电力变压器磁屏蔽模型涡流场和损耗的计算与测量
电力变压器涡流损耗和温升的计算与分析
电力变压器涡流损耗和温升的计算与分析一、本文概述电力变压器作为电力系统的关键设备,其运行效率与稳定性直接影响到电力系统的整体性能。
在变压器的运行过程中,涡流损耗是一个不可忽视的问题,它不仅会降低变压器的效率,而且会导致变压器温度升高,从而影响其使用寿命和安全性。
因此,对电力变压器的涡流损耗和温升进行深入的计算与分析,对于提高变压器的运行效率、优化其设计以及确保其安全稳定运行具有重要意义。
本文旨在探讨电力变压器的涡流损耗和温升的计算方法,并基于理论分析和实际案例,对涡流损耗和温升的影响因素进行深入研究。
文章将首先介绍涡流损耗和温升的基本概念,然后详细阐述其计算方法和相关数学模型。
接着,通过实际案例分析,探讨不同因素(如变压器结构、材料属性、运行环境等)对涡流损耗和温升的影响,并提出相应的优化措施。
本文将对电力变压器涡流损耗和温升的研究趋势和前景进行展望,为电力变压器的设计和运行提供理论支持和实践指导。
二、电力变压器基础知识电力变压器是电力系统中不可或缺的组成部分,其主要功能是通过电磁感应原理,将某一电压等级的交流电能转换为另一电压等级的交流电能。
这一过程中,变压器会遭受多种损耗,其中涡流损耗是重要的一种。
为了有效评估和控制这些损耗,需要对电力变压器的基础知识有深入的了解。
电力变压器主要由铁芯、绕组、绝缘材料和油箱等部分组成。
铁芯是变压器的磁路部分,由硅钢片叠装而成,以减少涡流损耗。
绕组则是变压器的电路部分,通常由绝缘铜线绕制而成。
变压器的工作原理基于电磁感应,当一次侧绕组通入交流电时,产生的磁通在铁芯中产生感应电动势,从而在二次侧绕组中产生电流。
涡流损耗是由于铁芯中的磁通变化而产生的。
当磁通在铁芯中变化时,会在硅钢片中产生感应电流,即涡流。
这些涡流会在硅钢片中产生热量,导致变压器的温度升高。
涡流损耗的大小与铁芯的磁导率、电阻率、硅钢片的厚度以及磁通的变化频率有关。
为了减少涡流损耗,通常会采用以下措施:一是使用高电阻率的硅钢片,以增加涡流的路径长度,从而降低涡流的大小;二是减小硅钢片的厚度,以减少涡流的体积;三是将硅钢片进行绝缘处理,以减少涡流之间的相互影响。
电力变压器磁屏蔽模型损耗三维有限元分析及实验研究
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关键词 : 涡流 ; 磁屏 蔽 ; 磁滞损耗 ; 向异性 ; 钢迭片 ; 各 硅 杂散损耗
中 图 分 类 号 :T 4 6 M 0 文 献 标 识 码 :A 文章 编 号 :0 2— 6 3 2 1 )4— 2 9— 5 10 16 ( 0 2 0 0 4 0
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变压器损耗计算方法
变压器损耗计算方法一、变压器铁损的计算方法:1.磁滞损耗的计算方法:变压器的铁芯在磁化与去磁过程中会产生能量损耗,即磁滞损耗。
磁滞损耗的计算方法一般有以下几种:(1)根据变压器的磁化曲线,计算磁滞损耗。
首先需要构造变压器的磁化曲线,然后根据磁化曲线的形状和面积计算出变压器的磁滞损耗。
(2)根据变压器的磁化曲线,利用磁化曲线的积分面积计算磁滞损耗。
将磁化曲线的面积积分即可得到变压器的磁滞损耗。
(3)利用变压器的磁滞损耗特性曲线进行插值计算。
通过测量变压器的磁滞损耗特性曲线,然后利用曲线上的数据点进行插值计算磁滞损耗。
2.涡流损耗的计算方法:变压器的铁心在交流磁场作用下会导致涡流产生,从而产生涡流损耗。
涡流损耗的计算方法如下:(1)利用剩余磁感应强度计算涡流损耗。
通过测量变压器的剩余磁感应强度,然后利用涡流损耗公式计算出涡流损耗。
(2)利用变压器铁芯的导磁系数计算涡流损耗。
通过测量变压器铁芯的导磁系数,然后利用涡流损耗公式计算出涡流损耗。
