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10KVA变压器损耗的计算公式及方法

2011年06月15日 17:48 www.elecfans.com 作者:电子发烧友 用户评论(0

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。

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。
2)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?お?
A、按变压器效率最高时的负荷率βM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=Pjs/βb×cosφ2(KVA)(1)
式中Pjs——建筑物的有功计算负荷KW;
cosφ2——补偿后的平均功率因数,不小于0.9;
βb——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βb。
我们知道,当变压器的负荷率为:
βb=βm=(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:
表国产SGL型电力变压器最佳负荷率βm

容量(千伏安)
500
630
800
1000
1250
1600

空载损耗(瓦)
1850
2100
2400
2800
3350
3950

负载损耗(瓦)
4850
5650
7500
9200
11000
13300

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

最佳负荷率βm
61.8
61.0
56.6
55.2
55.2
54.5

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( 发表人:爱电路 )

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