1、變壓器效率計算一、變壓器損耗的定義變壓器是一種能量轉換裝置，在轉換過程中同時產生損耗，他們是:初級繞組銅耗pk1 =I12r1次級繞組銅耗pk2 =I22r2鐵芯損耗 p0 =Im2rm全部損耗為：p= pk1+ pk2 +p0輸入功率因該是輸出功率與全部損耗之和，即有： P1 = P2 +p變壓器效率為輸出功率與輸入功率之比:=P2(/P1二、 單臺變壓器效率的計算（間接法）I2 I1U1U2r1 x 1r2 x 2rmxm圖21變壓器的T型等值電路 如變壓器的參數為已知，應用等效電路可求出在任一給定負載下的輸入功率和輸出功率，從而可求出效率。但是這需要進行大量運算。當然，也可給定負載條件直

2、接給變壓器加載，實測輸入和輸出功率以確定效率，這種方法稱為直接負載法。由于一般電力變壓器的效率很高，即使是小型變壓器效率也達95%以上，大型變壓器額定效率可達99%，輸入功率與輸出功率的差值極小。測量儀表的誤差影響極大，難以得到準確結果。另外，應用直接負載法測定大型變壓器的效率，難以具備相適應的大容量負載。故國家標準規定電力變壓器可以應用間接法計算效率。間接法又稱損耗分離法，其優點在于無需把變壓器直接接負載，也無需運用等效電路計算，只要進行空載試驗和短路試驗測出空載和額定電流時的短路損耗便可方便的計算出任意給定負載時的效率，推導如下：因為I1=Im+（-I2），又因Im很小，所以如果認為I12

3、= Im2+ I22，不致引起多大誤差。在這個簡化條件下，可把初級側銅耗分解成兩部分，即： I12r1= Im2 r1+I22 r1如把Im2 r1與鐵耗Im2 rm合并，可由空載試驗測得，把 I22 r1 與次級銅耗 I22 r1 合并，可由短路實驗測得，即有 p= I12r1+ Im2 r1+ Im2 rm = Im2(r1+ r2)+ Im2(r1+ rm) = (Im2/ I2N2) I2N2(r1+ r2)+ Im2(r1+ rm) =2pkN+ p0 (21) 式中：= I2/ I2N= I2/ I2N 稱為負載系數，pkN= I2N2 rk是短路電流為額定電流時的短路損耗，p0

4、=Im2(r1+ r m)是空載電壓為額定電壓時的空載損耗。變壓器負載運行時，次級電壓隨負載電流而變化。當應用間接法求效率，可以不考慮次級電壓變化，即認為 U2=U2N 不致引起太大誤差，則 P2= U2N I2cos2=( I2/ I2N ) U2N I2 cos2 =SNcos2 (22) P1= P2 +p=SNcos2 +2 pkN + p0 (23)2 / 8 (24)用間接法求效率公式計算的效率又稱為慣例效率。所謂慣例是指公認的習慣用法。該式是按單相變壓器推導的，也適用于三相變壓器，對三相變壓器計算效率，SN、PkN和P0都應取三相值。三、最大效率效率不是常數，與負載電流的大小以及

5、負載的性質1.21.00.80.60.40.2max0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 圖21 變壓器效率曲線有關。當負載的功率因數保持不變， 效率隨負載電流而變化的關系稱為效率曲線，如圖320所示。僅在某一負載電流時其效率達到最大，為求得最大效率；對公式（24）取 （25）求極值條件為 (26)式中： P0 不隨負載電流變化，稱為不變損耗； 隨負載電流二次方變化，常稱可變損耗。 式(25)說明當可變損耗等于不變損耗時效率達到最大。換言之，最大效率發生在（27）一般電力變壓器的，故最大效率發生在 左右。而不設計成時效率最大。這是因為變壓器并非經常滿載運行，負載系數隨季節、晝夜而

