三相变压器的损耗和研究论文2
安徽机电职业技术学院
毕业论文
三相变压器的损耗研究与优化设计
系别电气工程系
专业电机与电器
班级电机3121班
姓名王家朝
学号 1306123008
指导教师王晨
2014～ 2015 学年第一学期
摘要
三相变压器是电力系统中输配电力的主要设备，在电力系统中，三相变压器的总安装容量为发电机安装容量的6~8倍。近年来，随着能源的日趋紧张，对于变压器这一重要用电设备进行节能设计越来越受到人们的重视。此设计主要从三相变压器的损耗与优化角度考虑。
对变压器进行优化设计的原则就是满足性能条件下，减小变压器的损耗及有效材料成本。在具体优化过程中，往往需要专业人才反复调整和计算的过程使得保证：安全、可靠、优质、经济的条件下，进行安装调试；本文主要对影响电力变压器制造和运行成本较高的损耗问题，在查阅了大量的实际应用文献资料的基础上对其进行了全面、深入的研究，取得了一些具有理论和实践相结合的成果。
1.研究变压器的空载损耗，就空载损耗附加系数、单位损耗、性能指标等进行数据对比分析，统计出空载损耗附加系数，讨论影响空载损耗附加系数的各种因素，提出减小空载损耗的措施。
2.深入研究变压器的负载损耗，就影响变压器安全运行、造成变压器局部过热、绕组涡流损耗、结构件杂散损耗等进行分析，提出降低涡流损耗、杂散损耗的具体措施。可以有效的提高变压器的可靠性和经济性，使其更好的在电力系统中发挥功用。
3.在现代电力系统中发生不对称短路时，其短路电流产生较强的不平衡交变磁场，对其周围的供电设备和通信线路产生电磁干扰，影响其正常运行，进行短路电流计算，使所选的变压器具有足够的动稳定度和热稳定度，确保三相配电系统发生短路不致倍损坏，造成不必要的损失，从而保证供配电系统安全稳定运行。
4.对变压器性能数据进行约化，建立优化设计模型，用漏磁场分析短路阻抗和短路电动力等，选择全局优化方法用于变压器的电磁优化设计；编制、调试完成三相电力变压器电磁优化设计程序，应用于多台电力变压器优化设计，具有很大的实用价值。
关键词：三相油浸式变压器；空载和负载损耗；杂散损耗，瓦斯保护系统，优化设计；
引言
观研天下（Insight&）发行的报告书《中国三相变压器行业竞争分析与投资前景评估报告(2014-2019)》主要研究行业市场经济特性（产能、产量、供需），投资分析（市场现状、市场结构、市场特点等以及区域产业市场分析与盈利前景预测报告）、竞争分析（行业集中度、竞争格局、竞争对手、竞争因素等）、工艺技术发展状况、进出口分析、渠道分析、产业链分析、替代品和互补品分析、行业的主导驱动因素、政策环境、重点企业分析（经营特色、财务分析、竞争力分析）、商业投资风险分析、市场定位及机会分析、以及相关的策略和建议。
中国变压器制造行业是一个充满机遇与挑战的行业，只要不断提高技术含量，满足用户安全稳定可靠的运行要求，尽可能的降低损耗，在保证高效率的前提下，生产出高质量的产品，就必须在产品开发上下工夫；过去处于受理论和计算方法的限制，产品的可靠性问题未能很好的解决。比如产品的漏磁损耗、局部过热问题，都不能有效解决。随着电力工业向着“高电压、大电网”的方向发展，设备的安全可靠性成为用户选择产品的前提，因此优化计算的目标也应随时调整，国内变压器行业在计算软件方面发展部均衡，几家生产220kv 及以上变压器的厂家，如天威保变、西变、特种电工沈变有较强的科研能力，它们在这方面起步较早，早年分别引进法国ALSTHOM公司、日本HITACHI公司、德国SIMENS公司等的电磁计算软件、波过程分析软件和漏磁场分析软件等我国“七五”重点科技攻关项目，也投入了相当大的人力资金从事降低变压器附加损耗，防止局部过热问题的研究。
国外在变压器计算方面工作开展较早，软件应用也很成熟。如ALSTOM、ABB、SIMENS公司等。从变压器专业软件来看，在电场、磁场、动态短路电动力等方面都有非常完整的计算方法。有的利用图形工作站来完成新产品的电磁优化设计，如电场、磁场分析，建立了许多基础数据库，并不断修改校正，不断提高性能参数计算的准确性和可靠性，计算的内容很详细。
综上由于变压器求解区域结构复杂，且各结构件尺寸线度差异很大，变压器漏磁场分布不均匀，一般情况下，附加损耗的重点在铁磁结构件及绕组，如箱壁、夹件、拉板、升高座及绕组的涡流损耗。由于结构件面积大、壁薄，而涡流透入深度小，如果采用有限元法求解，必须对结构细剖：考虑绕组涡流损耗，要求剖分密度能将油道和线性分开；形成的代数方程组十分庞大，给剖分方法、存储和方程求解带来难度。通过对变压器漏磁场及附加损耗研究概况的
回顾和变压器制造业现状的了解，建议用多种电磁场计算的方法计算变压器的漏磁场合附加损耗是有效的。
本文研究目的主要有：一是通过多台产品设计、试验数据分析来减小变压器空、负载损耗误差，提高计算准确度，适当降低附加损耗中环流损耗、杂散损耗等的具体措施，减小原材料消耗；二是通过经验公式计算以及漏磁场有限元软件分析等工具，通过设计和试验数据对比，分别就短路阻抗、绕组涡流损耗、结构件杂散损耗和短路电动力进行分析，提出优化方法；三是通过对变压器性能数据进行合理约化，建立优化设计模型。对比分析多种优化设计方法的优缺点，选择全局优化方法，用于变压器的电磁优化设计。
目录
摘要............................................................ I 引言........................................................... II 第一章三相变压器的概述. (1)
1.1 变压器行业现状和前景分析 (1)
1.1.1 前景分析 (1)
1.2 变压器的工作原理 (3)
1.3 变压器接法与联结组 (3)
1.4 变压器的分类 (4)
第二章三相变压器的参数测定 (6)
2.1 原理简述 (6)
2.2 损耗计算公式 (6)
2.2.1 电力变压器损耗的特征 (7)
2.3 变压器空载损耗原理 (8)
2.4 空载实验 (8)
2.5 负载损耗实验 (9)
2.6 参数测定记录与分析 (9)
2.6.1 参数记录分析如下： (11)
2.7 减小变压器的损耗与节能方法 (11)
2.8 变压器的容量计算 (14)
2.8.1 按变压器的经济负荷率计算容量 (14)
2.9 变压器损耗与节能总结 (15)
第三章三相变压器的瓦斯保护系统 (17)
3.1 变压器瓦斯保护 (17)
3.1.1 变压器瓦斯保护概述 (17)
3.1.2 瓦斯保护控制 (17)
3.2 变压器瓦斯保护范围 (18)
3.3 瓦斯继电器的动作原理 (18)
3.4 瓦斯保护与检验 (20)
3.4.1 瓦斯保护安装的检验 (20)
3.4.2 瓦斯保护动作原因 (21)
3.5 变压器瓦斯保护误动作防范措施 (21)
3.5.1 瓦斯检修维护 (21)
3.5.2 瓦斯保护的反事措施 (22)
第四章三相变压器的优化设计与分析 (23)
4.1 三分频概述 (23)
4.1.1 三分频变压器的特性分析 (23)
4.2 变压器的设计相关的技术标准 (25)
4.3 三分频变压器的设计原理 (26)
4.3.1 数学模型 (26)
4.4 优化设计方法 (28)
4.5 优化设计程序流程图 (28)
4.6 110kv油浸式三分频变压器优化设计 (30)
4.7 三分频变压器的工程设计及其物理试验 (31)
4.7.1 优化设计结果 (31)
4.7.2 物理试验 (32)
总结 (36)
致谢 (37)
参考文献 (39)
第一章三相变压器的概述
1.1 变压器行业现状和前景分析
行业现阶段发展情况：①行业进入门槛过低，缺乏有效监管措施目前变压器行业缺乏监管标准，厂家只需通过产品型验和性能检测取得生产资质，获得国家CCC和国家变压器质量监督检验中心认证，即可上马生产并进入参与市场竞争，缺乏有效控制进入措施
产能严重过剩，无序竞争严重据估计目前我国变压器产能为30亿KVA，2011年我国需求容量为13亿KVA，存在较大产能过剩现象。激烈竞争环境下，一些企业为取得订单和占领市场份额选择主打价格战，导致变压器产品利润一再下降。尤其是220KV等级以下产品，由于生产厂家众多，多数订单处于微利和盈亏平衡状态。产品质量问题凸显 08年以来由于人工成本、材料成本上升，为取得订单和获取利润，部分厂家采取“以铝代铜、使用二次硅钢片、容量不足”等非法措施竭力降低产品成本中标和获取利润。这种非正常竞争手段给行业造成了严重的生存危机，一方面低价竞争造成其他正常企业经营困难，另一方面也破坏了行业经营环境。根据质检总局公布2011年第三季度电力变压器抽查结果，在对内地16省市34家变压器厂家进行抽检后，发现除4家无成品，1家处于停业整顿外，29件产品样品中，有9件不合格，合格率仅为69%。抽查范围包括大、中、小厂家，根据统计发现大、中、小厂家合格率差异不大，其中大型企业产品抽检合格率为75%，而中、小型企业的产品抽检合格率分别为63.6%和71.4%，大型厂家包括保变一台干式变压器温升检验不合格。
新材料运用推动行业升级转型以非晶合金变压器等特殊材料材质变压器正在引领降低能耗时代的来临，80%甚至更大程度上的降低损耗将会不断扩大新材料材质变压器的优势。如果新材料完成了规模化生产材料，实现有效降低材料价格成本的话，对于传统硅钢等材料变压器厂家而言，将受到致命打击影响。可以说不掌握创新材料技术，其严重结果就是行业地位被重新洗牌。
1.1.1 前景分析
（1）国内市场前景分析
①特高压领域提速十二五期间，国家将继续加大特高压领域投资，预计期间内，累计投资将达到5300亿。但由于特高压交流安全性要求较高，未来国家层面交流项目审批趋于谨慎，重点发展特高压直流项目将被看好。机遇存在的同时，我们应当注意到特高压领域竞争加剧，近期保变天威已完成1000KV特高压交流项目试验，此外山东电力研究中心和ABB等国外公司也具有类似技术
储备。后期我们公司特高压领域的国内技术独有垄断竞争优势有可能被打破，未来该领域极有可能出现寡头垄断竞争局面[1]。
②智能变压器前景广阔国网公司智能变电站开始进入快速扩张时期，预计十二五期间国网公司智能变压器投资将超过3000亿，新建110kV及以上电压等级智能变电站约5100座、变电站智能化改造约1000座，对智能变电站保护设备与监控系统产品需求超过120亿元，对在线监测系统产品需求超过60亿元，需求旺盛，行业步入景气周期。未来我们公司在做好传统配电变压器业务基础上，可以通过兼并沿海相关技术中小企业，快速掌握行业基础技术，进入智能技术领域。在快速占领智能变压器领域同时，不断完善公司业务范围，拓宽产品线，完善产品链，做好集成配套服务工作。
