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變壓器的損耗、功率和效率介紹

更新時(shí)間:2023-05-04 點(diǎn)擊量:1211

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PFe,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PFe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:P1=U1×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(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/SN,S為實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷,SN為額定負(fù)荷。可以證明:PCu=PFe2PCuN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-PFe-PCu)/P1×100%

=[1-(PFe+PCu)/(P2+PFe+PCu)] ×100%

=[1-(PFe2PCuN)/(βSNcosφ2+PFe2PCuN)] ×100%

故變壓器最大效率計(jì)算公式如下:

ηm==[1-2PFe/(βmSNcosφ2+2PFe)] ×100%

式中βm為變壓器的最大負(fù)荷率;SN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。 

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