变压器损耗

什么是变压器的铁耗和铜耗 变压器的损耗包括两部分：铁损和铜损。变压器内的磁通是在铁芯上流动的，铁芯对磁通具有磁阻，就像导体对电流又电阻一样，也会产生热量，这样的损耗较“磁滞损耗” 当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。 铁损指变压器在额定电压下（二次开路），在铁芯中消耗的功率。变压器的铁损还包括磁滞损失，但在变压器的测试中，只需要知道变压器总的铁损，而不必分别测出磁滞损失与涡流损失。变压器在空载情况下所取得的功率都消耗于铁损和原绕组的铜损 ，而原绕组的铜损由于空载时对应的电流很小，所以与铁损相比铜损就微不足道了，因此变压器空载时所消耗的功率可以近似的认为是铁损。 另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为“铜损”。 铜损（短路损耗）是指变压器一、二次电流流过该线圈电阻所消耗的能量之和。由于线圈多用铜导线制成，故称铜损。它与电流的平方成正比，铭牌上所标的千瓦数，系指线圈在75℃时通过额定电流的铜损。 变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率。 变压器的铜损分为两部分：原绕组的铜损和副绕组的铜损。在一个给定的变压器中，铜损仅与变压器的负载有关，测量变压器铜损是通过短路实验来测定的，在短路实验中，将变压器的低压端绕组短接，而给另一个绕组加上适当小的电压 ，使通过两个绕组的电流都等于额定值，称为短路电压，因为短路电压很低，此时变压器的铁损可以忽略不计，此时测得的功即可认为是变压器在额定状态下的铜损。 由此可以知道：变压器的铁损与变压器的一次电压有关，与二次负荷无关，就是说：只要变压器一次有电压就一定有铁损产生。电压一定，铁损就是一定的。 铜损则不同，它的大小主要取决负荷电流的大小。 涡流效应 　　如图4.7-1所示，在一根导体外面绕上线圈，并让线圈通入交变电流，那么线圈就产生交变磁场。由于线圈中间的导体在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合电路，闭合电路中的磁通量在不断发生改变，所以在导体的圆周方向会产生感应电动势和感应电流，电流的方向沿导体的圆周方向转圈，就像一圈圈的漩涡，所以这种在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象。　　导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大。 涡流效应 　　导体内部的涡流也会产生热量，如果导体的电阻率小，则涡流很强，产生的热量就很大。 编辑本段感应加热 　　 利用足够大的电力在导体中产生很大的涡流，导体中电流可以发热，使金属受热甚至熔化。所以制造了感应炉，用来冶炼金属。在感应炉中，有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈，线圈的中间放置一个耐火材料（例如陶瓷）制成的坩埚，用来放有待熔化的金属。涡流感应加热的应用很广泛，如用高频感应炉冶炼金属，用高频塑料热压机过塑，以及把涡流热疗系统用于治疗，金属材料学中常用于感应淬火、感应退火等方法来提高工件的表面硬度与耐磨性。　　感应加热的优点：1.非接触式加热，热源和受热物件可以不直接接触　　2.加热效率高，速度快，可以减少表面氧化现象　　3.容易控制温度，提高加工精度　　4.可实现局部加热　　5.可实现自动化控制　　6.可减少占地、热辐射、噪声和灰尘钢盘在蹄型磁铁的磁场中转动，会在钢盘中激起涡流，涡流在与磁场相互作用产生一个动态阻尼力，从而提供制动动力矩。这种制动方式常应用于电表的阻尼制动、高速机车制动的涡流闸等 变压器的空载试验和短路试验（转载） (2009-10-09 12:56:03) 转载▼ 标签： 杂谈 分类： major 空载试验----->铁损 短路试验----->铜损 变压器的空载试验指的是通过变压器的空载运行来测定变压器的空载电流和空载损耗。一般说来，空载试验可以在变压器的任何一侧进行。通常将额定频率的正弦电压加在低压线圈上而高压侧开路。为了测出空载电流和空载损耗随电压变化的曲线，外施电压要能在一定范围内进行调节。 