③农网改造升级农村农网改造已进入国家战略层面，节能降耗促使国家加大农网改造升级，提高农网配电效率，预计未来3年农网改造投资复合增长率将保持15%以上。农网改造也将推动城网升级，拉动相关电力设备需求。特种应用领域突起未来船舶、高铁、飞机制造、航天科技等领域特种变压器应用将会突起，随着国家层面科技力量加强，相关领域特种需求将会得到加强，具体需求特点和市场情况有待进一步深入研究。变压器服务业务兴起变压器服务业务主要是利用专业的工具和技术手段对变压器的健康状况进行诊断，然后再针对产品风险采取措施，以有效防范故障的产生，因而并不等同于维修业务。目前ABB已经将国外服务业务经验移植到中国，据估计目前我国在运行变压器超过5万台，其中相当部分运行时间已超过10年，进入生命周期的中期阶段。ABB经过评估认为变压器服务市场容量在30亿左右，后期并将会逐步扩大。未来我们公司电气服务业务可以考虑向这个领域覆盖，拓展利润增长点。（2）国外市场前景分析
①海外业务扩展难度加大未来国际政治形势将继续维持动荡状态，国际经济形势短期内不会扭转颓势，人民币升值趋势不减，海外业务竞争压力和经营风险加大等不利因素，将导致未来我们公司海外业务扩展会面临较大困难。需要看到的是第三世界国家长期会保持较大电力建设需求，未来业务增长看点仍在国外，但短期内需要注意扩张经营风险。发达国家经济困境，有可能会通过各种贸易保护措施，限制外国电力设备进入，影响公司业务拓展。
（3）行业发展趋势分析
①行业将继续向“高、精、专”方向发展，企业必须拥有市场份额内的技术优势，实现差异化竞争中的技术垄断优势。企业在巩固自身领域内技术优势的同时，应当积极关注行业整体创新动态。
②伴随着我国经济结构向消费型转变，可以预见未来变压器行业的主要消费群体将会逐渐向消费领域倾斜，做好消费领域内产品战略定位的预判、布局
和预研，占领产业转型制高点，将有利于我们企业在未来竞争中巩固加强行业位臵和市场地位。
未来变压器行业将更加突出产品的绿色环保、节能低碳、小型化及更加安全、更低噪声、更加成本等特点，对产品品质提出了更高的要求。且产品品质的已不仅局限于传统的节能性、可靠性和安全性的概念，而是在此基础上，更加显著的突出产品的会环保效益。
1.2 变压器的工作原理
1、三相变压器工作原理：变压器的基本工作原理是电磁感应原理。当交流电压加到一次侧绕组后交流电流流入该绕组就产生励磁作用，在铁芯中产生交变的磁通，这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组，同时也穿过二次侧绕组，它分别在两个绕组中引起感应电动势。这时如果二次侧与外电路的负载接通，便有交流电流流出，于是输出电能。
图1-2 原理接线图
1.3 变压器接法与联结组
用于国内变压器的高压绕组一般联成Y 接法，中压绕组与低压绕组的接法要视系统情况而决定。所谓系统情况就是指高压输电系统的电压相量与中压或低压输电系统的电压相量间关系。如低压系配电系统，则可根据标准规定决定。国内的500、330、220 与110kV 的输电系统的电压相量都是同相位的，所以，对下列电压比的三相三绕组或三相自耦变压器，高压与中压绕组都要用星形接法。当三相三铁心柱铁心结构时，低压绕组也可采用星形接法或角形接法，它决定于低压输电系统的电压相量是与中压及高压输电系统电压相量为同相位或滞后30°电气角。500/220/LV kv─YN，yn0，yn0 或YN，yn0，d11220/110/LV kv ─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11330/220/LV kv─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11330/110/LV kv─YN，yn0，yn0或YN，yn0，https://www.wendangku.net/doc/2f13036685.html,国内60与35kV 的输电系统电压有二种不同相位角。如220/60kV变压器采用YNd11接法，与
220/69/10kV 变压器用YN，yn0，d11接法，这二个60kV输电系统相差30°电气角。当220/110/35kV变压器采用YN，yn0，d11接法，110/35/10kV变压器采用YN，yn0，d11接法，以上两个35kV 输电系统电压相量也差30°电气角。所以，决定60与35kV级绕组的接法时要慎重，接法必须符合输电系统电压相量的要求。根据电压相量的相对关系决定60与35kV级绕组的接法。否则，即使容量对，电压比也对，变压器也无法使用，接法不对，变压器无法与输电系统并网。
国内10、6、3与0.4kV输电与配电系统相量也有两种相位。在上海地区，有一种10kV与110kV输电系统电压相量差60°电气角，此时可采用110/35/10kV电压比与YN，yn0，y10接法的三相三绕组电力变压器，但限用三相三铁心柱式铁心。但要注意：单相变压器在联成三相组接法时，不能采用YNy0 接法的三相组。三相壳式变压器也不能采用YNy0接法。三相五柱式铁心变压器必须采用YN，yn0，yn0接法时，在变压器内要有接成角形接法的第四绕组，它的出头不引出(结构上要做电气试验时引出的出头不在此例)。不同联结组的变压器并联运行时，一般的规定是联结组别标号必须相同。配电变压器用于多雷地区时，可采用Yzn11接法，当采用z 接法时，阻抗电压算法与Yyn0 接法不同，同时z 接法绕组的耗铜量要多些。Yzn11接法配电变压器的防雷性能较好。三相变压器采用四个卷铁心框时也不能采用YNy0 接法。以上都是用于国内变压器的接法，如出口时应按要求供应合适的接法与联结组标号。一般在高压绕组内都有分接头与分接开关相联。因此，选择分接开关时(包括有载调压分接开关与无励磁调压分接开关)，必须注意变压器接法与分接开关接法相配合(包括接法、试验电压、额定电流、每级电压、调压范围等)。对YN接法的有载调压变压器所用有载调压分接开关而言,还要注意中点必须能引出。
1.4 变压器的分类
1、按冷却方式分类：有自然冷式、风冷式、水冷式、强迫油循环风（水）冷方式、及水内冷式等。
2、按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。
3、按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器、辐射式变压器等。
4、按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。
5、按用途分类：有电力变压器、特种变压器（电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等）。
6、按冷却介质分类：有干式变压器、液（油）浸变压器及充气变压器等。
7、按线圈数量分类：有自耦变压器、双绕组、三绕组、多绕组变压器等。
8、按导电材质分类：有铜线变压器、铝线变压器及半铜半铝、超导等变压器。
9、按调压方式分类：可分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。
10、按中性点绝缘水平分类：有全绝缘变压器、半绝缘（分级绝缘）变压器。
第二章三相变压器的参数测定
2.1 原理简述
变压器是用来变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。变压器的工作原理是建立在电磁感应原理基础之上的。变压器铁芯内产生的总磁通分为两个部分，其中主磁通是以闭合铁心为路径，它同时匝链原、副绕组，分别感应电势，磁通是变压器传递能量的主要因素。还有另一部分磁通通过非磁性物质而形成闭合回路，变压器负载运行时，原、副方都存在这部分磁通，分别用和表示。而变压器空载运行时仅原方有，这部分磁通属于非工作磁通，其量值约占总磁通的，故把这部分磁通称为漏磁通。漏磁通和分别单独匝链变压器的原绕组和副绕组，并在其中感应电势和。实际变压器中既有磁路问题又有电路问题，这样将会给变压器的分析、计算带来困难。为此，对变压器的电压、电流和电势的关系进行等值变换（即折算），可将同时具有电路和磁路的问题等值简化为单一的电路问题，以便于计算。
2.2 损耗计算公式
(1)有功损耗：ΔＰ＝Ｐ０＋ＫＴβ２ＰＫ-------（１）
(2)无功损耗：ΔＱ＝Ｑ０＋ＫＴβ２ＱＫ-------（２）
(3)综合功率损耗：ΔＰＺ＝ΔＰ＋ＫＱΔＱ-----（３）
Ｑ０≈Ｉ０％ＳＮ，ＱＫ≈ＵＫ％ＳＮ
式中：Ｑ０——空载无功损耗（ｋｖａｒ）
Ｐ０——空载损耗（ｋＷ）
ＰＫ——额定负载损耗（ｋＷ）
ＳＮ——变压器额定容量（ｋＶＡ）
Ｉ０％——变压器空载电流百分比。
ＵＫ％——短路电压百分比
β ——平均负载系数
ＫＴ——负载波动损耗系数
ＱＫ——额定负载漏磁功率（ｋｖａｒ）
ＫＱ——无功经济当量（ｋＷ／ｋｖａｒ）
上式计算时各参数的选择条件：
(1)取ＫＴ＝１.０５；
(2)对城市电网和工业企业电网的６ｋＶ～１０ｋＶ降压变压器取系统最小
负荷时，其无功当量ＫＱ＝０．１ｋＷ／ｋｖａｒ；
(3)变压器平均负载系数，对于农用变压器可取β＝２０％；对于工业企业，实行三班制，可取β＝７５％；
(4)变压器运行小时数Ｔ＝８７６０ｈ，最大负载损耗小时数：ｔ＝５５００ｈ；
(5)变压器空载损耗Ｐ０、额定负载损耗ＰＫ、Ｉ０％、ＵＫ％，见产品出厂资料所示。
2.2.1 电力变压器损耗的特征
Ｐ０——空载损耗，主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗；
磁滞损耗与频率成正比；与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。
涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。
ＰC——负载损耗，主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗，一般称铜损。其大小随负载电流而变化，与负载电流的平方成正比；（并用标准线圈温度换算值来表示）。
