变压器空载损耗中的磁滞损耗和涡流损耗的区分[精选].doc

变压器空载损耗中的磁滞损耗和涡流损耗的区分 1 引言 变压器空载损耗包括磁滞损耗和涡流损耗, 即: 空载损耗( PFe) =磁滞损耗( Ph) +涡流损耗( Pc) 在通常的电工学或者电机学的变压器试验中 ( 如变压器负载损耗和空载损耗的测量) 仅是测出总的空载损耗PFe, 而不能进一步区分出其中的磁滞损耗分量和涡流损耗分量, 给工程设计人员有目的地 降低变压器损耗和提高变压器运行效率带来了困难。笔者将简要地介绍用分析测试的方法来区分空载损耗中的磁滞损耗和涡流损耗的测试原理、采用的测试装置、设计的测试方法以及测试数据的处理方法。 2 测试原理 变压器的空载损耗可由空载试验来测定。 在通常情况下, 空载损耗的计算公式为: 变压器的空载损耗可由空载试验来测定。 在通常情况下, 空载损耗的计算公式为: PFe =Ph +Pc =σfB V+σf B V (1) 式中σ、σ———与铁心材料性质有关的系数 f———电源频率,Hz B———铁心中磁感应强度的最大值, T V———铁心材料的体积, mm3 令式( 1) 中的σhBm2V=A, σcBm2V=B, 得: PFe=Af+Bf2 可见, 当维持Bm 不变时, A、B 均为与频率无关的常数。则有: PFe(f)=A+Bf (2) 依据式(2) , 在中心频率为50Hz 附近取一系列不同的频率值, 分别测出其对应的PFe 值, 采用线性回归法对测试数据进行处理, 即可得到式( 2) 中的两个常数A 和B。由Ph=Af 和Pc=Bf 2 即可区分出对应于某一f 值的PFe 中的Ph 分量和Pc 分量。 3 测试装置 ( 1) 被测样品: TB 为单相变压器。( 一次侧额定电压为220V, 二次侧为36V。一次侧绕组匝数为1000 匝, 二次侧绕组匝数为180 匝, 额定容量为500VA) 。 (2) 变频电源SDF-1型直流电动同步发电机组及KGT-1型可控调速器, 发电机额定功率2.2KW。 (3) 频率表：D3－Hz 型频率表。 (4) 功率表:D34—W型低功率因数瓦特表。本次测试采用该表的300V电压挡和0.5A 的电流挡。 ( 5) 电压表: D26- V 型电压表及MF- 10 万用表。 本次测试采用上述两表的300V 挡和50V 挡, 分别用于测量测试电路中的U1 值和U2 值。 (6) 电流表: D26- A 型电流表, 本次测试采用该表的0.5A 挡。 4 测试方法 试验装置的电路原理如图1 所示。 图1 空载试验测试电路 在测试中, 在改变f 值时应始终保持Bm 值不变。变压器空载时, U1≈E1=4.44N1fΦm=4.44N1fBmS ( 其中一次侧匝数N1 和铁心截面积S 不变) , 由公式: Bm= U14.44f=kU1f 可见, 要想在保持Bm 值为定值的条件下来改变f 值, 则应通过保持U1／f 值不变的方法来实现。每调整一次f 值后, 应适当地调整变频电源的电压输出U1 至额定电压, 使其与f 值相适应。为了使同步发电机的f、U1 有较大的调整余地,可采用发电机的两根相线输出作变频变压电源。 应扣除变压器的负载损耗。因为在功率表所显示的读数( P表) 中包含着空载损耗( PFe) 和负载损耗( PCuo) , 故PFe=P表- PCuo。测量负载损耗的具体方法是先用电桥测出变压器一次绕组的铜电阻r1, 并记录每次随f 和U2 而改变的I0 值, 由PCuo=I02r1 即可求出。 5 测试数据及计算方法 5.1 试验数据 试验数据如表1 所示。 表1 试验数据 f／Hz 45.00 47.00 48.50 50.00 51.50 53.00 55.00 PＦe ／Ｗ 17.39 18.15 18.99 19.67 20.43 21.33 22.19 5.2 计算方法 根据PFe(f)=A+Bf 的形式, 对上述数据用线性回归法处理得: A=∑fi2·∑PFei（fi）-∑PFei·∑fi／n·∑f 2 - ( ∑fi)2 = 175 725×2.758 3- 138.05×350.00 7×175 725- (350.00)2 =3.009×10- 1 B=n·∑PFei-∑fi·∑PFei（fi）／n·∑f 2 - ( ∑fi)2 = 7×138.05- 350.00×2.758 3 7×175 725- (350.00)2 =1.862×10- 3 由Ph=Af=3.009×10- 1f 及Pc=Bf 2=1.862×10- 3f 2, 即可很方便地求出这台被试变压器的对应于某个f 值的Ph 值和Pc 值。例如, 当f=50Hz 时: