10KVA變壓器損耗的計(jì)算公式及方法

負(fù)載曲線的平均負(fù)載系數(shù)越高，為達(dá)到損耗電能越小，要選用損耗比越小的變壓器；負(fù)載曲線的平均負(fù)載系數(shù)越低，為達(dá)到損耗電能越小，要選用損耗比越大的變壓器。將負(fù)載曲線的平均負(fù)載系數(shù)乘以一個大于1的倍數(shù)，通常可取1-1.3，作為獲得最佳效率的負(fù)載系數(shù)，然后按βb＝（1/R）1/2計(jì)算變壓器應(yīng)具備的損耗比。

1、變壓器損耗計(jì)算公式
（1）有功損耗：ΔP＝P0＋KTβ2PK-------（1）
（2）無功損耗：ΔQ＝Q0＋KTβ2QK-------（2）
（3）綜合功率損耗：ΔPZ＝ΔP＋KQΔQ----（3）
Q0≈I0％SN，QK≈UK％SN
式中：Q0——空載無功損耗（kvar）
P0——空載損耗（kW）
PK——額定負(fù)載損耗（kW）
SN——變壓器額定容量（kVA）
I0％——變壓器空載電流百分比。
UK％——短路電壓百分比
β——平均負(fù)載系數(shù)
KT——負(fù)載波動損耗系數(shù)
QK——額定負(fù)載漏磁功率（kvar）
KQ——無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量（kW／kvar）
上式計(jì)算時各參數(shù)的選擇條件：
（1）取KT＝1.05；
（2）對城市電網(wǎng)和工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)的6kV～10kV降壓變壓器取系統(tǒng)最小負(fù)荷時，其無功當(dāng)量KQ＝0．1kW／kvar；
（3）變壓器平均負(fù)載系數(shù)，對于農(nóng)用變壓器可取β＝20％；對于工業(yè)企業(yè)，實(shí)行三班制，可取β＝75％；
（4）變壓器運(yùn)行小時數(shù)T＝8760h，最大負(fù)載損耗小時數(shù)：t＝5500h；
（5）變壓器空載損耗P0、額定負(fù)載損耗PK、I0％、UK％，見產(chǎn)品資料所示。

2、變壓器損耗的特征
P0——空載損耗，主要是鐵損，包括磁滯損耗和渦流損耗；
磁滯損耗與頻率成正比；與最大磁通密度的磁滯系數(shù)的次方成正比。
渦流損耗與頻率、最大磁通密度、矽鋼片的厚度三者的積成正比。
PC——負(fù)載損耗，主要是負(fù)載電流通過繞組時在電阻上的損耗，一般稱銅損。其大小隨負(fù)載電流而變化，與負(fù)載電流的平方成正比；（并用標(biāo)準(zhǔn)線圈溫度換算值來表示）。
負(fù)載損耗還受變壓器溫度的影響，同時負(fù)載電流引起的漏磁通會在繞組內(nèi)產(chǎn)生渦流損耗，并在繞組外的金屬部分產(chǎn)生雜散損耗。
變壓器的全損耗ΔP=P0 PC
變壓器的損耗比=PC/P0
變壓器的效率=PZ/（PZ ΔP），以百分比表示；其中PZ為變壓器二次側(cè)輸出功率。

