自耦變壓器的空載損耗、空載電流以及短路損耗與短路阻抗的區(qū)別:
Po空載損耗,即指當以額定頻率的額定電壓施加于自耦變壓器-個繞組的端子上,其余各繞組開路時,自耦變壓器所吸收的有功功率,又稱為鐵損(忽略空載運行狀態(tài)下的施壓繞組的電阻損耗)。其數值反映自耦變壓器空載時所消耗的能量,包括磁滯損耗和渦流損耗,磁滯損耗與頻率成正比,與磁通密度的磁滯系數的次方成正比;渦流損耗與頻率、磁通密度、矽鋼片的厚度三者的積成正比。自耦變壓器鐵芯用硅鋼片材料特性、厚度及疊片方式、工藝等直接影響Po數值的大小,Po與參考溫度無關。
lo空載電流,指當向自耦變壓器的一個繞組施加額定頻率的額定電壓時,其它繞組開路,流經該繞組線路端子的電流,是自耦變壓器不帶負載時從電網吸收的電流。對于三相自耦變壓器,是流經三相端子電流的算術平均值。其中,較小的有功分量10(r)用以補償鐵心的損耗,即空載損耗Po,其較大的無功分量lo(x)用于勵磁,以平衡鐵芯的磁壓降。通常lo以額定電流的百分數表示:o%=(lo/In)*100= 0.1~3%。
空載損耗的大小和空載電流的大小沒有固定的必然聯系。對于同規(guī)格的同一批次生產的兩臺自耦變壓器空載損耗可以基本相等,而空載電流可以相差很大,從自耦變壓器的角度來講,空載電流對自耦變壓器的可靠性基本沒有影響,對運行成本稍有增加,但非常小,但是空載電流大的自耦變壓器往往噪音比較大,因為自耦變壓器鐵心的接縫比較大,空載電流的大小主要取決于接縫的大小和自耦變壓器的材質好壞。空載損耗主要取決于材質和設計時的磁通密度。
Pk短路損耗,又稱額定負載損耗,指當自耦變壓器二次繞組短路,一次繞組施加電壓使其電流達到額定值時,自耦變壓器從電源吸收的有功功率稱為短路損耗,短路損耗也叫銅損。
Uk短路電壓,又稱阻抗電壓、短路阻抗,指當自耦變壓器二次繞組短路,一次繞組流通額定電流而需施加的電壓。通常Uk以額定電壓的百分比表示,即Uk=(Uk/Un)x100%。
阻抗電壓表示自耦變壓器內阻抗的大小,是自耦變壓器在運行中繞組通過額定電流時,本身阻抗所產生的電壓降。
自耦變壓器的阻抗電壓百分比是一個很重 要的數值,是計算短路電流的依據。 它表明自耦變壓器在滿載(額定負荷)運行時自耦變壓器本身的阻抗壓降大小,對于自耦變壓器二次測發(fā)生突然短路時,將會產生多大的短路電流有決定性的意義,對于自耦變壓器并聯運行也有重要的意義。
一般來說,當自耦變壓器容量小時,阻抗電壓百分比數也小;自耦變壓器容量大時,阻抗電壓百分比數應較大。我國生產的電力自耦變壓器,阻抗電壓百分比一般在4-24%的范圍內。
阻抗電壓是涉及自耦變壓器成本、效率及運行的重要經濟技術指標。同容量的自耦變壓器,阻抗電壓小的成本低,效率高,價格便宜(正常的自耦變壓器,很小時例外,另外運行時的壓降及電壓變化率也小,電壓質量容易得到控制和保證。從自耦變壓器運行條件出發(fā),希望阻抗電壓小一點好。從限制自耦變壓器短路電流條件出發(fā),希望阻抗電壓大一些好, 以免電氣設備如斷路器、隔離開關、電纜等在運行中經受不住短路電流的作用而損壞,所以在制造自耦變壓器時,必須根據滿足設備運行條件來設計阻抗電壓,且應盡量小一些。
下面簡單介紹一下電力自耦變壓器的損耗組成及計算方法。
電力自耦變壓器損耗分為鐵損、銅損及附加損耗。鐵損又可以叫空載損耗(忽略空載電流弓|起的電阻損耗),是不變損耗,實際是鐵芯所產生的損耗,而銅損也叫負載損耗(忽略勵磁電流在勵磁電阻上產生的鐵損耗),是可變損耗,指自耦變壓器初、次級線圈中電流在電阻上產生的銅損耗。附加損耗包括附加鐵損及附加銅損,由于這兩種損耗數量很小,又難以測定,可以不計。
1、電力自耦變壓器損耗計算公式:
(1)有功損耗: OP=Po+KT β2 Pk(2)無功損耗: 0Q= Qo+KT β2 Qk(3)綜合功率損耗: OPz= OP+KQAQQo≈lo%Sn, Qk≈Uk%Sn
式中:
Qo-空載無功損耗(kvar);
Po-空載損耗(kW);
Pk一額定負載損耗(kW);
Sn一自耦變壓器額定容量(kVA)。
Uk%短路電壓百分比:
β→負載系數, 為負載電流與額定電流之比;
KT一負載波動損耗系數;
Qk一額定負載漏磁功率(kvar);
KQ一無功經濟當量(kW/kvar);
上式計算時各參數的選擇條件:
(1)取KT= 1.05;
(2)對城市電網和工業(yè)企業(yè)電網的6kV-10kV降壓自耦變壓器取系統小負荷時,其無功當量KQ=0.1kW/kvar;
(3)自耦變壓器平均負載系數,對于農用自耦變壓器可取= 20%;對于工業(yè)企業(yè),實行三班制,可取β=75%;
(4)自耦變壓器運行小時數T= 8760h,負載損耗小時數: t= 5500h;
(5)自耦變壓器空載損耗Po、額定負載損耗Pk、lo%、 Uk%,見產品出廠資料所示。
2、電力自耦變壓器損耗的特征:
Po一空載損耗, 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;與磁通密度的磁滯系數的次方成正比。渦流損耗與頻率、磁通密度、矽鋼片的厚度三者的積成正比。
Pc一負載損耗,主要負載電流通過繞組時在電阻上的損耗,一般稱銅損。其大小隨負載電流而變化,領載電流的平方成正比;(并用標準線圈溫度換算值來表示)。
負載損耗還受自耦變壓器溫度的影響,同時負載電流引起的漏磁通會在繞組內產生渦流損耗,并在繞組外的金屬部分產生雜散損耗。
自耦變壓器的全損耗OP=Po+Pc自耦變壓器的損耗比=Pc /Po
自耦變壓器的效率=Pz/(Pz+OP),以百分比表示;其中Pz為自耦變壓器二次側輸出功率。