變壓器的鐵損和銅損

任何一種電氣設(shè)備在長時間的運行中都會出現(xiàn)損耗，電力變壓器也不例外。在電力變壓器的損耗中，主要分為銅損和鐵損兩部分。

2024-10-03 08:14:46

銅損

定義與原理

銅在變壓器中起著重要作用，變壓器的繞組通常會用到銅導(dǎo)線，這變壓器中的“銅損”就是銅導(dǎo)線產(chǎn)生的損耗。變壓器的“銅損”也稱為負載損耗，所謂負載損耗，就是可變損失，是變化的。當(dāng)變壓器在載荷下運行時，電流通過導(dǎo)線時會有電阻，產(chǎn)生電阻損耗。根據(jù)焦耳定律，這個電阻流過電流會產(chǎn)生焦耳熱，且電流越大，功率損耗就越大。由此，電阻損耗與電流的平方成正比，與電壓無關(guān)。正是由于它隨著電流大小變化而變化，所以銅損（負載損耗）是可變損耗，它也是變壓器運行中的主要損耗。

影響因素

電流大?。?/span>如上所述，銅損與電流的平方成正比，因此電流的大小是影響銅損的關(guān)鍵因素。

繞組電阻：繞組的電阻大小直接影響銅損。電阻越大，銅損越高。
線圈層數(shù)：線圈層數(shù)越多，電流在繞組中流動的路徑越長，電阻也會相應(yīng)增加，導(dǎo)致銅損增大。
開關(guān)頻率：開關(guān)頻率對變壓器銅損的影響與變壓器的分布參數(shù)以及負載特性有直接關(guān)系。在負載特性與分布參數(shù)一起呈感性特性時，銅損隨開關(guān)頻率的提高而減小；一起呈容性特性時，銅損隨開關(guān)頻率的提高而增大。
溫度影響：負載損耗還受變壓器溫度的影響，同時負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。

計算方式

計算公式有兩種

1.基于額定電流和電阻的公式：
銅損(單位:kW) = I2 × Rc × Δt
其中，I為變壓器的額定電流，Rc為銅導(dǎo)線的電阻，Δt為變壓器的運行時間。

2.基于額定電流和總銅電阻的公式：

銅損 = I2 × R
其中，I表示變壓器的額定電流，R表示變壓器的總銅電阻。

變壓器的總銅電阻R可以通過以下公式計算：

R = (R1 + R2) / 2

其中，R1表示變壓器的一次側(cè)銅電阻，R2表示變壓器的二次側(cè)銅電阻。

降低銅損的方法

提高變壓器的繞組截面積：降低導(dǎo)體電阻，從而有效降低變壓器銅損耗。
采用質(zhì)量的導(dǎo)體材料：如銅箔或鋁箔，降低繞組電阻。
降低變壓器的輕載運行時間：限制變壓器輕載運行的時間比例，有利于降低變壓器的銅損耗。

鐵損

定義與原理

與銅損不同，變壓器的鐵損與繞組、電流大小等因素?zé)o關(guān)，顧名思義，鐵損與鐵有關(guān)，它是由鐵芯產(chǎn)生。變壓器的鐵損又稱為“空載損耗”，因為它在變壓器的全負載、零負載狀態(tài)下都存在，是變壓器的一種固定損耗。不過在負載中間率損耗會隨著電場強度的減小而降低。

分類

變壓器的鐵損又分為磁滯損耗和渦流損耗。

● 磁滯損耗

變壓器的工作原理正是基于電磁感應(yīng)原理來實現(xiàn)升降壓和電流變化的，而變壓器內(nèi)的磁通是在鐵芯上流動的，鐵芯對磁通具有磁阻，就像導(dǎo)體對電流有電阻一樣，也會產(chǎn)生熱量，這樣的損耗稱為“磁滯損耗”

● 渦流損耗

當(dāng)變壓器的初級繞組通電后，線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵芯流動，因為鐵心本身也是導(dǎo)體，在垂直于磁力線的平面上就會感應(yīng)電勢，這個電勢在鐵心的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流，就像一個旋渦，所以稱為“渦流”。這個渦流產(chǎn)生的損耗就叫“渦流損耗”。也正是因為鐵芯會產(chǎn)生渦流，所以才把它做成薄薄的一片，因為越薄電阻越大，電流也越小。

影響因素