Uk/Un)×100% 。

阻抗电压表示变压器内阻抗的大小,是变压器在运行中绕组通过额定电流时,本身阻抗所产生的电压降。

变压器的阻抗电压百分比是一个很重要的数值,是计算短路电流的依据。他表明变压器在满载(额定负荷)运行时变压器本身的阻抗压降大小,对于变压器二次测发生突然短路时,将会产生多大的短路电流有决定性的意义,对于变压器并联运行也有重要的意义。

一般来说,当变压器容量小时,阻抗电压百分比数也小;变压器容量大时,阻抗电压百分比数应较大。我国生产的电力变压器,阻抗电压百分比一般在4~24%的范围内。

阻抗电压是涉及变压器成本、效率及运行的重要经济技术指标。同容量的变压器,阻抗电压小的成本低,效率高,价格便宜(正常的变压器,很小时例外),另外运行时的压降及电压变化率也小,电压质量容易得到控制和保证。从变压器运行条件出发,希望阻抗电压小一点好。

从限制变压器短路电流条件出发,希望阻抗电压大一些好,以免电气设备如断路器、隔离开关、电缆等在运行中经受不住短路电流的作用而损坏,所以在制造变压器时,必须根据满足设备运行条件来设计阻抗电压,且应尽量小一些。

下面简单介绍一下电力变压器的损耗组成及计算方法。


电力变压器损耗分为铁损、铜损及附加损耗。铁损又可以叫空载损耗(忽略空载电流引起的电阻损耗),是不变损耗,实际是铁芯所产生的损耗,而铜损也叫负载损耗(忽略励磁电流在励磁电阻上产生的铁损耗),是可变损耗,指变压器初、次级线圈中电流在电阻上产生的铜损耗。附加损耗包括附加铁损及附加铜损,由于这两种损耗数量很小,又难以测定,可以不计。

1、电力变压器损耗计算公式

(1)有功损耗:ΔP=Po+KT β2 Pk

(2)无功损耗:ΔQ=Qo+KT β2 Qk

(3)综合功率损耗:ΔPz=ΔP+KQΔQ

Qo≈Io%SN,Qk≈Uk%Sn

式中:Qo——空载无功损耗(kvar)

Po——空载损耗(kW)

Pk——额定负载损耗(kW)

Sn——变压器额定容量(kVA)

Uk%——短路电压百分比

β ——负载系数,为负载电流与额定电流之比。

KT——负载波动损耗系数

Qk——额定负载漏磁功率(kvar)

KQ——无功经济当量(kW/kvar)

上式计算时各参数的选择条件:

(1)取KT=1.05;

(2)对城市电网和工业企业电网的6kV~10kV降压变压器取系统最小负荷时,其无功当量KQ=0.1kW/kvar;

(3)变压器平均负载系数,对于农用变压器可取β=20%;对于工业企业,实行三班制,可取β=75%;

(4)变压器运行小时数T=8760h,最大负载损耗小时数:t=5500h;

(5)变压器空载损耗Po、额定负载损耗Pk、Io%、Uk%,见产品出厂资料所示。

2、电力变压器损耗的特征

Po——空载损耗,主要是铁损,包括磁滞损耗和涡流损耗;

磁滞损耗与频率成正比;与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。

涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。

Pc——负载损耗,主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗,一般称铜损。其大小随负载电流而变化,与负载电流的平方成正比;(并用标准线圈温度换算值来表示)。

负载损耗还受变压器温度的影响,同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗,并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。

变压器的全损耗ΔP=Po+Pc

变压器的损耗比=Pc /Po

变压器的效率=Pz/(Pz+ΔP),以百分比表示;其中Pz为变压器二次侧输出功率。


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