3、變壓器節(jié)能技術(shù)推廣
1）推廣使用低損耗變壓器；
（1）鐵芯損耗的控制
變壓器損耗中的空載損耗，即鐵損，主要發(fā)生在變壓器鐵芯疊片內(nèi)，主要是因交變的磁力線通過鐵芯產(chǎn)生磁滯及渦流而帶來的損耗。
最早用于變壓器鐵芯的材料是易于磁化和退磁的軟熟鐵，為了克服磁回路中由周期性磁化所產(chǎn)生的磁阻損失和鐵芯由于受交變磁通切割而產(chǎn)生的渦流，變壓器鐵芯是由鐵線束制成，而不是由整塊鐵構(gòu)成。
1900年左右，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在鐵中加入少量的硅或鋁可大大降低磁路損耗，增大導(dǎo)磁率，且使電阻率增大，渦流損耗降低。經(jīng)多次改進(jìn)，用0．35mm厚的硅鋼片來代替鐵線制作變壓器鐵芯。
近年來世界各國都在積極研究生產(chǎn)節(jié)能材料，變壓器的鐵芯材料已發(fā)展到現(xiàn)在最新的節(jié)能材料——非晶態(tài)磁性材料如2605S2，非晶合金鐵芯變壓器便應(yīng)運(yùn)而生。使用2605S2制作的變壓器，其鐵損僅為硅鋼變壓器的1／5，鐵損大幅度降低。
（2）變壓器系列的節(jié)能效果
上述非晶合金鐵芯變壓器，具有低噪音、低損耗等特點(diǎn)，其空載損耗僅為常規(guī)產(chǎn)品的1／5，且全密封免維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用極低。
我國S7系列變壓器是1980年后推出的變壓器，其效率較SJ、SJL、SL、SL1系列的變壓器高，其負(fù)載損耗也較高。
80年代中期又設(shè)計(jì)生產(chǎn)出S9系列變壓器，其價格較S7系列平均高出20％，空載損耗較S7系列平均降低8％，負(fù)載損耗平均降低24％，并且國家已明令在1998年底前淘汰S7、SL7系列，推廣應(yīng)用S9系列。
S11是目前推廣應(yīng)用的低損耗變壓器。S11型變壓器卷鐵心改變了傳統(tǒng)的疊片式鐵心結(jié)構(gòu)。硅鋼片連續(xù)卷制，鐵心無接縫，大大減少了磁阻，空載電流減少了60～80，提高了功率因數(shù)，降低了電網(wǎng)線損，改善了電網(wǎng)的供電品質(zhì)。連續(xù)卷繞充分利用了硅鋼片的取向性，空載損耗降低20～35。運(yùn)行時的噪音水平降低到30～45dB，保護(hù)了環(huán)境。
非晶合金鐵心的S11系列配電變壓器系列的空載損耗較S9系列降低75％左右，但其價格僅比S9系列平均高出30％，其負(fù)載損耗與S9系列變壓器相等。
2）選擇與負(fù)載曲線相匹配的變壓器
案例分析：配電變壓器的容量選擇?お?
A、按變壓器效率最高時的負(fù)荷率βM來選擇容量
當(dāng)建筑物的計(jì)算負(fù)荷確定后，配電變壓器的總裝機(jī)容量為：
S＝Pjs/βb×cosφ2(KVA)(1)
式中Pjs——建筑物的有功計(jì)算負(fù)荷KW；
cosφ2——補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)，不小于0.9；
βb——變壓器的負(fù)荷率。
因此，變壓器容量的最終確定就在于選定變壓器的負(fù)荷率βb。
我們知道，當(dāng)變壓器的負(fù)荷率為：
βb＝βm＝（1/R）1/2時效率最高。(2)
R=PKH/Po（即變壓器損耗比）
式中Po——變壓器的空載損耗；
PKH——變壓器的額定負(fù)載損耗，或稱銅損、短路損耗。
以國產(chǎn)SGL型電力變壓器為例，其最佳負(fù)荷率計(jì)算如下：
表國產(chǎn)SGL型電力變壓器最佳負(fù)荷率βm

容量(千伏安)
500
630
800
1000
1250
1600

空載損耗(瓦)
1850
2100
2400
2800
3350
3950

負(fù)載損耗(瓦)
4850
5650
7500
9200
11000
13300

損耗比R?豹豹豹豹?
2.62
2.69
3.13
3.20
3.28
3.37

最佳負(fù)荷率βm
61.8
61.0
56.6
55.2
55.2
54.5