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變壓器的損耗、功率和效率介紹
點擊次數(shù)：2128 發(fā)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(zhì)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(chǎn)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(chǎn)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(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。
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(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除與繞組所用的導電材料有關外，還與繞組導線的截面積、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。
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(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-(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(shù)。
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(shù)有密切關系。