变压器空载时，铁芯中主磁通的大小是由绕组端电压决定的，当变压器施加额定电压时，铁芯中的主磁通达到了变压器额定工作时的数值，这时铁芯中的功率损耗也达到了变压器额定工作下的数值，因此变压器空载时输入功率可以认为全部是变压器的铁损。一般电力变压器在额定电压时，空载损耗约为额定容量的0.1%~1%。 变压器的短路试验通常是将高压线圈接至电源，而将低压线圈直接短接。由于一般电力变压器的短路阻抗很小，为了避免过大的短路电流损坏变压器的线圈，短路试验应在降低电压的条件下进行。用自耦变压器调节外旋电压，使电流在0.1~1.3倍额定电流范围变化。原边电流达到额定值时，变压器的铜损相当于额定负载时的铜损，因外施电压较低，铁芯中的工作磁通比额定工作状态小得多，铁损可以忽略不计，所以短路试验的全部输入功率基本上都消耗在变压器绕组上，短路试验可测出铜损。通常电力变压器在额定电流下的短路损耗约为额定容量的0.4%~4%，其数值随变压器容量的增大而下降。 变压器空载试验和负载试验的目的和意义 变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。 变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。空载电流用它与额定电流的百分数表示，即： 进行空载试验的目的是：测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足技术条件和的要求；检查变压器铁心是否存在缺陷，如局部过热，局部绝缘不良等。 变压器的短路试验就是将变压器的一组线圈短路，在另一线圈加上额定频率的交流电压使变压器线圈内的电流为额定值，此时所测得的损耗为短路损耗，所加的电压为短路电压，短路电压是以被加电压线圈的额定电压百分数表示的： 此时求得的阻抗为短路阻抗，同样以被加压线圈的额定阻抗百分数表示： 变压器的短路电压百分数和短路阻抗百分数是相等的，并且其有功分量和无功分量也对应相等。 进行负载试验的目的是：计算和确定变压器有无可能与其它变压器并联运行；计算和试验变压器短路时的热稳定和动稳定；计算变压器的效率；计算变压器二次侧电压由于负载改变而产生的变化。 变压器空载和负载试验的接线和试验方法 对于单相变压器，可采用接线进行空载试验。对于三相变压器，可采用两瓦特表法进行空载试验。直接测量法，适用于额定电压和电流较小，用电压表和电流表即可直接进行测量的变压器。当变压器额定电压和电流较大时，必须借助电压互感器和电流互感器进行间接测量，此时采用接线方式。 空载试验时，在变压器的一侧（可根据试验条件而定）施加额定电压，其余各绕组开路。 短路试验的接线方式和空载试验的接线基本相似，所不同的是要将非加压的线圈三相短接而不是开路。对于三线圈的变压器，每次试一对线圈（共试三次），非被试线圈应为开路。 短路试验时，在变压器的一侧施加工频交流电压，调整施加电压，使线圈中的电流等于额定值；有时由于现场条件的限制，也可以在较低电流下进行试验，但不应低于。 试验要求和注意事项 1、空载试验应在绝缘试验合格的基础上进行，被试变压器的分接开头应置于额定分接位置。 2、在额定电压下进行试验时，所需试验电源容量可按下式估算：SO=SeIo（千伏安） 式中：So—试验所需电源容量，Se—被试变压器额客容量，Io—被试变压变压器额定空载电流百分数。当电源容量大于5倍所需容量时，可不考虑波形对测量结果造成的影响，作大容量变压器试验时，推荐采用系统电压进行试验。 3、当用三相电源进行试验时，要求三相电压对称平衡，即负序分量不超过正序分量的5%，三相线电压相差不超过2%，试验中三相电压要保持稳定，三相电压稍有不平衡时，试验电压可取三相电压的算术平均值，也可以用a、c相的线电压代替。 4、测量用串联的电流互感器应考虑故障时动势稳容量不够可能造成的损坏保护措施。其外壳和低压绕组的接地一端必须可靠接地。测量仪表和测量回路对高压部分应保持足够的安全距离，载流引线必须有足够的通流容量。 5、测量仪表的准确度应不低于0.1级，互感器的准确度应不低于0.2级。对于较大容量变压器损耗功率的测量，应使用低功率因数瓦特表。 6、所测空载损耗是瓦特表指示的代数和，因此接线时必须注意瓦特表电流、电压线卷的极性，若使用互感器应同时注意互感器的极性。 7、利用电网高压电源进行试验时，应遵守有关的安全规程和现场运行规程。 8、试验中若发现表计指示异常或被试变压器有放电声、异常响声、冒烟、喷油等情况，应立即停止试验，断开电源，检查原因，在没有查明原因并予以恰当的处理之前，不得盲目再进行试验。