变压器铁芯损耗中的磁滞损耗和涡流损耗的区分

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变压器铁芯损耗中的磁滞损耗和涡流损耗的区分
[摘要] 本文介绍了用测试手段区分变压器铁芯损耗中的磁滞损耗和涡流损耗的基本方法,着重阐述了测试原理,测试装置和测试方法以及测试数据处理方法.
[Summary] The text emphatically expounded testing principle, testing device, testing method and the method of dealing with testing data. This article introduced the basic method of distinguishing the magnetic resistance wastage and eddy current wastage of transformer core wastage by testing.
关键词 磁滞损耗 涡流损耗 区分方法
0 引言
在变压器铁芯损耗中包含着磁带损耗和涡流损耗，即：()()()c h FC P P P 涡流损耗磁滞损耗铁损+=
通常的电机测试（如变压器铜铁损的测量）仅是测出总的铁损FC P ，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。

本文将简要地介绍一下我们用测试的方法来区分铁芯损耗中的磁带损耗和涡流损耗测试原理，采用测试装置，设计的测试方法以及测试结果的验证方法。

1 测试原理
在通常情况下，铁芯损耗的计算公式为： V B f V fB P P P m
c m
h c a FC 22
2
σσ+=+= （1）
上式是一经验公式，式中h σ，c σ均为与铁芯材料性质有关的系数，f 为电源频率，m B 为铁芯中磁感应强度的最大值，V 为铁芯材料的体积。

令（1）式中的A V B m h =2σ，B V B m c =2
σ，得：
2Bf Af P Fe += （2） 可见，当维持m B 不变时，A 、B 均与频率无关的常数。

则有：
Bf A f
P FC
+= （3）
依据（3）式，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Fe P 值，采用线性回归法对测试数据进行处理，即可得到（3）式中的两个常数A 和B 。

由Af P h =和2
Bf P c =即可区分出对应于某一f 值的Fe P 中的h P 分量和
c P 分量。

2 测试装置
1．被测样品：TB 单相变压器。

（原边额定电压为220伏，副边为36伏。

原边绕组匝数为1000匝，副边绕组匝数为180匝，额定容量为500V A 。

）
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。

3．频率表：Hz D -3型频率表。

4．功率表：W D -34型低功率因数瓦特表。

测试采用该表的300伏电压档和0.5安电流档。

5．电压表：V D -26型电压表及MF-10万用表。

本次测试采用上述两表的300伏档和50伏档，分别用于测量测试电路中的1U 值和2U 值。

6．电流表：A D -26型电流表，本次测试采用该表的0.5安档。

3 测试方法
1． 实验装置的电路原理图如下：
2． 在测试中，在改变f 值时应始终保持m B 值不变。

由公式：f
U
k f U B z ws m ==
44.42可见，
2
要想在保持m B 值为定值的条件下来改变f 值，则应通过保持f
U 2
值不变的方法来实现。

当每调整
一次f 值后，应适当地调整变频电源的电压输出，使2U 值与f 值相适应。

3． 为了使电机的f ，U 有较大的调整余地，可采用电机的两相线输出作电源。

4． 应扣除变压器线圈的铜损。

因为在功率表所显示的读数（表P ）中包含着铁损（Fe P ）和线圈铜损（0铜c P ），故0铜表C Fe P p P -=。

测量铜损的具体方法是先用电桥测出变压器原边线圈的铜电阻
1r ，并记录每次随f 和2U 而改变的0I 值，由
12
00r
I P c =铜即可求出。

4 测试数据及计算方法
1． 实验数据： 2． 计算方法：
根据Bf A f P Fe +=的形式，对上述数据用线
性回归法处理得：
()
()()J fi f n fi i P f
f A Fe i
Fe i 12
2
2210009.300.3505.17572700
.35005.1387583.25.17572-⨯=-⨯⨯-⨯=
-∙∙-∙=∑∑∑∑∑
∑
()
()
()
JS fi fi n fi
i
P fi P n B Fe FeI 32
2
210862.100.3505.1757277583
.200.35005.1387-⨯=-⨯⨯-⨯=
-∙∙-∙=∑∑∑∑∑ 由f Af P h 110009.3-⨯==及23210862.1f Bf p c -⨯==，即可很方便地求出这台被试变压器的对应于某个f 值的h P 值和c P 值。

例如，当f=50Hz 时：
()W P h 05.15= ()W P c 66.4=
5 测试的可靠性
上述测试结果是可以得到验证的，验证的方法之一可采用计算涡流损耗的理论公式来验算。

由V b B f k P m f c 2
2223
4γ=
，分别测出式中的γ（钢片导电率），f k （波形系数，当电动势波形为正弦波时，f k =1.11），m B （铁芯中磁感应强度的最大值），b(钢片厚度)，V （铁芯体积），f(电源频率)，即可求出c P 值。

采用这种验证方法我们对前述测试结果进行了检验，结果证明两者是基本一致的。

根据上述原理和测试方法同样可以对三相电力变压器，各类有铁芯的电抗器、镇流器的Fe P 中的h P 和c P 值进行区分和定量的分析。