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變壓器的損耗、功率和效率介紹
點擊次數：2127 發布時間：2023-5-4
一、變壓器的損耗
變壓器的損耗是變壓器的質量指標之一，變壓器的損耗包括空載損耗和負載損耗。
1、空載損耗
空載損耗又稱為鐵損PFe，它是由勵磁電流在變壓器鐵芯中產生的交變磁通引起的。鐵損PFe為恒定損耗，與變壓器的負載無關。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生的感應電流引起的熱損失，其大小與鐵芯材料的電阻率和鐵芯厚度有關。
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引起的鐵芯發熱損耗。其大小與鐵芯材料、鐵芯的結構、加工工藝及加工質量等因素有關。
2、負載損耗
負載損耗又稱為銅損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生的雜散損耗。銅損PCu除與繞組所用的導電材料有關外，還與繞組導線的截面積、絕緣結構、繞組繞制方式、金屬部件材質性能、漏磁通的屏蔽方法等因素有關。
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；一次繞組中產生的電流，稱為輸入電流，用I1表示；產生的功率，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，二次繞組上產生的電壓稱為輸出電壓，用U2表示；輸出電壓供給負載形成一定的電流，稱為輸出電流，用I2表示；產生的功率，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載電能的大小。選用變壓器時，必須保證變壓器的輸出功率等于或大于負載的功率。
三、變壓器的效率
在額定功率時，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、空載時輸出功率為零，所以變壓器效率η=0。
2、負載較小時，鐵損相對較大，變壓器效率η較低。
3、負載增加，變壓器效率η隨之增加。但超過某一負載時，因銅耗占的比例增大，變壓器的效率η反而降低。
4、變壓器的負荷率用β表示，β=S/SN，S為實際運行負荷，SN為額定負荷。可以證明：PCu=PFe=β2PCuN時，變壓器的效率高。
輸入功率和輸出功率分別為P1和P2，變壓器的二次側功率因數為cosφ2，則有：η=P2/P1×100%=(P1-PFe-PCu)/P1×100%
=[1-(PFe+PCu)/(P2+PFe+PCu)] ×100%
=[1-(PFe+β2PCuN)/(βSNcosφ2+PFe+β2PCuN)] ×100%
故變壓器最大效率計算公式如下：
ηm==[1-2PFe/(βmSNcosφ2+2PFe)] ×100%
式中βm為變壓器的最大負荷率；SN為變壓器的功率等級；cosφ2為功率因數。
可見變壓器的效率與變壓器的最大負荷率、變壓器的功率等級和功率因數有密切關系。