二、变压器铜损的计算方法:变压器的铜损是指变压器线圈中流过的电流引起的线圈电阻损耗。
变压器铜损的计算方法如下:1.根据变压器的额定功率计算铜损。
根据变压器的额定功率和额定电流,利用功率等式计算出铜损。
2.根据变压器线圈的电阻和电流计算铜损。
通过测量变压器线圈的电阻和电流,利用电功率公式计算出铜损。
综上所述,变压器损耗的计算方法主要包括铁损和铜损的计算。
铁损的计算方法有磁滞损耗的曲线计算、面积积分计算和插值计算;涡流损耗的计算方法有剩余磁感应强度计算和导磁系数计算。
铜损的计算方法可根据变压器的额定功率和额定电流计算,也可通过线圈的电阻和电流计算。
变压器损耗计算分析
变压器损耗计算分析变压器是电力系统中常用的一种电能变换设备,用于将高电压低电流的电能转换为低电压高电流的电能或者相反。
在变压器的电能转换过程中,不可避免地会存在一定的能量损耗,主要包括铁心损耗和铜损耗。
本文将对变压器的损耗进行计算分析。
1.铁心损耗的计算分析变压器的铁心由硅钢片叠压而成,硅钢片铁芯本身具有一定的磁滞和铁损特性。
这种铁损主要是由于交变磁场在铁心中引起了涡流损耗和剩磁损耗。
涡流损耗与涡流的大小和导体材料的特性有关,可以通过下式计算:Pc=Kc×Bm^2×f^2×Vc其中,Pc为涡流损耗,Kc为材料相关系数,Bm为磁场强度,f为频率,Vc为铁心的体积。
剩磁损耗与剩磁磁密有关,可以通过下式计算:Pw = Kw × Bm^2 × fw其中,Pw为剩磁损耗,Kw为材料相关系数,fw为频率加权损耗,用于衡量材料对长时间磁化电流的损耗。
总的铁心损耗为:Pc_total = Pc + Pw2.铜损耗的计算分析铜损耗是指变压器中由于电流通过铜导线引起的损耗。
变压器的主要铜损耗包括主绕组的Ohmic损耗和辅助绕组的Ohmic损耗。
主绕组的Ohmic损耗可以通过下式计算:Pcopper_primary = I1^2 × Rcopper_primary其中,Pcopper_primary为主绕组铜损耗,I1为一次侧电流,Rcopper_primary为主绕组铜电阻。
辅助绕组的Ohmic损耗可以通过下式计算:Pcopper_secondary = I2^2 × Rcopper_secondary其中,Pcopper_secondary为辅助绕组铜损耗,I2为二次侧电流,Rcopper_secondary为辅助绕组铜电阻。
总的铜损耗为:Pcopper_total = Pcopper_primary + Pcopper_secondary3.损耗分析在实际的变压器设计中,铁心损耗和铜损耗往往是矛盾的,因为当一种损耗减小时,另一种损耗就会增大。
关于三相电力变压器涡流损耗的计算研究
关于三相电力变压器涡流损耗的计算研究摘要:随着经济发展和生产力发展的需要,人们对电能需求不断增加,同时国家电网规模在不断扩大,在发电过程中电力变压器是其重要设备之一,当电力变压器的容量在不断增加以后,也会随之产生一定的附加损耗,或产生局部过热等现象,对变压器运行的稳定性产生影响,进而会影响到变压器的使用寿命。
本文就以三相电力变压器为例,对变压器涡流损耗进行计算。
关键词:三相电力变压器;涡流损耗;计算在电力系统中三相电力变压器是一个重要的输电设备,通过输送电能或进行电能分配等方式,对电压进行调节,从而满足人们生产及生活中对电能的需要。
随着城市化进程加快,生产与日常生活中的用电量增加,电压器容量也随之增加,在变压器内部存在严重的漏磁场,进而产生涡流损耗分布不均,变压器内部设备出现局部过热现象,严重影响到电压器的使用寿命[1]。
为保证变压器设备的使用寿命,降低电能损耗,本文就以三相电力变压器为例,对变压器的涡流损耗以及漏磁场的分布规律进行简单的计算和研究。
一.变压器涡流损耗分析(一)变压器出现漏磁场的原因分析在变压器接通电源后会产生磁通量,其中励磁电压会产生主磁通,同时励磁电压大小对主磁通大小也起着决定性的作用,当工作电压在额定情况下,励磁所产生的主磁通密度不饱和,为让变压器在运行过程中得到良好的散热效果,在线圈和铁心之间保留油道,主磁通中部分磁通进入油隙或线圈中,在变压器能量转换中并没参与,而这些没有参与能量转换的磁通就是漏磁通。
