变压器的损耗和效率
变压器损耗与电力设备运行效率的关系
变压器损耗与电力设备运行效率的关系变压器是电力系统中重要的配电设备，在电能传输和分配中起着至关重要的作用。
而变压器的损耗则直接关系到电力设备的运行效率。
本文将探讨变压器损耗与电力设备运行效率之间的关系，并分析如何降低损耗以提高运行效率。
一、变压器损耗的概念及分类1. 变压器损耗的定义变压器损耗包括铁损和铜损，属于变压器内部能量转换中不可避免的能量损失。
铁损主要是由于磁场变化引起的涡流损耗和铁芯磁滞损耗造成的，而铜损则是由于变压器内部导线的电阻引起的能量损失。
2. 变压器损耗的分类变压器损耗可以分为短路损耗和空载损耗。
短路损耗是在变压器额定电流下，短路状态下的损耗；空载损耗是在无负荷状态下，变压器仅供电圈存在的损耗。
短路损耗主要是铜损，空载损耗则是铁损为主。
二、变压器损耗与电力设备运行效率的关系1. 损耗与效率的关系变压器的运行效率，即变压器输出功率与输入功率的比值，可以表达为百分比。
而损耗则是输入功率与输出功率之间的差值。
因此，变压器的损耗越低，其运行效率就越高。
2. 损耗对电力设备运行的影响变压器的损耗会转化为热量，导致变压器发热。
过高的温度会影响变压器的绝缘材料，降低设备的安全性能，甚至引起设备故障。
同时，损耗也直接影响变压器的功率损耗，导致电能的浪费。
三、降低变压器损耗以提高运行效率的方法1. 优化设计与选材合理的变压器设计可以降低磁感应强度和磁滞损耗，选择低损耗的铁芯材料和绝缘材料也是降低损耗的重要因素。
2. 提高材料的绝缘性能合适的绝缘材料和绝缘结构可以降低变压器的绝缘损耗，提高设备的绝缘性能。
3. 减少导线电阻导线电阻是变压器铜损的主要来源之一，采用优质的电导材料和合适的导线截面可以有效减少铜损。
4. 使用高效冷却系统高效的冷却系统可以提高变压器的散热效率，有效降低温度，减少损耗。
5. 定期维护检修定期进行维护检修可以及时发现问题，保持设备正常运行，减少损耗。
四、结论变压器的损耗与电力设备运行效率密切相关。
变压器损耗计算公式
变压器损耗分为铁损和铜损,铁损又叫空载损耗,就是其固定损耗,实是铁芯所产生的损耗(也称铁芯损耗,而铜损也叫负荷损耗,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。
变压器损耗与效率
变压器损耗与效率变压器是电力系统中广泛应用的重要设备之一，用于将电能从一个电路传输到另一个电路。
在变压器的运行过程中，会发生一定的损耗，这会导致能源浪费和效率降低。
本文将探讨变压器的损耗类型以及提高变压器效率的方法。
一、变压器的损耗类型变压器的损耗主要分为两大类：铁损和铜损。
1. 铁损铁损是由于变压器的铁芯在磁场变化时产生的涡流和磁滞损耗而引起的。
涡流损耗是指由于铁芯材料不完全导电，在交变电流作用下产生的电流损耗。
磁滞损耗是指铁芯磁化和去磁时所消耗的能量。
2. 铜损铜损是由于变压器绕组中电流通过时产生的电阻损耗而引起的。
主要包括导线的直流电阻损耗和交流电阻损耗。
直流电阻损耗是指变压器绕组中电流通过导线时产生的电阻损耗。
交流电阻损耗是指变压器绕组中电流来回流动时产生的电阻损耗。
二、提高变压器效率的方法为了提高变压器的效率，减少损耗，可以从以下几个方面入手：1. 选用优质材料在变压器的设计和制造过程中，应该选用优质的铁芯材料和导线材料。
优质的材料能够降低涡流损耗和电阻损耗，从而提高变压器的效率。
2. 正确设计变压器变压器的设计应该合理，包括选择合适的绕组方式、绕组截面积和绝缘材料等。
合理的设计能够减少涡流损耗和电阻损耗，提高变压器的效率。
3. 控制负载率变压器的效率与其负载率密切相关。
在使用变压器时，应合理控制负载率，避免长时间高负载运行。
过高的负载率会导致变压器发热过大，增加损耗，降低效率。
4. 进行定期维护定期对变压器进行维护和检修，以确保其正常运行。
