變壓器的損耗計算分析

在電力系統中變壓器是利用效率最高的電氣設備之一，一般中、小變壓器都可達96~98％。在電力系統中，累積變壓器的總損耗可占20~25％。

　　（一）變壓器的空載損耗

　　此損耗包括鐵芯中磁滯和渦流損耗及空載電流在初級線圈電阻上的損耗，前者稱為鐵損后者稱為銅損。由于空載電流很小，后者可以略去不計，因此，空載損耗基本上就是鐵損。

　　影響鐵損的因素很多，以數學式表示，則

　　式中 Pn、Pw——表示磁滯損耗和渦流損耗

　　kn、kw——常數

　　f——變壓器外施電壓的頻率 赫

　　Bm——鐵芯中最大磁通密度韋／米2

　　n——什捷因麥茲常數，對常用的硅鋼片，當Bm=（1．0～1．6）韋／米2時，n≈2，對目前使用的方向性硅鋼片，取2．5～3．5。

　　根據變壓器的理論分析，科假定初級感應電勢為E1（伏），則：E1=KfBm （2）

　　K為比例常數，由初級匝數及鐵芯截面積而定，則鐵損為：

　　由于初級漏阻抗壓降很小，若忽略不計，

　　E1=U1 （4）

　　可見，變壓器的鐵損與外施電壓有很大關系如果電壓V為一定值，則鐵損不變，（因為f不變），又因為正常運行時U1=U1N，故空載損耗又稱不變損耗．如果電壓波動，則空載損耗即變化。

　　（二）負載損耗

　　此損耗是指變壓器初、次級線圈中電流在電阻上產生的銅損耗及勵磁電流在勵磁電阻上產生的鐵損耗。當電流為額定電流時，后者很小，可以不計，故主要是電流在初、次級線圈電阻上的銅損。

　　對三相變壓器在任意負載時，銅耗表達式：

　　式中I1——初級線圈的負載電流

　　I2’——次級線圈折算到初級的電流

　　R1——初級線圈的電阻

　　R2’——次級線圈折算得初級的電阻

　　由上式可見，變壓器的銅損和負載電流的平方成正比。考慮到負載運行時，負載電流的變化，故此損耗又稱可變損耗。

　　若令β表示負載系數,即則銅損式中 ～線圈電流為額定值時的銅損。

　　（三）附加損耗

　　此損耗包括附加鐵損及附加銅損，由于這兩種損耗數量很小，又難以測定，可以不計。總之，變壓器的損耗主要是不變損耗和可變損耗。

　　變壓器的效率，其計算公式

　　如果負載的性質一定，令φ2表示功率因數角，則在額定電壓下，三相變壓器輸出功率

　　SN——變壓器的額定容量。輸入功率，可根據功率平衡得到

　　（8）式表明變壓器的效率和其額定容量初、負載的性質與大小以及變壓器本身的損耗有關。