漏磁通和主磁通一样,同时存在于封闭的电回路中,属于不同相位的相量。
主磁通路径是铁磁,在流通中会由铁心产生闭合磁路[2]。
而漏磁通则是磁路在经过变压器绕组进入压板再回到绕组空间,闭合磁路是在绕组和铁心柱中空间闭合,部分是通过高低压绕组空道回到绕组空间后闭合,导致漏磁场出现不均匀分布的情况,产生局部过热。
(二)变压器涡流损耗分析当绕组中出现感应电动势时,由于变压器的绕组电路是闭合电路,出现感应电流,但绕组之间各并联线路是闭合的,因此感应电流会在并联导线之间分布,或沿着绕组导线的横截面分布,导体电流分布不均情况下会受到排挤,在变压器工作中绕组电阻增加。
电力变压器损耗计算方法
电力变压器损耗计算方法电力变压器是电力系统中常见的电气设备之一,用于将高电压的电能转换为低电压的电能,以满足不同电压等级的电力需求。
在变压器的运行过程中,会产生一定的损耗,主要包括铁损和铜损。
本文将介绍电力变压器损耗的计算方法。
一、铁损计算方法铁损是由于变压器的铁心在磁化和去磁化过程中产生的能量损耗。
铁损主要包括磁滞损耗和涡流损耗。
1. 磁滞损耗的计算方法磁滞损耗是由于铁心在磁化和去磁化过程中,磁性材料的磁化和去磁化所需的能量损耗。
磁滞损耗与磁性材料的磁滞性能有关,可以通过磁滞损耗曲线来表示。
根据磁滞损耗曲线,可以通过积分计算得到磁滞损耗。
2. 涡流损耗的计算方法涡流损耗是由于磁场的变化导致铁心中产生涡流,进而产生的能量损耗。
涡流损耗与涡流的强度和频率有关,可以根据涡流损耗公式进行计算。
涡流损耗公式为P=KfB^2t^2V,其中P表示损耗功率,K为系数,f为频率,B为磁感应强度,t为板厚,V为涡流体积。
二、铜损计算方法铜损是由于变压器的线圈中电流通过时产生的电阻损耗。
铜损主要包括主绕组铜损和漏绕组铜损。
1. 主绕组铜损的计算方法主绕组铜损是指主绕组中电流通过导线时产生的电阻损耗。
主绕组铜损可以通过电阻损耗公式进行计算。
电阻损耗公式为P=I^2R,其中P表示损耗功率,I为电流,R为电阻。
2. 漏绕组铜损的计算方法漏绕组铜损是指漏绕组中电流通过时产生的电阻损耗。
漏绕组铜损可以通过电阻损耗公式进行计算。
电阻损耗公式为P=I^2R,其中P表示损耗功率,I为电流,R为电阻。
三、总损耗计算方法总损耗是指变压器在运行过程中产生的铁损和铜损的总和。
总损耗可以通过铁损和铜损之和来计算。
电力变压器的损耗计算方法包括铁损的计算方法和铜损的计算方法。
铁损主要包括磁滞损耗和涡流损耗,可以通过相应的公式进行计算。
铜损主要包括主绕组铜损和漏绕组铜损,同样可以通过相应的公式进行计算。
总损耗是铁损和铜损之和。
了解和计算变压器的损耗,有助于评估变压器的运行效率和节能性能,为电力系统的正常运行提供可靠的电能转换设备。
变压器磁滞损耗和涡流损耗
变压器磁滞损耗和涡流损耗变压器就像我们生活中的小助手,默默地为我们提供电力。
可是,你知道吗?它在工作的时候,也会有一些“损耗”!今天就来聊聊这其中的磁滞损耗和涡流损耗,听起来可能有点高大上,但别担心,我会把它说得通俗易懂。
磁滞损耗就是变压器在不断地磁化和去磁化过程中,产生的一种能量损耗。
想象一下,一个人每天都要搬一次家,反复搬来搬去,真是费劲啊。
磁滞损耗就是这种反复“搬家”的能量消耗,磁场不断变化,能量也就悄悄溜走了。
说到这里,你可能会想,难道就没有办法解决吗?科学家们可没有闲着,他们发明了很多方法来减少这种损耗。
比如,用更好的材料来制造变压器的核心,像是高品质的硅钢片。
这就像是你在搬家时,找一个大车子,能装更多的东西,自然省力许多。
好吧,继续聊涡流损耗。
这个名字听起来有点怪,但实际上很简单。
它指的是当变压器的铁心中出现了电流,就像小漩涡一样,在铁心内部形成了一些小电流。