维护包括清洁变压器表面、检查绝缘状况、紧固螺栓等。
及时发现问题并处理，可以减少损耗，提高效率。
5. 应用高效变压器技术随着科技的进步，高效变压器技术的应用越来越广泛。
高效变压器采用先进的材料和设计，能够显著降低损耗，提高效率。
因此，在选购变压器时，应考虑选择高效变压器。
综上所述，变压器的损耗主要包括铁损和铜损。
为了提高变压器的效率，可以选择优质材料、正确设计、控制负载率、定期维护以及应用高效变压器技术。
浅谈变压器的损耗及其效率
效率
一
、
刖 吾
金片 ）性能越好 ，单位损耗Ｐ 越小 ，从而空载损耗和铁
心重量都可以降低。
随 着大 型变压 器 内部 结构 的不断 改进 ，变 压器承
受过 电流和过 电压的能力得到了稳步提高 。由于容量的 增大 ，电压等级的升高 ，大型电力变压 器比中小型变压 器的铁心 、绕组和绝缘都比较复杂。所以电力变压 器的
片之 间搭接形式和搭叠的可靠性。 ７ ）尽 可能节约材料 ，片形的选用 为实现套裁提 供
了方便 。
流损耗 。同时也包括空载 电流流过绕组所产生的电阻损
耗和附加损耗 ， 但由于这部分损耗所占的比例很小，所
以可忽略不计 。 （ ２ ）有功 负载 损耗Ｐ 变压 器的电阻损耗 ，随负 荷的平方变化 。变压器的短路损耗也称为变压器的负载 损耗 ， 是 在变压 器－Ｎ将绕组的线端短接 ，在 另一侧供 给额 定频 率的额定 电流 ， 这时两侧的绕组都流过额定 电
３ ）采用节 能型无功 补偿装 置 ，实现无功 分散和就 地补 偿。采用无功 自动补偿装置提高负载的功率 因数 ，
减少 无功损耗 ，提高运行效率 。无功补偿就是借助于无
功补 偿设备提供必要的无功功率 ，以提高系统的功率 因
数 ，降低能耗。
４ ）平衡三相负载可以降低变压器的损耗 ，限制变
各种损耗也相应较高 ，要想使电力变压器能够 经济 、高 效率地运行 ，则必然要 降低 变压 器的各种损耗 。
２ ）改进铁 心结构和工 艺 ，降低工艺 系数 。当硅 钢片性能一定时 ，单位损耗一 定 ，而降低铁心总量时 ， 磁 密增大 ，单位 损耗成 二次方 增大 ，空载 损耗 反而上
变压器的损耗和效率
变压器的损耗和效率一、变压器简介变压器是利用电磁感应原理传输电能或电信号的器件,它具有电压变换、电流变化和阻抗变换及电气隔离的作用。
1、理想变压器工作原理理想变压器基于下述两个假设：1、变压器效率等于1，无任何能量损耗。
即忽略了实际铁芯变压器线圈的电阻以及铁芯在交变磁场作用下所产生的能量损耗。
2、铁芯的磁导率μ趋近于无穷大，没有漏磁通。
线圈的互感磁通等于自感磁通，耦合系数K为1，线圈自感系数L1、L2趋于无穷大，但是，L1/L2为常数，数值上等于原副边匝数比的平方。
理想变压器的工作原理如下：图1理想变压器工作原理（变压器）变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。
两绕组只有磁耦合没电连接。
在一次绕组中施加交变电压，交变电压产生交变电流，交变电流产生交链一、二次绕组的交变磁通Φ，在一次和二次绕组中分别感应出电动势E1、E2。
理想变压器的绕组电阻为零，有：E1=-U1，E2=-U2假设一次和二次线圈的匝数分别为N1和N2，一次和二次绕组铰链的磁链分别为Ψ1和Ψ2，根据电磁感应定律，下述方程组成立：U1=-E1=-dΨ1/dt=d(N1Φ)/dt=N1dΦ/dt（a）U2=-E2=-dΨ2/dt=d(N2Φ)/dt=N2dΦ/dt（b）（a）式除以（b）式，可得：U1/U2=N1/N2（1）理想变压器效率等于1，一次与二次绕组之间在能量传输过程中没有损耗，可知：U1I1=U2I2联立式（1）可得：I1/I2=N2/N1（2）（1）式除以（2）式，可得：(U1/I1)/(U2/I2)=(N1/N2)2U1/I1及U2/I2分别为一次和二次绕组的阻抗，分别记为Z1和Z2，则：Z1/Z2=(N1/N2)2（3）（1）、（2）、（3）三式分别表示了理想变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换关系。
