前面我們講了如何降低變壓器的自身損耗,那變壓器的損耗該如何計(jì)算呢?我們今天來共同分析下:
變壓器損耗是現(xiàn)代物理學(xué)領(lǐng)域的概念,是指空載損耗Po、短路損耗Pk及雜散損耗Ps之和。當(dāng)用額定電壓施加于變壓器的一個(gè)繞組上,而其余的繞組均為開路時(shí),變壓器所吸收的有功功率叫空載損耗。
P0——空載損耗,主要是鐵損,包括磁滯損耗和渦流損耗;
磁滯損耗與頻率成正比;與最大磁通密度的磁滯系數(shù)的次方成正比。
渦流損耗與頻率、最大磁通密度、矽鋼片的厚度三者的積成正比。
PC——負(fù)載損耗,主要是負(fù)載電流通過繞組時(shí)在電阻上的損耗,一般稱銅損。其大小隨負(fù)載電流而變化,與負(fù)載電流的平方成正比;(并用標(biāo)準(zhǔn)線圈溫度換算值來表示)。
負(fù)載損耗還受變壓器溫度的影響,同時(shí)負(fù)載電流引起的漏磁通會(huì)在繞組內(nèi)產(chǎn)生渦流損耗,并在繞組外的金屬部分產(chǎn)生雜散損耗。
變壓器的全損耗ΔP=P0 PC
變壓器的損耗比=PC/P0
變壓器的效率=PZ/(PZ ΔP),以百分比表示
其中PZ為變壓器二次側(cè)輸出功率。
負(fù)載曲線的平均負(fù)載系數(shù)越高,為達(dá)到損耗電能越小,要選用損耗比越小的變壓器;負(fù)載曲線的平均負(fù)載系數(shù)越低,為達(dá)到損耗電能越小,要選用損耗比越大的變壓器。將負(fù)載曲線的平均負(fù)載系數(shù)乘以一個(gè)大于1的倍數(shù),通常可取1-1.3,作為獲得最佳效率的負(fù)載系數(shù),然后按βb=(1/R)1/2計(jì)算變壓器應(yīng)具備的損耗比。
變壓器存在著鐵損與銅損,所以它的輸出功率永遠(yuǎn)小于輸入功率,為此我們引入了一個(gè)效率的參數(shù)來對(duì)此進(jìn)行描述,η=(輸出功率/輸入功率)x100%
變壓器損耗計(jì)算公式
(1)有功損耗:ΔP=P0+KTβ2PK-------(1)
(2)無功損耗:ΔQ=Q0+KTβ2QK-------(2)
(3)綜合功率損耗:ΔPZ=ΔP+KQΔQ----(3)
Q0≈I0%SN,QK≈UK%SN
式中:Q0——空載無功損耗(kvar)
P0——空載損耗(kW)
PK——額定負(fù)載損耗(kW)
SN——變壓器額定容量(kVA)
I0%——變壓器空載電流百分比。
UK%——短路電壓百分比
β——平均負(fù)載系數(shù)
KT——負(fù)載波動(dòng)損耗系數(shù)
QK——額定負(fù)載漏磁功率(kvar)
KQ——無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量(kW/kvar)
上述公式計(jì)算時(shí)各參數(shù)的選擇條件:
(1)取KT=1.05;
(2)對(duì)城市電網(wǎng)和工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)的6kV~10kV降壓變壓器取系統(tǒng)最小負(fù)荷時(shí),其無功當(dāng)量KQ=0.1kW/kvar;
(3)變壓器平均負(fù)載系數(shù),對(duì)于農(nóng)用變壓器可取β=20%;對(duì)于工業(yè)企業(yè),實(shí)行三班制,可取β=75%;
(4)變壓器運(yùn)行小時(shí)數(shù)T=8760h,最大負(fù)載損耗小時(shí)數(shù):t=5500h;
(5)變壓器空載損耗P0、額定負(fù)載損耗PK、I0%、UK%。