这些小电流虽然不大,但聚沙成塔,最终也会导致能量的损失。
为什么会产生涡流呢?其实是因为变压器在工作时,铁心受到磁场的影响。
就像你在池塘里扔一块石头,水面会出现涟漪,涡流损耗就是这种“涟漪”造成的能量消耗。
听起来是不是有点像自然界的魔法呢?为了减少涡流损耗,设计师们也想出了不少妙招。
比如,把铁心做得更薄,或者使用一些特殊的材料。
就像烤蛋糕,材料选择得当,才能做出松软可口的美味。
综合来看,这两种损耗到底有多重要呢?嘿,别小看它们!它们可是变压器效率的重要“敌人”。
如果损耗过大,变压器的工作效率就会大打折扣,甚至会影响到我们家庭的电费开销。
就像你吃了一块超甜的蛋糕,吃完后发现牙疼,那滋味可不好受。
损耗还可能导致设备过热,影响使用寿命。
想想,如果你一台心爱的电器频频出问题,那心情肯定就像在寒冬里等公交,漫长又无奈。
这就是变压器工作中的“潜规则”,虽然我们平时没怎么注意,但它们却在默默影响着我们的生活。
所以,了解这些损耗,不仅是为了增进知识,更是为了让我们的生活更加高效。
磁滞损耗和涡流损耗公式
磁滞损耗和涡流损耗公式在咱们学习电磁学的过程中,磁滞损耗和涡流损耗可是两个重要的概念,与之相关的公式更是理解和解决问题的关键。
先来说说磁滞损耗。
磁滞损耗简单来讲,就是磁性材料在反复磁化过程中消耗的能量。
那磁滞损耗的公式是啥呢?它可以表示为:$P_h= \eta f B_{m}^{n} V$ ,这里的$\eta$是磁滞损耗系数,$f$是磁化频率,$B_{m}$是最大磁感应强度,$V$是磁性材料的体积,而$n$一般在 1.6 到 2 之间。
我记得之前给学生们讲这个知识点的时候,有个小家伙一脸迷糊地问我:“老师,这磁滞损耗到底是咋回事呀?”我就给他打了个比方。
我说:“这就好比你跑步,每次跑到终点又得跑回来,来来回回折腾,是不是得费劲儿?磁性材料被反复磁化就跟你来回跑一样,得消耗能量,这消耗的能量就是磁滞损耗。
”小家伙听了,若有所思地点点头。
接下来咱们聊聊涡流损耗。
涡流损耗呢,是由于电磁感应在导体内部产生的环流引起的能量损耗。
它的公式是:$P_e = \frac{\pi^2 d^2 f^2 B_{m}^{2} V}{6\rho}$ ,这里的$d$是导体的厚度,$\rho$是导体的电阻率。
给大家讲讲我在实验室里的一次小观察。
有一次我在做实验,观察一个金属圆盘在变化磁场中的情况。
随着磁场的变化,我能明显看到金属圆盘发热了。
这就是因为产生了涡流,导致了能量的损耗,从而让圆盘发热。
这就像一群调皮的小精灵在金属内部乱跑乱撞,把能量都给消耗掉了,还带来了热量。
理解了这两个公式,对于我们解决很多实际问题都有帮助。
比如说在变压器的设计中,为了减少磁滞损耗,我们会选择磁滞损耗系数小的铁芯材料;为了降低涡流损耗,会把铁芯做成薄片叠合的形式,增加电阻,减小涡流。
再比如,在电机的运行中,如果磁滞损耗和涡流损耗过大,电机就会发热严重,效率降低,甚至可能会出故障。
所以,搞清楚这两个损耗以及它们的公式,对于设计高效、可靠的电磁设备至关重要。
单激式变压器铁芯磁滞损耗、涡流损耗的测量(一)
单激式变压器铁芯磁滞损耗、涡流损耗的测量(一)
单激式变压器铁芯磁滞损耗、涡流损耗的测量
我们在前面《2-1-1-8.开关电源变压器磁滞损耗分析》章节中已经指出,变压器铁芯的磁滞损耗,实际上就是流过变压器初级线圈励磁电流产生的磁场在铁芯中产生的一部分能耗;但并不是所有励磁电流的能量都转化为磁滞损耗,还有一部分励磁电流的能量要转化反电动势输出;因此,只要求出励磁电流总的损耗,再减去反电动势输出的损耗,剩余之值就是磁滞损耗。
另外,我们在《2-1-1-10.开关电源变压器涡流损耗分析》章节中已经求得,流过变压器初级线圈中的励磁电流iμ为:
同时我们还求得,为了补偿涡流产生的去磁场,由变压器初级线圈另外提供的电流ib 为:
(2-65)和(2-66)式中,iμ为励磁电流;这里我们把ib称为涡流损耗电流;μa为变压器铁芯的平均导磁率;N变压器初级线圈的匝数;L变压器初级线圈的电感;δ为变压器铁芯片的厚度,或圆柱体铁芯的直径;S为变压器铁芯的面积;ρc为铁芯片的电阻率;l为磁回路的平均长度;U为加到变压器初级线圈两端电压的幅度(方波);Rb为涡流损耗的等效电阻。
其中,iμ就是励磁电流,也是产生磁滞损耗的电流,ib就是产生偿涡流损耗的电流。
iμ和ib产生的磁场强度H(t)的曲线图,请参考图2-19,其等效电路,请参考图2-20。
根据(2-65)式和(2-66)式以及图2-19和图2-20的分析结果,我们可以用图2-25电路来测试单激式开关变压器的磁滞损耗和涡流损耗,以及励磁电。
变压器铁芯损耗中的磁滞损耗和涡流损耗的区分
1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 mc mh c a FC 222σσ+=+= (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 =2σ,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。
变压器空载耗中的磁滞损耗和涡流损耗的区分
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,HzB———铁心中磁感应强度的最大值, TV———铁心材料的体积, mm3令式( 1) 中的σh B m2V=A, σc B m2V=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 。
变压器损耗计算与测量方法评估与比较
变压器损耗计算与测量方法评估与比较变压器是电力系统中常用的重要设备之一,其性能的稳定与可靠性对电力供应系统的安全运行至关重要。
而变压器的损耗计算与测量是评估其性能的重要指标之一。
本文将对变压器损耗计算与测量方法进行评估与比较,并探讨其优缺点。
一、变压器损耗计算方法变压器损耗计算是通过对变压器的输入功率与输出功率进行测量并计算,进而得到损耗功率。
常见的变压器损耗计算方法有如下几种:1. 理论计算法理论计算法是根据变压器的参数与特性进行计算,采用电路分析方法得到损耗功率。
这种方法准确度较高,适用于设计阶段的变压器损耗评估。
然而,在实际使用中,由于变压器的工作条件、负载变化以及环境温度等因素的影响,理论计算法的结果与实际情况可能存在一定的差异。
2. 标称值法标称值法是根据变压器的标称值进行计算,即采用变压器的额定电压、额定电流等参数进行计算。
这种方法简单且快速,适用于快速评估变压器的损耗情况。
然而,标称值法忽略了变压器的实际工作条件,不能准确反映变压器的损耗情况。
3. 实测法实测法是通过对变压器的输入功率与输出功率进行实际测量来得到损耗功率。
这种方法直接、准确,能够真实反映变压器的损耗情况。
然而,实测法需要在实际运行中进行,需要耗费时间与资源,且可能对电力系统产生较大影响,因此并不适用于每次变压器损耗的评估。
二、变压器损耗测量方法变压器损耗测量是通过对变压器的输入功率与输出功率进行实际测量,进而得到损耗功率。
常见的变压器损耗测量方法有如下几种:1. 开关法开关法是通过在变压器的一侧接入电源并打开开关,然后通过测量另一侧的电压与电流,计算得到变压器的损耗功率。
这种方法简单、快速,能够准确测量变压器的损耗功率。
然而,开关法对电力系统产生较大的干扰与影响,因此在实际运行中较少使用。
2. 相对法相对法是通过在变压器的两侧分别接入相同的负载,然后测量两侧的功率差值,得到变压器的损耗功率。
这种方法相对简单,且能够准确测量变压器的损耗功率。
铁芯磁滞损耗、涡流损耗的测量
铁芯磁滞损耗、涡流损耗的测量
双激式变压器铁芯磁滞损耗、涡流损耗的测量
双激式变压器铁芯的磁滞损耗和涡流损耗在工作原理上与单激式变压器铁芯的磁滞损耗和涡流损耗是有区别的。