2、实际变压器工作原理实际变压器绕组电阻不为零；实际变压器交变磁通在铁芯中会产生涡流损耗和磁滞损耗；实际变压器铁芯磁导率为有限值，一次绕组产生的磁通会有部分与空气形成磁路，不与二次绕组铰链，称为漏磁通Φσ1，同样，二次绕组也会产生漏磁通Φσ2。
变压器的损耗与效率评估
变压器的损耗与效率评估变压器是电力系统中常用的电气设备之一，用于改变交流电的电压水平。
在电力传输和分配过程中，变压器的损耗和效率评估是非常重要的。
本文将探讨变压器的损耗机制、损耗类型以及如何评估变压器的效率。
一、变压器损耗机制变压器损耗是指在变压器运行过程中，由于电流通过导线和磁场中的铁芯等因素，产生的能量损失。
变压器的主要损耗机制包括铁损耗和铜损耗。
铁损耗是指由于磁场中的铁芯在交变磁通作用下产生的能量损失。
这种损耗主要由涡流损耗和剩余磁通损耗组成。
涡流损耗是指铁芯中的涡流在铁芯材料中产生的电阻损耗，剩余磁通损耗是指铁芯中的磁场在铁芯材料中产生的磁滞损耗。
铜损耗是指变压器的线圈中电流通过导线时产生的电阻损耗。
这种损耗主要由线圈中的直流电阻和交流电阻组成。
直流电阻损耗是指电流通过导线时产生的电阻损耗，交流电阻损耗是指电流通过导线时由于交变电流引起的电阻损耗。
二、变压器损耗类型根据损耗机制，变压器的损耗可以分为开路损耗和负载损耗。
开路损耗是指变压器在无负载状态下的损耗，主要由铁损耗组成。
开路损耗是恒定的，与负载大小无关。
负载损耗是指变压器在有负载状态下的损耗，主要由铜损耗组成。
负载损耗随着负载大小的增加而增加。
三、变压器效率评估变压器的效率评估是衡量变压器性能的重要指标。
变压器的效率定义为输出功率与输入功率的比值，通常以百分比表示。
变压器的效率可以通过实测方法和计算方法进行评估。
实测方法是将变压器连接到电源和负载上，测量输入功率和输出功率，然后计算效率。
计算方法是基于变压器的额定功率和额定电压，通过计算铁损耗和铜损耗来估算变压器的效率。
在实际应用中，变压器的效率评估常常涉及到变压器的负载率。
负载率是指变压器实际输出功率与额定功率的比值。
变压器在额定功率运行时，效率通常较高，但在低负载率下，效率会下降。
为了提高变压器的效率，可以采取一些措施。
例如，优化变压器的设计和制造工艺，减小铁损耗和铜损耗；合理选择变压器的负载率，避免低负载率运行；定期进行变压器的维护和检修，确保变压器的正常运行。
变压器的损耗﹑效率和温升
变压器的损耗﹑效率和温升要准确地计算出开关电源变压器的损耗﹑效率和温升,使其与实侧值相符是难以做到的但作如下的近似估算,其结果还是有一定的参考价值 1.铁耗:e V T D Fe V P k k p =()W (3-16)式中: e V ----磁心的有效体积(3cm 或3m ,与V P 的单位相对应);D k ----考虑到变压器感应电势的波形为矩形波而引入的附加铁耗系数,且与脉 冲的占空比D 有关;T k ----与变换器拓扑有关的铁耗系数: 正激﹑反激变压器,可取4.0≈T k ; 推挽﹑桥式变压器,0.1=T k至於磁心的比损耗V P ,可根据预计磁心的温度T (应小于80℃)﹑变换器的工作频f 和工作磁密的幅值m B (将其视作正弦波的幅值),用补插法由磁心生产厂家提供的bma T V B Kf P =)(曲线族和有关资料而查得｡ 2.铜耗:)(222121r I r I k p Cu Cu += ()W (3-17) 式中: 21,I I ----原﹑副边绕组电流的有效值)(A ; 21,r r ----原﹑副边绕组的直流电阻)(Ω;Cu k ----考虑趋肤效应﹑邻近效应和电流波形为矩形波而引入的附加铜耗系数 Cu k 与变换器的工作频率和占空比﹑绕组所用单根铜线的直径﹑多胶绞合线单位长度内的绞扭数以及绕组的分布和排列有关 3.