负载损耗还受变压器温度的影响，同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗，并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。
变压器的全损耗ΔＰ=Ｐ０+ＰC
变压器的损耗比=ＰC /Ｐ０
变压器的效率=ＰＺ/（ＰＺ+ΔＰ），以百分比表示；其中ＰＺ为变压器二次侧输出功率。
变损电量的计算：变压器的损失电量有铁损和铜损两部分组成。铁损与运行时间有关，铜损与负荷大小有关。因此，应分别计算损失电量。
1、铁损电量的计算：不同型号和容量的铁损电量，计算公式是：
铁损电量（千瓦时）=空载损耗（千瓦）×供电时间（小时）
配变的空载损耗（铁损），由附表查得，供电时间为变压器的实际运行时间，按以下原则确定：
(1)对连续供电的用户，全月按720小时计算。
(2)由于电网原因间断供电或限电拉路，按变电站向用户实际供电小时数计算，不得以难计算为由，仍按全月运行计算，变压器停电后，自坠熔丝管交供电站的时间，在计算铁损时应予扣除。
(3)变压器低压侧装有积时钟的用户，按积时钟累计的供电时间计算。
2、铜损电量的计算：当负载率为40%及以下时，按全月用电量（以电能表读数）的2%计收，计算公式：铜损电量（千瓦时）=月用电量（千瓦时）×2% 因为铜损与负荷电流（电量）大小有关，当配变的月平均负载率超过40%时，铜损电量应按月用电量的3%计收。负载率为40%时的月用电量，由附表查的。
负载率的计算公式为：负载率=抄见电量/S．Ｔ．Cos￠式中：S——配变的额定容量（千伏安）；T——全月日历时间、取720小时；COS￠——功率因数，取0.80。电力变压器的变损可分为铜损和铁损。铜损一般在０.５％。铁损一般在5~7％。干式变压器的变损比油侵式要小。合计变损：０.５+６=６.５计算方法：1000KVA ×６.５％=６５KVA65KVA×24小时×365天＝568400 ＫＷＴ（度）变压器上的标牌都有具体的数据。
2.3 变压器空载损耗原理
空载损耗指变压器二次侧开路，一次侧加额率与额定电压的正弦波电压时变压器所吸取的功率。一般只注意额定频率与额定电压，有时对分接电压与电压波形、测量系统的精度、测试仪表与测试设备却不予注意。对损耗的计算值、标准值、实测值、保证值又混淆了。
如将电压加在一次侧，且有分接时，如变压器是恒磁通调压，所加电压应是相应接电源的分接位置的分接电压。如是变磁通调压，因每个分接位置时空载损耗都不相同，必须根据技术条件要求，选取正确的分接位置，施加规定的额定电压，因为在变磁通调压时，一次侧始终加一个电压于各个分接位置。
一般要求施加电压的波形必须为近似正弦波形。所以，一是用谐波分析仪测电压波形中所含谐波分量，二是用简便办法，用平均值电压表，但刻度为有效值的电压表测电压，并与有效值电压表读数对比，二者差别大于 3% 时，说明电压波形不是正弦波，测出的空载损耗，根据新标准要求应是无效了。
2.4 空载实验
实验线路如图2-1，将低压侧经调压器和开关接至电源，高压侧开路。接线无误后，调压器输出调零，闭合S1和S2，调节调压器使输出电压为低压测U=220v，记录该组数据于表4-2中，然后逐次变电压，在（1.2～额定电压
N
0.5）的范围内测量三相空载电压、电流及功率，共测取7～9组数据，记录于表4-2中。
图2-1 三相变压器空载实验接线图
2.5 负载损耗实验
变压器低压侧用较粗导线短路，高压侧通以低电压。 按图2-2接线无误后，
将调压器输出端可靠地调至零位。闭合开关S1和S2，监视电流表指示，微微
增加调压器输出电压，使电流达到高压侧额定值In=2.28A ，缓慢调节调压器输
出电压，使短路电流在In （1.1～0.5）的范围内，测量三相输入电流、三相功
率和三相电压，共记录5～7组数据，填入表2-3中。
图2-2 三相变压器负载损耗实验接线图
2.6 参数测定记录与分析
1、计算表2-3中各组数据的0U 、Io 、Po 、οcos&和标么值 *0I *
0U 、 表2-3空载试验数据（低压值N U =220V ） 序 记录数据 计算数据
号 a b U
c b U a c U
a I
b I
c I I P II P 0U 0I *0U *0I Po 0cos ?
1
264.3 263.5 264.9 1.16 0.77 1.22 239.1 -182 264.1 1.05 1.179 0.267 28.55 0.1029 2
241.8 239.7 241.5 0.82 0.52 0.84 156.3 -114 241 0.73 1.095 0.184 21.15 0.1208 3
221.8 219.3 221.8 0.6 0.38 0.61 107.2 -73.8 220.9 0.53 0.997 0.135 16.71 0.143 4
198.1 194.7 198.5 0.42 0.26 0.42 68.99 -43.1 198.1 0.37 0.895 0.093 12.95 0.1891 5
175.8 172.7 176.7 0.3 0.18 0.3 45.31 -24.5 175.1 0.26 0.796 0.0661 10.41 0.2286 6
154.4 152.6 155.2 0.22 0.13 0.21 29.79 -13.5 153.9 0.19 0.699 0.0474 8.14 0.2863 7
131.9 130.1 132.4 0.16 0.1 0.15 19.37 -6.98 131.4 0.14 0.598 0.0347 6.19 0.3449 8 110.5 108.3 110.91 0.12 0.08 0.12 12.84 -3.62 110.1 0.11 0.5112 0.0271 4.61 0.3929
（2）根据表2-3中计算数据作空载特性
)(cos
)(),(U 000000U f U f P I f ===**?和
图2-3 空载、负载、功率因数曲线图
由表2-3知：额定电压时，)(5398
.0137.04.16A In kwI P O N O N =*==on ?cos =0.145 从曲线上找出额定电压时的空载损耗N P 0、
空载电流ON I 和功率因数，并求 出空载电流的无功分φI 量和有功分量γI
)
(0783.0145.0*5398.0cos )
(534.09894.0*5398.0sin 00A I I A I I oN N oN N ======??γφ
（3）计算出在额定电压时的励磁参数表
表2-4负载损耗实验数据（高压侧A I N 28.2=) 序号 记录数据
计算数据 a I b I c I b a U c b U a c U I P II P k I k U k P COS&k
1
2.5 2.41 2.41 18.68 17.63 18.79 41.62 21.12 2.4 18.37 31.37 0.7 2
2.34 2.21 2.29 17.33 19.49 18.07 41.24 18.87 2.28 18.29 30.16 0.72.5 3
2 1.8
3 1.97 14.5
4 13.94 15.34 28.9
5 13.92 1.93 14.61 21.44 0.759 4
1.87 1.79 1.84 13.63 13.22 14.49 25.52 1
2.51 1.83 1
3.78 19.01 0.754 5
1.52 1.49 1.55 1.27 11.25 11.93 17.24 9.13 1.52 11.48 13.19 0.7554 6
1.34 1.29 1.35 9.82 9.75 10.56 13.25 6.65 1.33 10.04 9.95 0.7468 7 1.1 1.05
1.06 8.48 8.07 8.51 9.31 4.25 1.07 8.36 6.76 0.7555
2.6.1 参数记录分析如下：
（1）空载分析：空载时变压器的损耗主要由两部分组成，一部分是因为磁
通交变而在贴心中产生的铁耗Fe P ，另一部分时空载电流0I 在原绕组中产生的
铜耗12R I o .由于空载电流值很小，此时铜耗12R I o 便可以略去，而决定铁耗大小的
电压可达到正常值，故近似认为空载损耗就是变压器的铁损，但是实质上二者
并不等价。
（2）负载分析：负载损耗实验时的损耗也由两部分组成，一部分是短路电
流在一次和二次侧绕组中产生的铜耗k k k R I R R I 2/212)(=+，
另一部分是磁通交变而产生的铁耗Fe P 。由于短路实验所加电压很低，因此这时贴心中磁通密度很低，
故铁心损耗可以忽略不计，而决定铜耗大小的电流可达正常值，所以近似认为
负载损耗就是变压器铜耗，但仍然只是一种近似。
2.7 减小变压器的损耗与节能方法
(1)铁芯损耗的控制
变压器损耗中的空载损耗，即铁损，主要发生在变压器铁芯叠片内，主要
是因交变的磁力线通过铁芯产生磁滞及涡流而带来的损耗。最早用于变压器铁
芯的材料是易于磁化和退磁的软熟铁，为了克服磁回路中由周期性磁化所产生
的磁阻损失和铁芯由于受交变磁通切割而产生的涡流，变压器铁芯是由铁线束
制成，而不是由整块铁构成。1900年左右，经研究发现在铁中加入少量的硅或铝可大大降低磁路损耗，增大导磁率，且使电阻率增大，涡流损耗降低。经多次改进，用0.35mm 厚的硅钢片来代替铁线制作变压器铁芯。近年来世界各国都在积极研究生产节能材料，变压器的铁芯材料已发展到现在最新的节能材料——非晶态磁性材料如2605S2，非晶合金铁芯变压器便应运而生。使用2605S2制作的变压器，其铁损仅为硅钢变压器的1/5，铁损大幅度降低。
(2)变压器系列的节能效果
上述非晶合金铁芯变压器，具有低噪音、低损耗等特点，其空载损耗仅为常规产品的1/5，且全密封免维护，运行费用极低。我国S7系列变压器是1980年后推出的变压器，其效率较SJ 、SJL 、SL 、SL1系列的变压器高，其负载损耗也较高。80年代中期又设计生产出S9系列变压器，其价格较S7系列平均高出20%，空载损耗较S7系列平均降低8%，负载损耗平均降低24%，并且国家已明令在1998年底前淘汰S7、SL7系列，推广应用S9系列。S11是目前推广应用的低损耗变压器。S11型变压器卷铁心改变了传统的叠片式铁心结构。硅钢片连续卷制，铁心无接缝，大大减少了磁阻，空载电流减少了60～80，提高了功率因数，降低了电网线损，改善了电网的供电品质。连续卷绕充分利用了硅钢片的取向性，空载损耗降低20～35。运行时的噪音水平降低到30～45dB ，保护了环境。非晶合金铁心的S11系列配电变压器系列的空载损耗较S9系列降低75%左右，但其价格仅比S9系列平均高出30%，其负载损耗与S9系列变压器相等。