首先双激式变压器初级线圈输入的电压是双极性脉冲,电源在正负半周期间都向它提供能量。
其次,单激式变压器铁芯是靠变压器初级线圈自身产生的反电动势在电路中产生的电流进行退磁的,而双激式变压器铁芯,除了靠变压器初级线圈自身产生的反电动势在电路中产生的电流进行退磁之外,当另一反极性电压脉冲加到变压器初级线圈上时,原励磁电流存储的能量还可以反馈给换相输入电压进行充电。
在双激式变压器铁芯中,磁滞损耗也是由流过变压器初级线圈励磁电流产生的磁场在铁芯中产生的;但在单激式变压器铁芯中,有一部分励磁电流存储的能量要转化成反激式电压向负载输出;而在双激式变压器铁芯中,励磁电流产生的能量基本上都是用于充磁与消磁。
因此,双激式变压器铁芯的磁滞回线的面积比单激式变压器铁芯磁滞回线的面积大很多,磁滞损耗也大很多。
双激式变压器铁芯涡流损耗的机理与单激式变压器铁芯涡流损耗的机理基本是一样的,但双激式变压器铁芯的涡流损耗要比单激式变压器铁芯的涡流损耗大很多,因为,双激式变压器铁芯的磁通密度变化范围比单激式变压器铁芯的磁通密度变化范围大很多。
根据(2-65)式和(2-66)式以及图2-19和图2-20的分析结果,我们可以用图2-27电路来测试双激式开关变压器的磁滞损耗和涡流损耗。
与图2-25
的工作原理基本相同,图2-27的主要工作原理是,在变压器初级线圈两端加一序列双极性电压方波,然后测试流过变压器初级线圈的电流i ;其中,i。
变压器损耗的计算公式及方法
变压器损耗的计算公式及方法变压器损耗是指变压器在工作过程中的功率损耗,包括铁损和铜损两部分。
铁损又称为磁损,是指变压器的铁心在磁化和去磁化过程中产生的功率损耗;铜损是指变压器的线圈由于电流通过时产生的电阻功率损耗。
下面将详细介绍变压器损耗的计算公式及方法。
1.铁损(磁损)的计算公式及方法:铁损可以分为有载损耗和无载损耗两部分。
1.1无载损耗(空载损耗)的计算公式及方法:无载损耗是指在变压器未接负载时的功率损耗。
它主要由磁载损耗和机械损耗组成。
磁载损耗是指在没有电流的情况下,变压器的铁心由于磁场的交变磁化和去磁化过程中产生的功率损耗。
其计算公式为:P0=2*π*f*B^2*Vt/(Σ*10^6)其中,P0为无载损耗(单位为瓦特),f为变压器的工频(单位为赫兹),B为变压器铁心的饱和磁感应强度(单位为特斯拉),Vt为变压器的电压变化率(单位为伏/秒),Σ为变压器的有效磁路截面积之和(单位为平方米)。
机械损耗是指变压器的传动装置和冷却装置带来的功率损耗,通常在10%以下,可以忽略。
1.2有载损耗(负载损耗)的计算公式及方法:有载损耗是指在变压器接负载时的功率损耗。
它主要由涡流损耗和焦耳损耗组成。
涡流损耗是指由于变压器线圈中通有交流电流时,导线的电阻和自感带来的功率损耗。
其计算公式为:Pc=(I1^2*R1*n1)+(I2^2*R2*n2)其中,Pc为涡流损耗,I1和I2分别为一次侧和二次侧的有效值电流,R1和R2分别为一次侧和二次侧的线圈电阻,n1和n2分别为一次侧和二次侧的匝数。
焦耳损耗是指由于变压器线圈中电流通过导线时,导线的电阻带来的功率损耗。
其计算公式为:Pj = (I1^2 * Rdc1) + (I2^2 * Rdc2)其中,Pj为焦耳损耗,I1和I2分别为一次侧和二次侧的有效值电流,Rdc1和Rdc2分别为一次侧和二次侧的直流电阻。
变压器的有载损耗等于涡流损耗和焦耳损耗之和。
2.铜损的计算公式及方法:铜损是指在变压器的线圈中,由于电流通过导线时产生的电阻功率损耗。
变压器涡流损耗和磁滞损耗公式
变压器涡流损耗和磁滞损耗公式嘿,咱今天就来好好唠唠变压器涡流损耗和磁滞损耗公式这事儿。
先来说说涡流损耗。
这涡流啊,就像一群调皮的小家伙,在变压器的铁芯里到处乱窜,然后就产生了损耗。
涡流损耗的公式是:$P_e =K_e f^2 B^2 t^2 V$ 。
这里面,$K_e$ 是与材料有关的涡流损耗系数,$f$ 是电源频率,$B$ 是磁感应强度,$t$ 是铁芯厚度,$V$ 是铁芯体积。