效率:变压器的总损耗为:Cu Fe p p p +=∑ ()W (3-18) 变压器的效率为: ∑+=pP P 00η(3-19)4.温升:变压器绕组的平均温升T ∆(℃)与变压器的总损耗∑)(W p 和热阻(th R ℃)/W 成正比,其计算公式如下:∑∆=∆p R K T th T (℃) (3-20) 自然散热时,系数T K ∆= 1;采用强迫通风等散热措施时,系数T K ∆< 1热阻th R 与变压器磁心的形状和散热的表面积等有关,初步估算变压器的温升时,可采用表3-4所提供的自然散热时的th R 值代入式(3-20)来计算表 3 - 4 常用磁心的热阻(摘自EPCOS 产品目录)变压器绕组所用的绝缘材料(包括铜线的漆膜),按其最高的允许工作温度不同,分为A ﹑E ﹑B ﹑F ﹑H ﹑C 等六个等级,各绝缘等级的最高允许工作温度m ax T 如表3-5所示 表 3 - 5若绝缘材料的工作温度低於m ax T ,则变压器可以长期安全地运行(例如20年)但当绝缘材料的工作温度高於m ax T 时,由於绝缘材料的热老化,其寿命将大为缩短,每增高10℃,其寿命约缩短一半(例如10年) 因此在设计变压器时,必须使绕组最热点的的温度不超过表3-5中所列出的值考虑到变压器绕组最热点的温度与绕组的平均温度之差为d T ∆,当环境温度为a T 时,变压器绕组的允许平均温升为:a d T T T T -∆-=∆max (3-21)按国际标准IEC 1046的规定,在环境温度为25℃时,对应於各绝缘等级的绕组的允许平均温升值如表3-6所示 表 3 - 6。
变压器能耗等级划分标准
变压器能耗等级划分标准一、概述变压器能耗等级是指评估变压器能源利用效率的指标。
根据国际和国内的标准，变压器的能耗等级需要进行相关的测试和计算，以确定其能耗等级。
本文档将详细介绍变压器能耗等级的划分标准，包括空载损耗、负载损耗、阻抗电压、短路损耗、温升和效率等方面。
二、空载损耗空载损耗是指变压器在额定电压下，空载运行时所产生的有功功率损失。
空载损耗的大小取决于变压器的设计、材料和制造工艺等因素。
在标准条件下，空载损耗越小，变压器的能源利用效率越高。
三、负载损耗负载损耗是指变压器在额定负载下运行时所产生的有功功率损失。
负载损耗的大小取决于变压器的设计、材料、负载类型和负载大小等因素。
在标准条件下，负载损耗越小，变压器的能源利用效率越高。
四、阻抗电压阻抗电压是指变压器二次侧发生短路时，一次侧的电压值。
阻抗电压的大小取决于变压器的设计、材料和制造工艺等因素。
在标准条件下，阻抗电压越小，变压器的能源利用效率越高。
五、短路损耗短路损耗是指变压器在短路条件下运行时所产生的有功功率损失。
短路损耗的大小取决于变压器的设计、材料和制造工艺等因素。
在标准条件下，短路损耗越小，变压器的能源利用效率越高。
六、温升温升是指变压器在运行过程中所产生的温度升高。
温升的大小取决于变压器的设计、材料、负载类型和环境温度等因素。
在标准条件下，温升越低，变压器的能源利用效率越高。
七、效率效率是指变压器能源利用效率的指标。
效率的计算公式为：效率=输出功率/输入功率×100%。
在标准条件下，效率越高，变压器的能源利用效率越高。
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当I2=I2N时， cosψ2=1 ，U2=98V；
试求：
（1）效率η;
(2) 最大效率ηm 。
小 结
铁损耗：
变 压 器 的 损 耗 和 效 率
变压器的损耗
铜损耗：
pCu= (I2/I2N) 2· CuN=β p
2
pCuN
变压器的效率
作业
1、总结：变压器的损耗和效率计算公式。 2、P30 17题
Thank You !