（3)选择与负载曲线相匹配的变压器
案例分析：配电变压器的容量选择
A 、按变压器效率最高时的负荷率M β来选择容量
当建筑物的计算负荷确定后，配电变压器的总装机容量为：
S=js P /b β×cos φ2(KVA)(1)
式中js P ——建筑物的有功计算负荷KW;
cos φ2——补偿后的平均功率因数，不小于0.9;
b β——变压器的负荷率。
因此，变压器容量的最终确定就在于选定变压器的负荷率b β。
我们知道，当变压器的负荷率为：
b β=m β=(1/R)1/2时效率最高。(2)
R=PKH/Po(即变压器损耗比)
式中Po ——变压器的空载损耗;
PKH ——变压器的额定负载损耗，或称铜损、短路损耗。
以国产SGL 型电力变压器为例，其最佳负荷率计算如下：
表2-1 国产SGL 型电力变压器最佳负荷率m β 容量（千伏安）
空载损耗（瓦） 负载损耗（瓦） 损耗比（R ） 最佳负荷率β 500
1850 4840 2.62 61.8 630
2100 5650 2.69 61 800
2400 7500 3.13 56.6 1000
2800 9200 3.2 55.2 1250
3350 11000 3.28 55.2 1800 3950 13300 3.37 54.5
由表2-1可见，如果以m β来计算变压器容量，必将造成容量过大，使用户初期投资大量增加。其原因js P 是30分钟平均最大负荷P30的统计值，例如民用建筑的用电大部分时间实际负荷均小于计算负荷js P ，如果按m β计算变压器容量则不可能使变压器运行在最高效率m β上，这样不仅不能节约电能且运行在低β值上，则消耗更多的电能，因此按变压器的最佳负荷率m β来计算变压器的容量是不合理的。
B 、按变压器的年有功电能损耗率最小时的节能负荷率j β计算容量由于实际负荷总在变化，无法精确计算出变压器的电能损耗。然而对于某类电力用户，它的最大负荷利用小时数，最大负荷损耗小时数可依据同类用户统计数据来近似计算。
变压器的年有功电能损耗可按下式估算
△b W =PoTb PKH(/js S S2e)2τPoTb PKHβ2τ(3)
式中β——计算负荷率，等于变压器的计算视在容量js S
与额定容量eb S 之比
Tb ——变压器年投运时间
τ——年最大负荷损耗时间，可由年最大负荷利用时数Tm 查Tm-τ关系曲线。 用户电力负荷消耗的年有功能为：
W=m T Seb φβcos (4)
则变压器的年有功电能消耗率为：
△W=△βWb /W=(PoTbPKHβ2τ)/m T Seb φβcos （5)
令d △βWd =0
求出变压器年有功电能损耗率最小时的节能负荷率j β
j β=(PoTb /τPKH )1/2=(Tb/τ)1/2*M β(6)
即配电变压器按照节能负荷率j β计算容量时，其年有功电能损耗率最小。 由式(6)可见，变压器的节能负荷率与年最大负荷损耗时间有关，τ越低j β越高。然而由于Tm 值及Tm 值所对应的τ值，对于高层民用建筑还没有这方面的统计资料，可参考工业企业的类似资料。Tb 按7500h ，而根据高层民用建筑的不同功能，τ值在2300-4500范围内选取，因此j β=(1.3-1.8)
M β。从表(2-1)干式变压器的最佳负荷率M β值，可求出节能负荷率j β。
对于高层写字楼，由于五天工作制，且晚上下班后的其余时间均处于轻载，其电力负荷的运行特点，相当于工业企业的单班制生产，变压器的节能负荷率j β=0.85-0.98;
对于高层宾馆及高层建筑中以商业为主的大厦，其相当于工业企业的两班制生产，变压器的节能负荷率j β=0.71-0.85。
由此可见，按节能负荷率计算变压器的容量，要小于按最佳负荷率所计算的变压器的容量，这样不但年电能损耗小且一次性投资省。
2.8 变压器的容量计算
2.8.1 按变压器的经济负荷率计算容量
上节分析可知，按年有功电能损耗率最小时的节能负荷率j β计算变压器的容量有利于节省初投资。然而相当于二班制运行特点的高层建筑中的配电变压器，按j β计算出的容量还是偏大，必将增加用户的一次性投资。如何能做到既能节省一次性投资，又能使电能损耗小，或者说能否做到初投资省和电耗小这对矛盾在变压器运行在负荷率的某一区域内获得相对统一，下面我们对变压器的年有功电能损耗率公式作进一步的分析。
对同一变压器，在某一负荷率β运行情况下的年有功电能损耗率如式(5)，而在节能负荷率下的年有功电能损耗率为：
△j W =(PoTb PKH β2j τ)/j βm T Seb φβcos (7)
变压器损耗计算公式
变压器损耗计算公式 简介: 负载曲线的平均负载系数越高,为达到损耗电能越小,要选用损耗比越小的变压器;负载曲线的平均负载系数越低,为达到损耗电能越小,要选用损耗比越大的变压器. 将负载曲线的平均负载系数乘以一个大于1的倍数,通常可取1-1.3,作为获得最佳效率的负载系数,然后按βb＝(1/R)1/2计算变压器应具备的损耗比. 关键字:变压器 1、变压器损耗计算公式 (1)有功损耗:ΔP＝P0+KTβ2PK -------(1) (2)无功损耗:ΔQ＝Q0+KTβ2QK -------(2) (3)综合功率损耗:ΔPZ＝ΔP+KQΔQ ----(3) Q0≈I0%SN,QK≈UK%SN 式中:Q0——空载无功损耗(kvar) P0——空载损耗(kW) PK——额定负载损耗(kW) SN——变压器额定容量(kVA) I0%——变压器空载电流百分比. UK%——短路电压百分比 β——平均负载系数 KT——负载波动损耗系数 QK——额定负载漏磁功率(kvar) KQ——无功经济当量(kW/kvar) 上式计算时各参数的选择条件: (1)取KT＝1.05; (2)对城市电网和工业企业电网的6kV~10kV降压变压器取系统最小负荷时,其无功当量KQ＝0．1kW/kvar; (3)变压器平均负载系数,对于农用变压器可取β＝20%;对于工业企业,实行三班制,可取β＝75%; (4)变压器运行小时数T＝8760h,最大负载损耗小时数:t＝5500h; (5)变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、I0%、UK%,见产品资料所示. 2、变压器损耗的特征 P0——空载损耗,主要是铁损,包括磁滞损耗和涡流损耗; 磁滞损耗与频率成正比;与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比. 涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比. PC——负载损耗,主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗,一般称铜损.其大小随负载电流而变化,与负载电流的平方成正比;(并用标准线圈温度换算值来表示). 负载损耗还受变压器温度的影响,同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗,并在绕组外的金属部分产生杂散损耗. 变压器的全损耗ΔP=P0+PC 变压器的损耗比=PC /P0 变压器的效率=PZ/(PZ+ΔP),以百分比表示;其中PZ为变压器二次侧输出功率. 3、变压器节能技术推广 1) 推广使用低损耗变压器; (1)铁芯损耗的控制
变压器损耗
（1）变压器损耗（按/ 计算）。 （2）线路损耗（按计量点1用网、上网抄见电量的0.1%；YJV-3*185电缆220米、R=0.022欧计算）。上述损耗的电量按各分类电量占抄见总电量的比例摊。 3.未分别计量的乙方用电量认定 /计量装置计量的电量包含多种电价类别的电量，对/ 电价类别的用电量，每月按以下第1种方式确定：（1）/ 电量定比为：/ %。 （2）/ 电量定量为：/ 千瓦时。 以上方式及核定值甲、乙双方每年至少可以提出重新核定一次，对方不得拒绝。 4.计量点计量装置如下： 计量点名称计量点类型计量设备名称精度倍率产权用网电量计量点大工业总表0.5S 6000 甲方计量点1 上网电量计量点光伏关口表0.5S 6000 甲方计量点2 用网电量计量点一般工商业及其他套表 1.0 20 甲方计量点3 用网电量计量点一般工商业及其他套表 1.0 20 甲方计量点4 用网电量计量点一般工商业及其他套表 1.0 20 甲方计量点5 用网电量计量点一般工商业及其他套表 1.0 20 甲方计量点6 用网电量计量点一般工商业及其他套表 1.0 240 甲方计量点7 用网电量计量点居民生活套表 1.0 120 甲方计量点8 用网电量计量点一般工商业及其他套表 1.0 120 甲方计量点9 用网电量计量点一般工商业及其他套表 1.0 120 甲方计量点10 用网电量计量点一般工商业及其他套表 1.0 120 甲方计量点11 用网电量计量点一般工商业及其他套表 1.0 240 甲方计量点12 发电量计量点光伏发电表1 1.0 160 甲方计量点13 发电量计量点光伏发电表2 1.0 160 甲方 第十条电量的抄录和计算 1.抄表周期为每月或甲方公布的秒表周期，抄表例日为甲方公布的抄表日。如有变动，甲方应提前一个抄表周期告知乙方和丙方。 2.抄表方式：人工及电能信息采集装置自动抄录方式。 3.结算依据： （1）三方约定光伏项目发电量以1方式消纳。 1）以余电上网方式消纳电量，甲方与乙方以计量点1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11计量装置抄录的用网示数为依据计算乙方用网电量，其中计量点2、3、4、5、6、7、8、9、10、11计量装置抄录有用网示数视为甲方所不间断供电量。甲方与丙方以计量点1计量装置（产权分界点）抄录的上网示数为依据计算丙方上网量。 2）全部上网方式消纳电量，甲方与丙方以/ 计量装置（并网点)的抄录的上网示数依据计算丙方上网电量。 （2）按照上网电量、用网电量和国家规定的上网电价、销售电价分别计算购、售电费。 （3）抄录数据作为电费的结算依据。以电能信息采集装置自动抄录的数据作为电费结算依据的，当装置发生故障时，以甲方人工抄录数据作为结算依据。 4.乙方的无功用电量为正反向无功电量绝对值的总量。 第十一条计量装置维护管理及计量失准处理 1.电能计量装置应在光伏项目发电设备并网前按要求安装完毕，并按规定进行调试。电能计量装置投运前，由合同三方依据《电能计量装置技术管理规程》（DL/T448－2000）的要求进行竣工验收。 2.当在同一计量点计量上网电量和用网电量时，应分别安装计量上网电量和用网电量的电能表，或安装具
