电气系统计算：变压器损耗计算要点

一、引言

在电气系统中，变压器是极为关键的设备。变压器损耗的准确计算不仅关系到系统的运行效率，还对成本控制、节能减排等有着重要意义。然而，变压器损耗计算涉及多个因素，需要深入了解其计算要点才能准确得出结果。

二、变压器损耗的组成

空载损耗（铁损）
- 空载损耗主要是由于变压器铁芯中的磁滞和涡流现象产生的。当变压器一次绕组施加额定电压，二次绕组开路时，就会产生空载损耗。其计算公式为：其中，为空载损耗，、为与铁芯材料相关的系数，为电源频率，为铁芯中的最大磁通密度，通常取值1.6 - 2.0（对于不同的铁芯材料），为铁芯体积。
- 例如，有一台小型变压器，铁芯材料为硅钢片，已知，，电源频率，铁芯中的最大磁通密度，铁芯体积，。首先计算磁滞损耗部分：然后计算涡流损耗部分：则空载损耗。
负载损耗（铜损）
- 负载损耗是由于变压器绕组中的电阻在电流通过时产生的热损耗。当变压器带有负载时，负载电流通过绕组电阻，负载损耗的计算公式为：对于三相变压器，其负载损耗的计算公式为：这里的为相电流，为相电阻。
- 例如，有一个三相变压器，其相电阻，当负载电流时，根据公式计算负载损耗：对于三相变压器，。

三、影响变压器损耗计算的因素

温度因素
- 变压器绕组的电阻会随着温度的变化而变化。一般来说，电阻与温度之间的关系可以用以下公式表示：其中，为温度时的电阻，为温度时的电阻。在计算负载损耗时，如果测量电阻时的温度与实际运行温度不同，就需要对电阻进行修正，从而得到准确的负载损耗。
- 例如，已知在温度时，变压器绕组电阻，当实际运行温度时，计算修正后的电阻：
负载率的影响
- 负载率对变压器的损耗有着显著的影响。变压器的总损耗与负载率之间存在一定的关系。对于变压器的损耗可以近似表示为：其中，为空载损耗，为负载损耗。当负载率变化时，总损耗也会相应变化。
- 例如，对于前面计算过空载损耗，负载损耗的变压器，当负载率时，计算总损耗：

四、实际问题解决：变压器损耗计算在节能中的应用

问题描述
- 某工厂有一台变压器，其额定容量为，空载损耗，负载损耗。工厂的负载情况是白天负载率较高，平均负载率，夜间负载率较低，平均负载率。工厂想要通过合理安排生产来降低变压器的损耗，从而达到节能的目的。
计算分析
- 白天时，根据公式，总损耗为：
- 夜间时，总损耗为：
- 一天24小时内，假设白天工作12小时，夜间工作12小时，那么平均每天的损耗为：
解决方案
- 如果工厂能够将部分非紧急生产任务调整到夜间进行，提高夜间的负载率，例如将夜间负载率提高到，则夜间的总损耗为：
- 此时平均每天的损耗为：
- 虽然平均每天的损耗从提高到了，但是从长期来看，如果考虑到夜间电价较低等因素，工厂整体的用电成本可能会降低，同时也提高了变压器的运行效率。

五、结论

变压器损耗计算是电气系统计算中的重要内容。准确计算变压器的空载损耗和负载损耗，考虑温度、负载率等影响因素，对于电气系统的优化运行、节能降耗等有着重要意义。通过实际案例的分析，我们可以看到如何利用变压器损耗计算来解决实际问题，在工程实践中，我们应该根据具体情况合理计算和调整变压器的运行参数，以达到最佳的运行效果。