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上海怡珠電氣有限公司

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10KVA變壓器損耗的計算公式及方法

2012-10-25 

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??扇?-1.3,作為獲得*效率的負(fù)載系數(shù),然后按βb=(1/R)1/2計算變壓器應(yīng)具備的損耗比。

1、變壓器損耗計算公式
(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)zui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,zui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zui大磁通密度的磁滯系數(shù)的次方成正比。
渦流損耗與頻率、zui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。
zui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zui高時的負(fù)荷率βM來選擇容量
當(dāng)建筑物的計算負(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zui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zui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*負(fù)荷率計算如下:
表國產(chǎn)SGL型電力變壓器*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

*負(fù)荷率βm
61.8
61.0
56.6
55.2
55.2
54.5



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