变压器损耗计算公式分析
变压器损耗 分为铁损和铜损,铁损又叫空载损耗,就是其固定损耗,实是铁芯所产生的损耗(也称铁芯损耗,而铜损也叫负荷损耗, 1、变压器损耗计算公式 （１）有功损耗：ΔＰ＝Ｐ０＋ＫＴβ２ＰＫ -------（１）（２）无功损耗：ΔＱ＝Ｑ０＋ＫＴβ２ＱＫ -------（２）（３）综合功率损耗：ΔＰＺ＝ΔＰ＋ＫＱΔＱ ----（３）Ｑ０≈Ｉ０％ＳＮ，ＱＫ≈ＵＫ％ＳＮ 式中：Ｑ０——空载无功损耗（ｋｖａｒ） Ｐ０——空载损耗（ｋＷ） ＰＫ——额定负载损耗（ｋＷ） ＳＮ——变压器额定容量（ｋＶＡ） Ｉ０％——变压器空载电流百分比。 ＵＫ％——短路电压百分比 β——平均负载系数 ＫＴ——负载波动损耗系数 ＱＫ——额定负载漏磁功率（ｋｖａｒ） ＫＱ——无功经济当量（ｋＷ／ｋｖａｒ） 上式计算时各参数的选择条件： （１）取ＫＴ＝１.０５； （２）对城市电网和工业企业电网的６ｋＶ～１０ｋＶ降压变压器取
系统最小负荷时，其无功当量ＫＱ＝０．１ｋＷ／ｋｖａｒ；（３）变压器平均负载系数，对于农用变压器可取β＝２０％；对于工业企业，实行三班制，可取β＝７５％； （４）变压器运行小时数Ｔ＝８７６０ｈ，最大负载损耗小时数：ｔ＝５５００ｈ； （５）变压器空载损耗Ｐ０、额定负载损耗ＰＫ、Ｉ０％、ＵＫ％，见产品资料所示。 2、变压器损耗的特征 Ｐ０——空载损耗，主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗； 磁滞损耗与频率成正比；与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。ＰC——负载损耗，主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗，一般称铜损。其大小随负载电流而变化，与负载电流的平方成正比；（并用标准线圈温度换算值来表示）。 负载损耗还受变压器温度的影响，同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗，并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。 变压器的全损耗ΔＰ=Ｐ０+ＰC 变压器的损耗比=ＰC /Ｐ０ 变压器的效率=ＰＺ/（ＰＺ+ΔＰ），以百分比表示；其中ＰＺ为变压器二次侧输出功率。一、变损电量的计算：变压器的损失电量有铁损和铜损两部分组成。铁损与运行时间有关，铜损与负荷大小有关。因此，应分别计算损失电量。
变压器损耗原理及计算方法
变压器损耗原理及计算方法 变压器的损耗分为铁损和铜损,铁损又叫空载损耗,就是其固定损耗,实是铁芯所产生的损耗(也称铁芯损耗,而铜损也叫负荷损耗,1、变压器损耗计算公式（１）有功损耗：ΔＰ＝Ｐ０＋ＫＴβ２ＰＫ-------（１） （２）无功损耗：ΔＱ＝Ｑ０＋ＫＴβ２ＱＫ-------（２） （３）综合功率损耗：ΔＰＺ＝ΔＰ＋ＫＱΔＱ----（３） Ｑ０≈Ｉ０％ＳＮ，ＱＫ≈ＵＫ％ＳＮ 式中：Ｑ０——空载无功损耗（ｋｖａｒ） Ｐ０——空载损耗（ｋＷ） ＰＫ——额定负载损耗（ｋＷ） ＳＮ——变压器额定容量（ｋＶＡ） Ｉ０％——变压器空载电流百分比。 ＵＫ％——短路电压百分比 β——平均负载系数 ＫＴ——负载波动损耗系数 ＱＫ——额定负载漏磁功率（ｋｖａｒ） ＫＱ——无功经济当量（ｋＷ／ｋｖａｒ） 上式计算时各参数的选择条件： （１）取ＫＴ＝１.０５； （２）对城市电网和工业企业电网的６ｋＶ～１０ｋＶ降压变压器取系统最小负荷时，其无功当量ＫＱ＝０．１ｋＷ／ｋｖａｒ； （３）变压器平均负载系数，对于农用变压器可取β＝２０％；对于工业企业，实行三班制，可取β＝７５％； （４）变压器运行小时数Ｔ＝８７６０ｈ，最大负载损耗小时数：ｔ＝５５００ｈ； （５）变压器空载损耗Ｐ０、额定负载损耗ＰＫ、Ｉ０％、ＵＫ％，见产品资料所示。 2、变压器损耗的特征 Ｐ０——空载损耗，主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗； 磁滞损耗与频率成正比；与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。 涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。 ＰC——负载损耗，主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗，一般称铜损。其大小随负载电流而变化，与负载电流的平方成正比；（并用标准线圈温度换算值来表示）。 负载损耗还受变压器温度的影响，同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗，并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。 变压器的全损耗ΔＰ=Ｐ０+ＰC 变压器的损耗比=ＰC/Ｐ０ 变压器的效率=ＰＺ/（ＰＺ+ΔＰ），以百分比表示；其中ＰＺ为变压器二次侧输出功率。一、变损电量的计算：变压器的损失电量有铁损和铜损两部分组成。铁损与运行时间有关，铜损与负荷大小有关。因此，应分别计算损失电量。 1、铁损电量的计算：不同型号和容量的铁损电量，计算公式是：
变压器损耗估算1
变压器损耗估算315kVA 项目新上S13-315/10/0.4变压器1台。由变压器型号查得下列参数： 表*-*-* 变压器参数表 有功功率损耗： △P= P0+β2P K＝0.48+0.772×3.65＝2.64kW 变压器空载时的无功功率损耗： Q0= I0S N×10-2 =0.3×315×10-2=0.95kVar 变压器额定负载时的无功功率： Q k = U K S N×10-2=4.0×315×10-2=12.6 kVar 变压器总的无功功率： △Q= Q0+β2 Q k =0.95+0.772×12.6=8.42 kVar 变压器综合有功功率损耗： △PZ=△P+K Q△Q =2.64+0.1×8.42=3.48kW 注：K Q为无功经济当量，取0.1；β为负载系数，取0.77。 变压器年工作日为365天，每天24小时，则变压器全年投入运行小时数T=8760h。1台S13-315/10变压器的年电能损耗为：3.48×8760×1＝3.05万kWh 变压器损耗估算100kVA 项目新上S13-100/10/0.4变压器1台。由变压器型号查得下列参数：
有功功率损耗： △P= P0+β2P K＝0.2+0.772×1.5＝1.09kW 变压器空载时的无功功率损耗： Q0= I0S N×10-2 =0.3×100×10-2=0.3kVar 变压器额定负载时的无功功率： Q k = U K S N×10-2=4.0×100×10-2=4.00 kVar 变压器总的无功功率： △Q= Q0+β2 Q k =0.3+0.772×4.00=2.67 kVar 变压器综合有功功率损耗： △PZ=△P+K Q△Q =1.09+0.1×2.67=1.36kW 注：K Q为无功经济当量，取0.1；β为负载系数，取0.77。 变压器年工作日为365天，每天24小时，则变压器全年投入运行小时数T=8760h。1台S13-100/10变压器的年电能损耗为：1.36×8760×1＝1.19万kWh
变压器的损耗计算分析
变压器的损耗计算分析 在电力系统中变压器是利用效率最高的电气设备之一，一般中、小变压器都可达96~98％。在电力系统中，累积变压器的总损耗可占20~25％。 （一）变压器的空载损耗 此损耗包括铁芯中磁滞和涡流损耗及空载电流在初级线圈电阻上的损耗，前者称为铁损后者称为铜损。由于空载电流很小，后者可以略去不计，因此，空载损耗基本上就是铁损。 影响铁损的因素很多，以数学式表示，则 式中P n、P w——表示磁滞损耗和涡流损耗 k n、k w——常数 f——变压器外施电压的频率赫 B m——铁芯中最大磁通密度韦／米2 n——什捷因麦兹常数，对常用的硅钢片，当B m=（1．0～1．6）韦／米2时，n≈2，对目前使用的方向性硅钢片，取2．5～3．5。 根据变压器的理论分析，科假定初级感应电势为E1（伏），则： E1=K f B m（2） K为比例常数，由初级匝数及铁芯截面积而定，则铁损为： 由于初级漏阻抗压降很小，若忽略不计， E1=U1 （4） 可见，变压器的铁损与外施电压有很大关系如果电压V为一定值，则铁损不变，（因为f不变），又因为正常运行时U1=U1N，故空载损耗又称不变损耗．如果电压波动，则空载损耗即变化。 （二）负载损耗 此损耗是指变压器初、次级线圈中电流在电阻上产生的铜损耗及励磁电流在励磁电阻上产生的铁损耗。当电流为额定电流时，后者很小，可以不计，故主要是电流在初、次级线圈电阻上的铜损。 对三相变压器在任意负载时，铜耗表达式：
式中I1——初级线圈的负载电流 I2’——次级线圈折算到初级的电流 R1——初级线圈的电阻 R2’——次级线圈折算得初级的电阻 由上式可见，变压器的铜损和负载电流的平方成正比。考虑到负载运行时，负载电流的变化，故此损耗又称可变损耗。 若令β表示负载系数,即 则铜损 式中～线圈电流为额定值时的铜损。 （三）附加损耗 此损耗包括附加铁损及附加铜损，由于这两种损耗数量很小，又难以测定，可以不计。总之，变压器的损耗主要是不变损耗和可变损耗。 变压器的效率，其计算公式 如果负载的性质一定，令φ2表示功率因数角，则在额定电压下，三相变压器输出功率 S N——变压器的额定容量。输入功率，可根据功率平衡得到 （8）式表明变压器的效率和其额定容量初、负载的性质与大小以及变压器本身的损耗有关。
变压器空载损耗与负载损耗的计算方法及公式