对于单相变压器来说：
P2 U 2 I 2 cos 2 U 2 N I 2 N β cos 2 βS N cos 2
则变压器的效率：
二、变压器的效率
2、变压器的效率特性曲线
特性分析： 1.空载时输出功率为零，所以η=0。
2.负载较小时，铁损耗相对较大， 功率η较低。
3.负载增加，效率η亦随之增加。 超过某一负载时，因铜耗占的正例 增大，效率η反而降低。
效率η ？ （2）当cosψ2=1时，变压器的最高效率η
m？
（2）求最高效率时： βm
变压器的效率： η m
=0.9697=96.7%
练习题
1.一台HDJ-175/10型单相变压器，额定容量
SN=175KVA，额定电压10 000/100V，额定
电流为17.5A/1750A。P0=910W,PD=4600W,
莱州市高级职业学校
《电 机 与 变 压 器》
王旭亮 数控科
2013年7月28日星期日
* *
W
A
V2
空 载 试 验
~
V1
K=UIN/U2N
I0=IA
p0=pFe Zm=U1N/I0
*
*
W
Байду номын сангаас
A
短 路 试 验
~
V
pD=pCuN
UD
ZD=UD/II
N
一、变压器的损耗
1、铁损耗
当变压器铁心中的磁通交变时，在铁心中要产生磁滞损耗和涡流损耗，这
用数学分析的方法可以证明：当 变压器的铜损耗pCu等于铁损耗pFE时， 变压器的效率最高。
变压器效率最高时的条件： 变压器的负载系数： 变压器的效率公式： 则变压器的最大效率表达式：
要提高变压器运行时的效率，避免使变压器在较低负载下运行
例
题
例1-4.一台容量为10KVA的单相变压器，电压为 2200/200V，电流为4.55/45.5A，空载损耗p0=90w,短 路损耗pCuN=270w,求： （1）当cosψ2=0.8时，输出电流I2=30A时，变压器的
*
*
W
A
pCu= (I2/I2N
的乘积。
) 2· p
~ CuN=β pCuN
2
V
在某一负载下变压器的铜损耗等于变压器负载系数的平方与其额定铜损耗
二、变压器的效率
1、变压器的效率及其实用公式
将变压器的输出功率与输入功率的比值定义为变压器的效率.
用符号η表示.
△p=P1-P2
P1=P2+△p
P2=P1-△p
效率η ？ （2）当cosψ2=1时，变压器的最高效率η
m？
解（1）首先求出电流负载系数： β
变压器的效率： η
例
题
例1-4.一台容量为10KVA的单相变压器，电压为 2200/200V，电流为4.55/45.5A，空载损耗p0=90w,短 路损耗pCuN=270w,求： （1）当cosψ2=0.8时，输出电流I2=30A时，变压器的
两项统称为铁损耗。
变压器的空载损耗基本上等于变压器的铁损耗。 铁损耗为不变损耗，与负载
电流的大小和性质无关。
*
*
W
A
V2
~
V1
一、变压器的损耗
2、铜损耗
变压器的原、副绕组中都有一定的电阻，当电流流过绕组时，就要产生损
耗，消耗电能，这就是铜损耗。
变压器的铜损耗取决于负载电流的大小和绕组的电阻值。故也称可变损耗 。
2 r 2 r 2 r 2 r I 在一定负载下，变压器的铜损耗为： pCu=I1 ·1+ I2 ·2=( N2·2/N1) ·1+ I2 ·2
=( I2/K)2·1+ I22·2=(r1/K2+ r2)·22 r r I 由短路试验可知：变压器额定负载时的 铜损耗为： pCuN=I1N2·1+ I2N2·2=(r1/K2+ r2)·2N2 r r I