变压器损耗构成及计算方法

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发布时间：2015/5/22 15:25:45
作者：hb_yinhe

　　变压器损耗由空载损耗和负载损耗构成，本文主要介绍空载损耗和负载损耗的具体构成，以及各种变压器损耗的计算方法？

一变压器空载损耗

　　变压器的空载损耗又称铁耗，它属于励磁损耗，与负载无关。空载损耗的组成包括铁芯材料的磁滞损耗、涡流损耗以及附加损耗三部分。

01磁滞损耗

　　磁滞损耗是铁磁材料在反复磁化过程中由于磁滞现象所产生的损耗。磁滞损耗的大小与磁滞回线的面积成正比。微观地来看，磁滞损耗与硅钢片内部的结晶方位、结晶纯度、内部晶粒的畸变等因素都有关系。由于磁滞回线的面积又与最大磁密Bm的平方成正比，因此磁滞损耗约和最大磁密 Bm 的平方成正比。此外，磁滞损耗是由交变磁化所产生，所以它的大小还和交变频率f有关。磁滞损耗Pc的计算公式

式中，C₁——由硅钢片材料特性所决定的系数（与铁芯磁导率、密度等有关）；

　　　Bm——交变磁通的最大磁密；

　　　f——频率；

　　　V ——铁磁材料总体积。

02涡流损耗

　　由于铁芯本身为金属导体，所以由于电磁感应现象所感生的电动势将在铁芯内产生环流，即为涡流。由于铁芯中有涡流流过，而铁芯本身又存在电阻，故引起了涡流损耗。涡流损耗Pw的计算公式：

式中，C2——决定于硅钢片材料性质的系数；

　　　t ——硅钢片的厚度；

　　　ρ ——硅钢片的电阻率。

03附加铁损

　　附加铁损不完全决定于材料本身，而主要与变压器的结构及生产工艺等有关。所以无论什么类型的变压都存在附加铁损，只不过有大小的差别而已。

　　通常，引起附加损耗的原因主要有：

　　1）磁通波形中有高次谐波分量，它们将引起附加涡流损耗；

　　2）由于机械加工所引起的磁性能变坏所导致损耗增大；

　　3）在铁芯接缝以及芯柱与铁軛的T 型区等部位所出现的局部损耗的增大等。

　　对于附加铁损的计算，常借助引入一个“附加损耗系数”的办法来处理，当然这纯粹是一个经验系数，不可能依靠理论推导来求得。

04变压器空载损耗的计算

　　在实际设计中，空载损耗的计算是通过先计算出铁芯的总质量，再乘以单位质量的铁损去计算的。这里所说的铁芯质量是指硅钢片的总质量，包括铁芯柱质量Gt、铁軛质量Ge和转角质量Gc的总和。对于目前常用的铁芯柱和铁軛净截面积相等的铁心结构，其空载损耗为

式中，K_p0——空载损耗附加系数；

　　　G_Fe——硅钢片总质量，Kg；

　　　P_t ——硅钢片单位质量损耗；按设计磁通密度，查表可得。

二变压器负载损耗

　　变压器在运行时，绕组内通过电流，会产生负载损耗。负载损耗又称铜损，除基本绕组直流损耗外，还包括附加损耗。附加损耗主要有，绕组涡流损耗、环流损耗和杂散损耗。

01基本铜损计算公式

式中，j——绕组导线的电流密度，A/mm²；

　　Gx——绕组裸导线的质量，kg，对三相变压器

；

　　K——系数，铜为2.4，铝为13.22；

　　g——导线的比重，铜导线的密度为8.9g/cm³, 铝导线为2.7g/cm³；

　　Ak——导线截面积，cm²。

02附加损耗

　　附加损耗包括绕组涡流损耗、引线损耗和杂散损耗。

　　变压器运行时，绕组的安匝会产生很大的漏磁场。所谓漏磁场是指磁通有一部分通过空气，有一部分磁路是铁芯。由于绕组的导线处在漏磁场中，漏磁通会在导线中引起涡流损耗。引线损耗是变压器各引线电阻损耗的总和，引线按基本损耗的百分比来折算。杂散损耗是漏磁通穿过钢结构件（如板式夹件、钢压板、压钉螺栓及油箱壁等）引起的损耗。

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