变压器空载损耗与负载损耗的计算方法及公式 电力变压器损耗分为铁损和铜损,铁损又叫空载损耗,就是其固定损耗,实际是铁芯所产生的损耗（也称铁芯损耗）,而铜损也叫负荷损耗。 1、电力变压器损耗计算公式 (1)有功损耗：ΔＰ＝Ｐ０＋ＫＴβ２ＰＫ-------（１） (2)无功损耗：ΔＱ＝Ｑ０＋ＫＴβ２ＱＫ-------（２） (3)综合功率损耗：ΔＰＺ＝ΔＰ＋ＫＱΔＱ------（３） Ｑ０≈Ｉ０％ＳＮ，ＱＫ≈ＵＫ％ＳＮ 式中：Ｑ０——空载无功损耗（ｋｖａｒ） Ｐ０——空载损耗（ｋＷ） ＰＫ——额定负载损耗（ｋＷ） ＳＮ——变压器额定容量（ｋＶＡ） Ｉ０％——变压器空载电流百分比。 ＵＫ％——短路电压百分比 β——平均负载系数 ＫＴ——负载波动损耗系数 ＱＫ——额定负载漏磁功率（ｋｖａｒ） ＫＱ——无功经济当量（ｋＷ／ｋｖａｒ） 上式计算时各参数的选择条件： (1)取ＫＴ＝１.０５； (2)对城市电网和工业企业电网的６ｋＶ～１０ｋＶ降压变压器取系统最小负荷时，其无功当量ＫＱ＝０．１ｋＷ／ｋｖａｒ；
(3)变压器平均负载系数，对于农用变压器可取β＝２０％；对于工业企业，实行三班制，可取β＝７５％； (4)变压器运行小时数Ｔ＝８７６０ｈ，最大负载损耗小时数：ｔ＝５５００ｈ； (5)变压器空载损耗Ｐ０、额定负载损耗ＰＫ、Ｉ０％、ＵＫ％，见产品出厂资料所示。 2、电力变压器损耗的特征 Ｐ０——空载损耗，主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗； 磁滞损耗与频率成正比；与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。 涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。 ＰC——负载损耗，主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗，一般称铜损。其大小随负载电流而变化，与负载电流的平方成正比；（并用标准线圈温度换算值来表示）。 负载损耗还受变压器温度的影响，同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗，并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。 变压器的全损https://www.wendangku.net/doc/2f13036685.html,/耗ΔＰ=Ｐ０+ＰC 变压器的损耗比=ＰC /Ｐ０ 变压器的效率=ＰＺ/（ＰＺ+ΔＰ），以百分比表示；其中ＰＺ为变压器二次侧输出功率。 变损电量的计算：变压器的损失电量有铁损和铜损两部分组成。铁损与运行时间有关，铜损与负荷大小有关。因此，应分别计算损失电量。 1、铁损电量的计算：不同型号和容量的铁损电量，计算公式是： 铁损电量（千瓦时）=空载损耗（千瓦）×供电时间（小时）
(整理)电感、变压器的高频特性与损耗、
绕组高频效应及其对损耗的影响 1.集肤效应 1.1集肤效应的原理 图1.1表示了集肤效应的产生过程。图中给出的是载流导体纵向的剖面图，当导体流过电流（如图中箭头方向）时，由右手螺旋法则可知，产生的感应磁动势为逆时针方向，产生进入和离开剖面的磁力线。如果导体中的电流增加，则由于电磁感应效应，导体中产生如图所示方向的涡流。由图可知：涡流的方向加大了导体表面的电流，抵消了中心线电流，这样作用的结果是电流向导体表面聚集，故称为集肤效应。在此引进一个集肤深度〈skin depth〉的概念，此深度的电流密度大小恰好为表面电流密度大小的1/e倍： 一般用集肤深度Δ来表示集肤效应，其表达式为： (1.1) 其中：γ为导体的电导率，μ为导体的磁导率，f为工作频率。 图1.1.集肤效应产生过程示意图 图1.2.高频导体电路密度分布图
高频时的导体电流密度分布情形，大致如图1.2所示，由表面向中心处的电流密度逐渐减小。 由上图及式1.1可知，当频率愈高时，临界深度将会愈小，结果造成等效阻值上升。因此在高频时，电阻大小随着频率而变的情形，就必须加以考虑进去。 1.2影响及应用 在高频电路中可以采用空心导线代替实心导线。此外，为了削弱趋肤效应，在高频电路中也往往使用多股相互绝缘细导线编织成束来代替同样截面积的粗导线，这种多股线束称为辫线。在工业应用方面，利用趋肤效应可以对金属进行表面淬火。 考虑到交流电的集肤效应，为了有效地利用导体材料和便于散热，发电厂的大电流母线常做成槽形或菱形母线；另外，在高压输配电线路中，利用钢芯铝绞线代替铝绞线，这样既节省了铝导线，又增加了导线的机械强度，这些都是利用了集肤效应这个原理。 集肤效应是在讯号线里最基本的失真作用过程之一，也有可能是最容意被忽略误解的。与一般讯号线的夸大宣传所言,集肤效应并不会改变所有的高频讯号,并且不会造成任何相关动能的损失。正好相反，集肤效应会因传导体的不同成分，在传递高频讯号时有不连贯的现象。同样地，在陈旧的线束传导体上，集肤效应助长讯号电流在多条线束上的交互跳动，对于声音造成刺耳的记号。 2邻近效应 图2.1表示了邻近效应的产生过程。A、B两导体流过相同方向的电流IA和IB，当电流按图中箭头方向突增时，导体A产生的突变磁通ΦA-B在导体B中产生涡流，使其下表面的电流增大，上表面的电流减少。同样导体B产生的突变磁通ΦB-A在导体A中产生涡流，使其上表面的电流增大，下表面的电流减少。这个现象就是导体之间的邻近效应。 当流过导体的电流相同，导体之间的距离一定时，如果导体之间的相对面积不同，邻近效应使得导体有效截面面积不同。研究表明:导体的相对面积越大则导体有效截面越大，损耗相对较小。
变压器效率特性
变压器运行特性分析与效率曲线 二、理论分析 2.效率和效率特性 变压器运行时将产生损耗。变压器的损耗分为铜耗和铁耗，每一类又包括基本损耗和杂散损耗。其中铁耗可视为不变损耗。基本铜耗是指电流流过绕组时所产生的直流电阻损耗。杂散铜耗主要是指漏磁场引起电流集肤效应，使绕组的有效电阻增大所增加的铜耗，以及漏磁场在结构部件中所引起的涡流损耗等。 变压器的总损耗为 ''22 k Fe Cu Fe R mI p p p P +=+=∑ 式中，电阻。为归算到二次侧的短路为相数；'' R k m 变压器的输入有功功率为1P ，输出功率为2P ，总损耗功率为P ∑，所以效率为 P P P P P ∑+==2212η 由于电力变压器的效率很高，用直接负载法测量1P 和2P 在算出效率，很难得到准确的结果，因此工程上常采用间接法来计算效率，由空载试验测出铁耗，由短路试验测出铜耗在计算效率。此时效率为 kN O N kN O P I P I S P I P P P 2222221cos 11***+++-=∑-=?η 给定以上的参数即可绘制效率曲线。
图3.变压器的效率曲线 有数学分析 2 = dI dη 可知在变压器的铜耗等于铁耗时，变压器的效率达到最 大。 图4.效率曲线的最大值 说明：图中铁耗与铜耗值与对应的坐标值并不一一对应。 附程序源代码 3.变压器的效率曲线 function xiaolv1 p0=2.4; pk=11.6; sn=1000; j=0.8; a=zeros(1,1000); b=zeros(1,1000); for i=2:1:1000 a(i)=a(i-1)+0.001; b(i)=1-(p0+(a(i)^2)*pk)/(a(i)*sn*0.8+p0+(a(i)^2)*pk); end hold on plot(a,b) xlabel('I2的标幺值 ') ylabel('效率 ') 4.效率曲线的最大值 function xiaolv2 p0=2.4; pk=11.6; sn=1000;
变压器外特性与效率特性
一、变压器的外特性及电压变化率 变压器空载运行时，若一次绕组电压U 1不变，则二次绕组电压U 2 也是不变的。 变压器加上负载之后，随着负载电流I 2的增加，I 2 在二次绕组内部的阻抗压降也 会增加，使二次绕组输出的电压U 2 随之发生变化。另一方面，由于一次绕组电 流I 1随U 2 增加，因此I 2 增加时，使一次绕组漏阻抗上的压降也增加，一次绕组 电动势E 1和二次绕组电动势E 2 也会有所下降，这也会影响二次绕组的输出电压 U 2。变压器的外特性是用来描述输出电压U 2 随负载电流I 2 的变化而变化的情况。 当一次绕组电压U 1和负载的功率因数cosφ 2 一定时，二次绕组电压U 2 与负载电 流I 2 的关系，称为变压器的外特性。它可以通过实验求得。功率因数不同时的 几条外特性绘于图2—17中，可以看出，当cosφ 2=1时，U 2 随I 2 的增加而下降 得并不多；当cosφ 2降低时，即在感性负载时，U 2 随I 2 增加而下降的程度加大， 这是因为滞后的无功电流对变压器磁路中的主磁通的去磁作用更为显著，而使 E 1和E 2 有所下降的缘故；但当cosφ 2 为负值时，即在容性负载时，超前的无功 电流有助磁作用，主磁通会有所增加，E 1和E 2 亦相应加大，使得U 2 会随I 2 的增 加而提高。以上叙述表明，负载的功率因数对变压器外特性的影响是很大的。 图2－17 变压器外特性 在图2—17中，纵坐标用U 2／U 2N 之值表示，而横坐标用I 2 ／I 2N 表示，使得在坐 标轴上的数值都在0～1之间，或稍大于1，这样做是为了便于不同容量和不同电压的变压器相互比较。 一般情况下，变压器的负载大多数是感性负载，因而当负载增加时，输出电压U 2 总是下降的，其下降的程度常用电压变化率来描述。当变压器从空载到额定负 载（I 2=I 2N ）运行时，二次绕组输出电压的变化值ΔU与空载电压（额定电压） U 2N 之比的百分值就称为变压器的电压变化率，用ΔU％来表示。
110KV系统损耗计算