6、變化，因而銅耗也是隨之變化的，而鐵耗在變壓器投入運行后，總是存在的，故常設計成較小鐵耗，這對提高全年的能量效率有利。例題： 一臺變壓器，額定容量為600KVA, 額定電壓為35/6.3KV, 短路損耗Pk為9.5kw，短路電壓為2.275KV, 空載損耗P0=為3.3kw, 空載電流為0.943A。（1） 試求變壓器次級電流為額定電流且功率因數為0.8滯后時的效率。（2） 試求最大效率時的負載系數及最大效率。設功率因數為0.8滯后。解: 已知變壓器，。（1） 題設，代入效率公式（2）如果在某運行情況下，該變壓器的次級電流為額定電流，功率因數為0.8滯后，而初級電壓為額定電壓；由近似等值電路計算

7、出變壓器的輸出功率，輸入功率為P1=467.9kW。這時變壓器的輸入視在功率為S1= S1/cos=467.9/0.8=584.875kVA，已經接進額定容量600KVA。按照效率定義可求得：, 可見應用公式（2）求效率，誤差不大。（）最大效率時的負載系數及最大效率分別為由此可見，單臺變壓器運行，最大效率時的負載系數為0.589。如果是兩臺相同容量的變壓器運行并聯運行，最大效率時的負載系數也是0.589。當總負荷大于一臺變壓器的容量時，必須是兩臺變壓器運行，否則不能滿足系統要求。而總負荷小于一臺變壓器的容量，而大于兩臺變壓器總容量的0.347倍時，也應當是兩臺變壓器運行，這樣每臺變壓器通過的電

8、流較小，可以有效地降低變壓器的銅耗。只有總負荷小于兩臺變壓器總容量的0.347倍時，通過每臺變壓器的電流更小，變壓器的銅耗也更小, 而變壓器的鐵耗占的比例較大，成為總損耗的主要部分，單臺變壓器運行更為經濟。對于降壓變電站的兩臺相同容量的三繞組變壓器運行并聯運行，其總負荷以高壓繞組的容量進行考核，計算方法同上，最大效率時的負載系數也是0.589進行考核，而中、低壓繞組的負荷總比高壓繞組小任其自然分配，不會影響其經濟性。三、N臺變壓器并列運行負荷經濟分配的簡單計算運行中的變壓器損失，可分為銅耗和鐵耗。一般說來，鐵耗基本不變，而銅耗隨著負荷電流的平方變化。因此在一定負荷條件下，多并列運行一臺變壓器則

9、變壓器的總耗損增加，而總銅損將減少。變壓器并、解列的經濟點可按下列公式計算：1 N臺變壓器容量、型號一樣：1） 當總負荷增加時，滿足下式則應增并一臺，即 （3-1）2） 當總負荷下降時，滿足下式則應解列一臺，即 （3-）（3-）（3-）式中：SN臺變壓器的總容量（KVA）;SN第N臺（組）變壓器的額定容量（KVA）n運行中的變壓器臺（組）數；P0空載有功損失（kW）;Q0空載無功損失（kvar）;I0%空載電流百分數；Q0短路有功損失（Kw）;Q0短路無功損失（kvar）;U0k%短路電壓百分數；k無功電力經濟當量（一般在系統最大負荷時k取0.1，在最小負荷時k取0.1，在最小負荷時k取0.06）。2 變壓器容量、型式不同1） 按下列公式繪制每臺變壓器的負荷損耗曲線 （3-）（3-）（3-）式中 P換算出的總損耗（kW）;P0換算出的空載損耗（kW ）Pk換算出的短路損耗（kW ）S該臺變壓器的負荷(kVA)SN該臺變壓器的額定容量(kVA)2） 按下列公式繪制數臺變壓器并列運行的綜合負荷耗失曲線綜合損耗:（3-7）式中 P“變壓器總損耗(kW)Sn第n臺變壓器分擔的負荷(kVA)SnN第n變壓器的額定容量(kVA)負荷下降時雖滿足上述公式，