记得有一次,我在实验室里调试一个变压器,为了弄清楚涡流损耗到底有多大影响,我可是费了不少劲儿。
那时候,我拿着各种仪器,测这测那,就像个侦探在寻找线索。
每一个数据的变化,都让我心里七上八下的。
再讲讲磁滞损耗。
磁滞损耗呢,就好比是铁芯在磁场中“犹豫不决”,来回折腾产生的损耗。
它的公式是:$P_h = K_h f B^n V$ 。
这里的$K_h$ 是磁滞损耗系数,$n$ 通常在 1.6 到 2 之间。
我给您说啊,有一回我和同事一起研究一个大型变压器的优化方案,磁滞损耗就是我们要攻克的一个难关。
我们对着那一堆公式和数据,脑袋都快大了。
但是没办法,为了能让变压器更高效,我们咬着牙坚持。
这涡流损耗和磁滞损耗啊,在实际应用中可不能小看。
比如说在电力输送中,如果不把这两种损耗考虑清楚,那可就会造成能源的大量浪费,电费也得蹭蹭往上涨。
在设计变压器的时候,为了减少这两种损耗,工程师们可是绞尽脑汁。
得选择合适的铁芯材料,优化铁芯的形状和尺寸,还要考虑到工作频率和磁感应强度等等因素。
就像我们平时过日子,得精打细算,不能浪费。
变压器也是一样,得把每一点能量都用在刀刃上,不能让涡流和磁滞这两个“捣蛋鬼”把能量给偷走了。
总之,变压器涡流损耗和磁滞损耗公式虽然看起来有点复杂,但只要我们认真去研究,去实践,就能把它们给搞明白,让变压器工作得更高效,为我们的生活和生产带来更多的便利和效益。
希望今天我跟您唠的这些,能让您对变压器涡流损耗和磁滞损耗公式有更清楚的认识!。
电力变压器中不同磁屏蔽的建模_仿真和基准化实验验证
64
电工电能新技术
第 34 卷
立式磁屏蔽叠积方向为 z 轴, 实体建模, 电导率 [10 ] 与磁导率的设定与平板式的中间整块模型相同 。 两种屏蔽的铁心叠积方式与立式屏蔽相同 , 为 减少铁心涡流损耗, 根据式 ( 8 ) 电阻率 ρ 越大, 即铁
图6 Fig. 6 平板式和立式磁屏蔽
MEMtype and Mtype shields
Δ
Δ
Δ
Δ Δ
图5 Fig. 5
磁化曲线和损耗曲线
Magnetization and loss curves
4. 2
模型结构 在激励绕组上部分别放置两种磁屏蔽 。平板式
磁屏蔽兼有磁分路和通常电磁屏蔽中涡流反作用的 type shield ) ; 立 功能, 称之为 MEM 型磁屏蔽 ( MEM式磁屏蔽有磁分路功能, 其涡流反作用可忽略不计, type shield ) 。 磁分路 功 能 称之为 M 型磁屏蔽 ( M-
[3 ]
Simulation model
图3 Fig. 3
磁力线分布 Magnetic curve
。
由图 3 可见, 负载与镜像空载的磁力线分布基 比较观 本一致。图 4 为对称面上磁通密度分布图, 察屏蔽中心线附近的磁密曲线, 两种情况下的磁通 密度分布也很接近, 图 4 中 y 轴是屏蔽模型的中轴 线位 置, 原 点 为 图 3 模 型 的 坐 标 原 点。 在 y = 430mm 左右负载磁密曲线出现一个上升点, 是因为 在屏蔽端部 ( y = 430mm ) 处漏磁通分布集中, 故端 部磁密有少量增加, 整体来看, 二者曲线有较好的吻 合, 足以证明方法的正确性与可行性。
损耗以及图 2 中 y 与 z 方向上的经典涡流和异常涡 流损耗, 附加铁损包含 x 方向 ( 即垂直屏蔽方向 ) 上 的经典涡流和异常涡流损耗。
变压器损耗计算方法
变压器损耗计算方法变压器的损耗是指在变压器工作过程中,由于铁心和线圈内部电阻导致的能量损耗。
变压器损耗主要包括铁心损耗和铜损耗两部分。
一、铁心损耗的计算方法:铁心损耗主要是由于磁通不断变化而导致的涡流损耗和铁芯磁滞损耗两部分组成。
1.涡流损耗计算方法:涡流损耗是由于铁心中的磁通不断改变,导致涡流在铁心内部产生的耗散能量。
涡流损耗与铁心材料的导电性能有关。