110KV电压供电系统与35KV电压供电系统损耗比较 一、110KV电压供电系统损耗计算 （一）110KV电压供电线路损耗 相关参数：线路长3公里，LGJ120导线，电阻0.2422欧姆/公里,功率因数cosф取0.90,平均电压115KV 1、△P=3I2R=（ P ）2*R u cosф =（ 5810 ）2*0.2422*3 115*0.9 =2.29KW 2、平均负荷利用小时数t t= 3226*104 =5552.5 5810 3、年运行线路损耗电能 △W =△P*t=2.29*5552.5 =12715.125=1.27万KWh (二)110KV供电变电器损耗 -8000/110变压器,变压器空载损耗△Po=14KW,变压器负载损耗△查表S 7 Psc=50KW 变压器运行损耗功率: △P △P=△Po+△Psc( St )2 =14+50*( 5810 )2 Sn 8000*0.9 =46.56KW 变压器年运行损耗电能 △W=△P*t =46.56*5552.5=258524.4KWh =25.85万KWh (三)线路损耗和变压器损耗总和 25.85+1.27=27.12万KWh （四）110KV供电年损耗电费： 271200*0.523=141837.6元 二、35KV系统损耗计算 （一）35KV电压供电线路损耗 相关参数：线路长5公里，LGJ150导线，电阻0.198欧姆/公里,功率因数cosф取0.90,平均电压37KV。 1、P=3I2R=（ P ）2*R u cosф =（ 5810 ）2*0.2422*3 37*0.9
=30.14KW 2、平均负荷利用小时数t t= 3226*104 =5552.5 5810 3、年运行线路损耗电能 △W =△P*t=30.14*5552.5 =167352.35=16.7万KWh (二)35KV供电变压器损耗 查表S -8000/110变压器,变压器空载损耗△Po=11.5KW,变压器负载损耗 7 △Psc=45KW 变压器运行损耗功率: △P △P=△Po+△Psc( St )2 =11.5+45*( 5810 )2 Sn 8000*0.9 =40.8KW 变压器年运行损耗电能 △W=△P*t =40.8*5552.5=226542KWh =22.7万KWh (三)线路损耗和变压器损耗总和 22.7+16.7=39.4万KWh （四）35KV供电年损耗电费： 394000*0.537=211578元 三、35KV供电比110KV供电年损耗增加量： 211578-141837.6=69740.4元 四、35KV供电比110KV供电年电费增加量： 32260000*（0.537-0.523）+69740.4=521380.4元 注：缺SZ10-8000/110变压器相关技术参数。 现依S7-8000/35和S7-8000/110变压器技术参数计算。 按2004年电费单价标准。 35KV：0.537元/KWh 110KV：0.523元/KWh
变压器损耗的计算公式及方法
变压器损耗分为铁损和铜损,铁损又叫空载损耗,就是其固定损耗, 实是铁芯所产生的损耗（也称铁芯损耗,而铜损也叫负荷损耗,1 、变压器损耗计算公式 ⑴有功损耗：△ P=PO+KT B 2PK --------- ⑴ ⑵无功损耗：△ Q=QO+K"T 2QK——（2） ⑶综合功率损耗：△ PZ=A P+KQX Q ----（3） QO IO%SN Q? UK%SN 式中：Q0 ----- 空载无功损耗（kvar） P0――空载损耗（kW） PK额定负载损耗（kW） SN变压器额定容量（kVA） 10%――变压器空载电流百分比。 UK%短路电压百分比 3 ――平均负载系数 KT――负载波动损耗系数 QK额定负载漏磁功率（kvar） KQ无功经济当量（kW/kvar） 上式计算时各参数的选择条件： （1）取KT=1.05; ⑵对城市电网和工业企业电网的6kV?10kV降压变压器取系统最小负荷时，其无功当量 KQ=0.1kW/kvar; （3）变压器平均负载系数，对于农用变压器可取3 =20%;对于工业企业，实行三班制，可取 3 =75%; ⑷变压器运行小时数T=8760h，最大负载损耗小时数：t=5500h; （5）变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK 10%、UK%见产品资料所示。 2、变压器损耗的特征 P0――空载损耗，主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗；
磁滞损耗与频率成正比; 与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。 涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。 P 负载损耗，主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗，一般称铜损。其大小随负载电流而 变化，与负载电流的平方成正比;（并用标准线圈温度换算值来表示）。 负载损耗还受变压器温度的影响，同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗，并在绕组 外的金属部分产生杂散损耗。 变压器的全损耗△ P=PO+PC 变压器的损耗比=PC /P0 变压器的效率=PZ/（PZ+ △ P），以百分比表示；其中PZ为变压器二次侧输出功率。一、变损电量的计 算：变压器的损失电量有铁损和铜损两部分组成。铁损与运行时间有关，铜损与负荷大小有关。因此，应分别计算损失电量。 1、铁损电量的计算：不同型号和容量的铁损电量，计算公式是： 铁损电量（千瓦时）=空载损耗（千瓦）x供电时间（小时） 配变的空载损耗（铁损），由附表查得，供电时间为变压器的实际运行时间，按以下原则确定： （1）对连续供电的用户，全月按720 小时计算。 （2）由于电网原因间断供电或限电拉路，按变电站向用户实际供电小时数计算，不得以难计算为由，仍按全月运行计算，变压器停电后，自坠熔丝管交供电站的时间，在计算铁损时应予扣除。 （3）变压器低压侧装有积时钟的用户，按积时钟累计的供电时间计算。 2、铜损电量的计算：当负载率为40%及以下时，按全月用电量（以电能表读数）的2%计收，计算公式：铜损电量（千瓦时）=月用电量（千瓦时）X 2% 因为铜损与负荷电流（电量）大小有关，当配变的月平均负载率超过40%时，铜损电量应按月用电量的3%计收。负载率为40%时的月用电量，由附表查的。负载率的计算公式为：负载率=抄见电量/ 式中：S――配变的额定容量（千伏安）；T ――全月日历时间、取720小时； COSZ――功率因数，取0.80。 电力变压器的变损可分为铜损和铁损。铜损一般在0.5%。铁损一般在5~7%。干式变压器的变损比油侵式要小。合计变损：0.5+6=6.5 计算方法：1000KVA X 6.5%=65KVA 65KV/X 24 小时X 365 天=568400KWT度） 变压器上的标牌都有具体的数据。 变压器空载损耗空载损耗指变压器二次侧开路，一次侧加额率与额定电压的正弦波电压时变压器所吸取的功率。一般
变压器损耗定义
变压器的损耗包含两部分，空载损耗与负载损耗。 1．变压器的空载损耗 变压器的空载损耗又称铁耗，它属于励磁损耗与负载无关。 1.1空载损耗的组成 通常变压器的空载损耗包括铁芯材料的磁滞损耗、涡流损耗以及附加损耗几部分。 1.1.1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B m 的平方成正比，因此磁滞损耗约和最大磁密B m 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。具体来说磁滞损耗P c 的大小可用下式计算 21c m P C B f V =?? （1-1） 式中，C 1——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）； B m ——交变磁通的最大磁密； f ——频率； V ——铁磁材料总体积。 注：在日本东京制铁株式出版社的《新日本制铁电磁钢板》中提到有的硅钢片厂家认为，磁滞损耗的大小与B m 的1.6次方成正比。 1.1.2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。具体来说，经典的涡流损耗P w 的大小可用下式计算 2222m w B f t P C ρ??= （1-2） 式中，C 2——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。 1.1.3异常涡流损耗 在上文的标注所提到的文献中，提出了“异常涡流损耗”的概念，也有的把它作为附加铁损的一部分来看待，一般认为它的大小与硅钢片内部磁区的大小（结晶粒的大小）以及硅钢片表面涂层的弹性张力等有关，并可以用下式来进行估算 223s f B v t P C ρ??= （1-3） 式中，C 3——取决于硅钢片材料的常数；
变压器的损耗和效率
变压器的损耗和效率 一、变压器简介 变压器是利用电磁感应原理传输电能或电信号的器件,它具有电压变换、电流变化和阻抗变换及电气隔离的作用。 1、理想变压器工作原理 理想变压器基于下述两个假设： 1、变压器效率等于1，无任何能量损耗。即忽略了实际铁芯变压器线圈的电阻以及铁芯在交变磁场作用下所产生的能量损耗。 2、铁芯的磁导率μ趋近于无穷大，没有漏磁通。线圈的互感磁通等于自感磁通，耦合系数K为1，线圈自感系数L1、L2趋于无穷大，但是，L1/L2为常数，数值上等于原副边匝数比的平方。 理想变压器的工作原理如下： 图1理想变压器工作原理（变压器） 变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电连接。在一次绕组中施加交变电压，交变电压产生交变电流，交变电流产生交链一、二次绕组的交变磁通Φ，在一次和二次绕组中分别感应出电动势E1、 E2。 理想变压器的绕组电阻为零，有：
E1=-U1，E2=-U2 假设一次和二次线圈的匝数分别为N1和N2，一次和二次绕组铰链的磁链分别为Ψ1和Ψ2，根据电磁感应定律，下述方程组成立： U1=-E1=-dΨ1/dt=d(N1Φ)/dt=N1dΦ/dt（a） U2=-E2=-dΨ2/dt=d(N2Φ)/dt=N2dΦ/dt（b） （a）式除以（b）式，可得： U1/U2=N1/N2（1） 理想变压器效率等于1，一次与二次绕组之间在能量传输过程中没有损耗，可知： U1I1=U2I2 联立式（1）可得： I1/I2=N2/N1（2） （1）式除以（2）式，可得： (U1/I1)/(U2/I2)=(N1/N2)2 U1/I1及U2/I2分别为一次和二次绕组的阻抗，分别记为Z1和Z2，则： Z1/Z2=(N1/N2)2（3） （1）、（2）、（3）三式分别表示了理想变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换关系。 2、实际变压器工作原理 实际变压器绕组电阻不为零； 实际变压器交变磁通在铁芯中会产生涡流损耗和磁滞损耗； 实际变压器铁芯磁导率为有限值，一次绕组产生的磁通会有部分与空气形成磁路，不与二次绕组铰链，称为漏磁通Φσ1，同样，二次绕组也会产生漏磁通Φσ2。 因此： E1≠U1、E2≠U2。 同时铰链一次绕组和二次绕组的磁通称为主磁通Φ。由于空气的磁滞很大，一般主磁通远远大于漏磁通。 实际变压器效率小于1，其工作原理如下：
