变压器空载损耗、负载损耗、阻抗电压计算

变压器空载损耗、负载损耗、阻抗电压计算

变压器是电力系统中的重要设备，其性能参数直接影响系统的运行效率和经济性。本文将详细介绍变压器的空载损耗、负载损耗和阻抗电压的计算方法，并分析影响这些参数的主要因素。

空载损耗

当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率正弦波形的额定电压时，所消耗的有功功率称为空载损耗。

算法如下：

空载损耗 = 空载损耗工艺系数 × 单位损耗 × 铁心

负载损耗

当变压器二次绕组短路（稳态），一次绕组流通额定电流时所消耗的有功功率称为负载损耗。

算法如下：

负载损耗 = 较大的一对绕组的电阻损耗 + 附加损耗

其中，附加损耗包括：

• 绕组涡流损耗
• 并绕导线的环流损耗
• 杂散损耗
• 引线损耗

阻抗电压

当变压器二次绕组短路（稳态），一次绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压Uz。通常Uz以额定电压的百分数表示，即

uz = (Uz / U1n) × 100%

匝电势

匝电势的计算公式为：

u = 4.44 × f × B × At, V

其中：

• B — 铁心中的磁密，T
• At — 铁心有效截面积，平方米

可以转化为变压器设计计算常用的公式：

当f = 50Hz时：u = B × At / 450 × 10^5, V
当f = 60Hz时：u = B × At / 375 × 10^5, V

如果你已知道相电压和匝数，匝电势等于相电压除以匝数。

空载损耗计算

空载损耗包括铁芯中磁滞和涡流损耗及空载电流在初级线圈电阻上的损耗，前者称为铁损，后者称为铜损。由于空载电流很小，后者可以略去不计，因此，空载损耗基本上就是铁损。

影响变压器空载损耗铁损的因素很多，以数学式表示，则式中：

Pn、Pw — 表示磁滞损耗和涡流损耗
kn、kw — 常数
f — 变压器外施电压的频率赫
Bm — 铁芯中较大磁通密度韦/米2
n — 什捷因麦兹常数，对常用的硅钢片，当Bm=(1.0～1.6)韦/米2时，n≈2，对目前使用的方向性硅钢片，取2.5～3.5。

根据变压器的理论分析，假定初级感应电势为E1（伏），则：

E1 = KfBm（2）
K为比例常数，由初级匝数及铁芯截面积而定，则铁损为：

由于初级漏阻抗压降很小，若忽略不计，

E1 = U1（4）

可见，变压器空载损耗铁损与外施电压有很大关系。如果电压V为一定值，则变压器空载损耗铁损不变，（因为f不变），又因为正常运行时U1=U1N，故空载损耗又称不变损耗。如果电压波动，则空载损耗即变化。变压器的铁损与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关。