变压器的损失
随着电力变压器是一种静态装置,机械损耗在变压器中通常不出现。我们一般只考虑电气变压器的损失。任何机器的损耗都广义上定义为输入功率和输出功率的差值。当输入电源被提供给初级变压器,一部分能量被用来进行补偿变压器铁芯损耗即。变压器磁滞损耗和变压器涡流损耗输入功率的一部分在I2损耗和消散作为热量在初级和次级绕组,因为这些绕组有一些内部电阻在他们。第一种叫做磁芯损耗变压器铁损而后者被称为欧姆损耗或变压器铜损耗。另一种损耗发生在变压器中,称为杂散损耗,这是由于杂散磁通与机械结构和绕组导体相连。
变压器铜损耗
铜损耗为I2R损失,在主侧是I12R1在次侧是I22R2损失,我1和我2主要的和次要的当前的变压器和R1和R2是抗性一次绕组和二次绕组。由于一次和二次电流都取决于变压器的负载,变压器铜损耗随负载。
变压器铁芯损耗
磁滞损耗和涡流损耗,都取决于用于构造的材料的磁性变压器的核心和它的设计。所以这些变压器的损失是固定的,不依赖于负载电流。所以变压器铁芯损耗另一种说法是变压器铁损可认为在所有负载范围内都是恒定的。
变压器磁滞损耗来标示,
艾迪变压器电流损耗来标示,
在那里,Kh=滞后常数。
Ke=涡流常数。
Kf=常数。
铜损耗可以简单地表示为:
我l2R2' +杂散损失
我在哪里,l=我2=变压器负载,R2”是电阻变压器指的是二次。
现在我们将更详细地讨论磁滞损耗和涡流损耗,以便更好地理解变压器损耗的主题。
变压器磁滞损耗
变压器的磁滞损耗可以用不同的方法来解释。我们将讨论其中的两个,一个是物理解释,另一个是数学解释。
磁滞损耗的物理解释
磁变压器的核心是由'冷轧晶粒取向硅钢”。钢是很好的铁磁性材料。这种材料对磁化非常敏感。这意味着,每当磁通会通过,它就会像磁铁一样。铁磁物质在其结构中有许多畴。畴是材料结构中非常小的区域,其中所有的偶极子都平行于同一方向。换句话说,磁畴就像小的永磁体,随机地分布在物质的结构中。这些域在材料结构内部以如此随机的方式排列,从而形成网状结构磁场是零。当外部磁场或磁动势作用于物质时,这些随机定向的畴会平行于磁动势的轴线排列。在移除这个外部mmf后,最大数量的域再次到达随机位置,但其中一些域仍然保持在它们改变的位置。由于这些未改变的畴,这种物质变得轻微永久磁化。这种磁性称为“自发磁性”。为了中和这种磁性,需要施加一些相反的磁动势。施加在变压器铁芯上的磁动势或mmf是交流的。由于这一领域逆转的每一个周期,将会有额外的工作被做。因此,会产生电能的消耗,称为变压器的迟滞损耗。
变压器磁滞损耗的数学解释
磁滞损耗的测定
考虑一个周长为L米,横截面积为m的铁磁试样环2和N匝绝缘线,如图所示,
我们考虑,流过线圈的电流为I安培,
磁化力,
设,此时的通量密度为B,
因此,总通量通过环,Φ = BXa Wb
由于流过螺线管的电流是交变的,铁环内产生的磁通本质上也是交变的,因此所感应的电动势(e’)表示为:
根据楞次,年代法律这个感应电动势将反对电流的流动,因此,为了保持电流I在线圈中,源必须提供一个相等和相反的电动势。因此应用电磁场,
在通量密度变化的短时间dt中消耗的能量,
因此,磁性在一个完整循环中所做的总功或消耗的总能量为:
现在aL是环的体积,H. db是B - H曲线的基本带面积,如图所示,
因此,每个循环消耗的能量=环的体积×的面积磁滞回线。
在变压器的情况下,这个环可以看作是变压器的磁芯。因此,所做的功只是变压器铁芯中的电能损耗,这就是变压器的磁滞损耗。
什么是涡流损耗?
在变压器当我们在一次绕组中提供交流电时,交流电在铁芯中产生交流磁通,当磁通与二次绕组连接时,就会产生感应电压在二次系统中,通过与之相连的负载产生的电流。变压器的部分交流磁通;也可与其他导电部件连接,如变压器的铁芯或铁体等。由于交变磁通与变压器的这些部分相连,就会产生局部感应电动势。由于这些电动势,就会有电流在变压器的那部分局部循环。这些循环电流不会影响变压器的输出,而是作为热量散失。这种类型的能量损耗称为变压器涡流损耗。这是对涡流损耗的一个广泛而简单的解释。这一损失的详细解释不在那一章的讨论范围内。