变压器的技术、电压比及效率
变压器的技术、电压比及效率 变压器技术 对不同类型的变压器都有相应的技术要求，可用相应的技术参数表示。如电源变压器的主要技术参数有：额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能，对于一般低频变压器的主要技述参数是：变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽、静电屏蔽、效率等。 变压器电压比 变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级。在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势.当N2>N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2N2，U1>U2，该变压器为降压变压器。反之则为升压变压器. 另有电流之比I1/I2=N2/N1 电功率P1=P2 注意：上面的式子，只在理想变压器只有一个副线圈时成立。当有两个副线圈时，P1=P2+P3，U1/N1=U2/N2=U3/N3，电流则须利用电功率的关系式去求，有多个时，依此类推。 变压器效率
在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率，即： η=(P2÷P1)x100% 式中，η为变压器的效率；P1为输入功率，P2为输出功率。当变压器的输出功率P2等于输入功率P1时，效率η等于100%，变压器将不产生任何损耗。但实际上这种变压器是没有的。变压器传输电能时总要产生损耗，这种损耗主要有铜损和铁损。 铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗.当电流通过线圈电阻发热时，一部分电能就转变为热能而损耗。由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成，因此称为铜损。 变压器的铁损包括两个方面：一是磁滞损耗，当交流电流通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得硅钢片内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗。另一是涡流损耗，当变压器工作时，铁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流。涡流的存在使铁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗。 变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。
变压器损耗计算公式
1、变压器损耗计算公式 （1）有功损耗：ΔP＝P0＋KTβ2PK-------（1） （2）无功损耗：ΔQ＝Q0＋KTβ2QK-------（2） （3）综合功率损耗：ΔPZ＝ΔP＋KQΔQ----（3） Q0≈I0％SN，QK≈UK％SN 式中：Q0——空载无功损耗（kvar） P0——空载损耗（kW） PK——额定负载损耗（kW） SN——变压器额定容量（kVA） I0％——变压器空载电流百分比。 UK％——短路电压百分比 β——平均负载系数 KT——负载波动损耗系数 QK——额定负载漏磁功率（kvar） KQ——无功经济当量（kW／kvar） 上式计算时各参数的选择条件： （1）取KT＝1.05； （2）对城市电网和工业企业电网的6kV～10kV降压变压器取系统最小负荷时，其无功当量 KQ＝0．1kW／kvar； （3）变压器平均负载系数，对于农用变压器可取β＝20％；对于工业企业，实行三班制， 可取β＝75％； （4）变压器运行小时数T＝8760h，最大负载损耗小时数：t＝5500h； （5）变压器空载损耗P0、额定负载损耗PK、I0％、UK％，见产品资料所示。 2、变压器损耗的特征 P0——空载损耗，主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗； 磁滞损耗与频率成正比；与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。 涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。 PC——负载损耗，主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗，一般称铜损。其大小随负载电流而变化，与负载电流的平方成正比；（并用标准线圈温度换算值来表示）。 负载损耗还受变压器温度的影响，同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗，并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。 变压器的全损耗ΔP=P0 PC 变压器的损耗比=PC/P0 变压器的效率=PZ/（PZ ΔP），以百分比表示；其中PZ为变压器二次侧输出功率。 3、变压器节能技术推广 1）推广使用低损耗变压器； （1）铁芯损耗的控制 变压器损耗中的空载损耗，即铁损，主要发生在变压器铁芯叠片内，主要是因交变的磁力线通过铁芯产生
变压器效率特性
变压器运行特性分析与效率曲线二、理论分析 2.效率和效率特性 变压器运行时将产生损耗。变压器的损耗分为铜耗和铁耗，每一类又包括基本损耗和杂散损耗。其中铁耗可视为不变损耗。基本铜耗是指电流流过绕组时所产生的直流电阻损耗。杂散铜耗主要是指漏磁场引起电流集肤效应，使绕组的有效电阻增大所增加的铜耗，以及漏磁场在结构部件中所引起的涡流损耗等。 变压器的总损耗为 '' 2 2k Fe Cu Fe R mI p p p P+ = + = ∑ 式中，电阻。 为归算到二次侧的短路 为相数；''R k m 变压器的输入有功功率为1P，输出功率为2P，总损耗功率为P ∑，所以效率 为 P P P P P ∑ + = = 2 2 1 2 η 由于电力变压器的效率很高，用直接负载法测量1P和2P在算出效率，很难 得到准确的结果，因此工程上常采用间接法来计算效率，由空载试验测出铁耗，由短路试验测出铜耗在计算效率。此时效率为 kN O N kN O P I P I S P I P P P 2 2 2 2 2 2 1 cos 1 1 * * * + + + - = ∑ - = ? η 给定以上的参数即可绘制效率曲线。
图3.变压器的效率曲线 有数学分析 2 = dI dη 可知在变压器的铜耗等于铁耗时，变压器的效率达到最 大。 图4.效率曲线的最大值 说明：图中铁耗与铜耗值与对应的坐标值并不一一对应。 附程序源代码 3.变压器的效率曲线 function xiaolv1 p0=2.4; pk=11.6; sn=1000; j=0.8; a=zeros(1,1000); b=zeros(1,1000); for i=2:1:1000 a(i)=a(i-1)+0.001; b(i)=1-(p0+(a(i)^2)*pk)/(a(i)*sn*0.8+p0+(a(i)^2)*pk); end hold on plot(a,b) xlabel('I2的标幺值 ') ylabel('效率 ') 4.效率曲线的最大值 function xiaolv2 p0=2.4; pk=11.6; sn=1000;
变压器负载率计算公式
变压器： 变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。 变压器负载率： 变压器的平均负载率定义为：一定时间内，变压器平均输出的视在功率与变压器额定容量之比。将负载曲线的平均负载系数乘以一个大于1的倍数，负载曲线的平均负载系数越高。 损耗特征： P0——空载损耗，主要是铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗； 磁滞损耗与频率成正比；与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比。 涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。 PC——负载损耗，主要是负载电流通过绕组时在电阻上的损耗，一般称铜损。其大小随负载电流而变化，与负载电流的平方成正比；（并用标准线圈温度换算值来表示）。 负载损耗还受变压器温度的影响，同时负载电流引起的漏磁通会在绕组内产生涡流损耗，并在绕组外的金属部分产生杂散损耗。 变压器的全损耗ΔP=P0 PC 变压器的损耗比=PC/P0
变压器的效率=PZ/（PZ ΔP），以百分比表示；其中PZ为变压器二次侧输出功率。 损耗计算： （1）有功损耗：ΔP=P0+KTβ2PK-------（1） （2）无功损耗：ΔQ=Q0+KTβ2QK-------（2） （3）综合功率损耗：ΔPZ=ΔP+KQΔQ----（3） Q0≈I0%SN，QK≈UK%SN 式中：Q0——空载无功损耗（kvar） P0——空载损耗（kW） PK——额定负载损耗（kW） SN——变压器额定容量（kVA） I0%——变压器空载电流百分比。 UK%——短路电压百分比 β——平均负载系数 KT——负载波动损耗系数 QK——额定负载漏磁功率（kvar） KQ——无功经济当量（kW/kvar） 上式计算时各参数的选择条件： （1）取KT=1.05 （2）对城市电网和工业企业电网的6kV～10kV降压变压器取系统最小负荷时，其无功当量KQ=0.1kW/kvar