變壓器的損耗、功率和效率介紹

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(fù)載損耗。

1、空載損耗

空載損耗又稱為鐵損P_Fe，它是由勵(lì)磁電流在變壓器鐵芯中產(chǎn)生的交變磁通引起的。鐵損P_Fe為恒定損耗，與變壓器的負(fù)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(fù)載損耗

負(fù)載損耗又稱為銅損P_Cu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P_Cu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U_l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P_l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：P₁=U₁×I₁

式中U_l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(fù)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：P₂=U₂×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(fù)載電能的大小。選用變壓器時(shí)，必須保證變壓器的輸出功率等于或大于負(fù)載的功率。

三、變壓器的效率

在額定功率時(shí)，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=P₂/P₁×100%

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(shí)輸出功率為零，所以變壓器效率η=0。

2、負(fù)載較小時(shí)，鐵損相對較大，變壓器效率η較低。

3、負(fù)載增加，變壓器效率η隨之增加。但超過某一負(fù)載時(shí)，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(fù)荷率用β表示，β=S/S_N，S為實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷，S_N為額定負(fù)荷。可以證明：P_Cu=P_Fe=β²P_CuN時(shí)，變壓器的效率高。

輸入功率和輸出功率分別為P₁和P₂，變壓器的二次側(cè)功率因數(shù)為cosφ₂，則有：η=P₂/P₁×100%=(P₁-P_Fe-P_Cu)/P₁×100%

=[1-(P_Fe+P_Cu)/(P₂+P_Fe+P_Cu)] ×100%

=[1-(P_Fe+β²P_CuN)/(βS_Ncosφ₂+P_Fe+β²P_CuN)] ×100%

故變壓器最大效率計(jì)算公式如下：

η_m==[1-2P_Fe/(β_mS_Ncosφ₂+2P_Fe)] ×100%

式中β_m為變壓器的最大負(fù)荷率；S_N為變壓器的功率等級(jí)；cosφ₂為功率因數(shù)。

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