涡流损耗可以通过下述公式计算:PFe=KFe×V×f^2×B^2其中,PFe表示铁心的涡流损耗,KFe为涡流损耗系数(取决于铁心材料的导电性能和铁心结构)、V表示变压器的体积、f表示变压器的频率、B表示变压器的磁感应强度。
2.铁芯磁滞损耗计算方法:铁芯磁滞损耗是由于铁芯中的磁通由于磁滞现象的存在而产生的耗散能量。
铁芯磁滞损耗与铁芯材料的磁滞性能有关。
铁芯磁滞损耗可以通过下述公式计算:PFe'=KFe'×V×B^β其中,PFe'表示铁芯的磁滞损耗,KFe'为磁滞损耗系数(取决于铁芯材料的磁滞性能和铁芯结构)、V表示变压器的体积、B表示变压器的磁感应强度,β表示磁滞损耗指数(取决于铁芯材料的特性)。
二、铜损耗的计算方法:铜损耗主要是由于变压器线圈内部的电阻导致的能量损耗,通常分为直流电阻损耗和交流电阻损耗两部分。
1.直流电阻损耗计算方法:直流电阻损耗是变压器线圈内部直流电阻引起的能量损耗。
直流电阻损耗可以通过下述公式计算:Pdc = Rdc × I^2其中,Pdc 表示直流电阻损耗,Rdc 为线圈的直流电阻,I 表示线圈的电流。
2.交流电阻损耗计算方法:交流电阻损耗是变压器线圈内部由于交流电流引起的能量损耗。
交流电阻损耗可以通过下述公式计算:Pac = Rac × I^2其中,Pac 表示交流电阻损耗,Rac 为线圈的交流电阻,I 表示线圈的电流。
总的来说,变压器的总损耗可以通过铁心损耗和铜损耗之和计算:PTotal = PFe + PFe' + Pdc + Pac。
变压器涡流计算公式
变压器涡流计算公式
变压器涡流损耗的计算公式取决于多个因素,包括磁场强度、铁心截面积、感应电阻率等。
具体来说,涡流损耗的计算公式为:P_eddy = K_eddy × f^2 ×B^2 × t^2。
其中,P_eddy为涡流损耗,K_eddy为特征常数(与磁性材料的种类、形状和大小有关),f为变压器的工作频率,B为变压器磁场强度,t为铁心的厚度。
对于正弦波电源供电的变压器,涡流损耗的计算公式可以简化为:P_eddy = K_eddy × f × B^2 × V^2。
其中,V为变压器的有效值电压。
另外,磁滞损耗和涡流损耗的具体计算公式如下:PFh = 0.2% × Se²× 10⁹× 10³(W),PFw = 0.15 × f²× B²× S³× 10³(W)。
其中,Se为变压器的额定容量(kVA),f为变压器的工作频率(Hz),B为变压器的工作磁密(T),S为变压器的铁芯截面积(m²)。
以上信息仅供参考,如有需要,建议咨询专业工程师。
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线 圈测量装置) ,并用 MaN t g e 软件进行 了数值计算。基 准模 型的计算和测量 结果相吻合 ,验证 了计算 方
法和软件的有效性。 关 键 词 :涡 流 ;磁 屏 蔽 ;磁 滞 损 耗 ;各 向 异 性 ;硅 钢 迭 片 ;杂散 损 耗 中 图 分 类 号 :T 3 M 0 M9 ;T 4 1 文 献标 识 码 :A
密 的单 元 构 成 ,而 两 表 层 中 间 部 分 的 单 元 较 粗 。
对 于 时 间 微 分 项 的 处 理 采 用 准 非 线 性 法 。
2 2 硅钢 叠片 材料 的磁各 向异 性处理 .
在 磁 屏 蔽 模 型 中 ,硅 钢 片 的 厚 度 仅 为 0 3 . m m,在 大 尺 寸 三 维 涡 流 场有 限 元 分 析 中非 常薄 的 有 限元 网 格 分 层 给 计 算 带 来 很 大 的 困 难 。 同 时 , 单 张硅 钢 片 的 特 性 与 整 体 硅 钢 叠 片屏 蔽 的 特 性 是
钢 叠 片 表 层 考 虑 各 向 异 性 ,但 其 内 部 设 电 导 率
为零
[ ]= c
[]的 4 。叠 表 片层 组
. 为 电 流 矢 量 位 , 2 3 杂 散损耗 计算 磁 屏 蔽 构 件包 括 硅 钢 : 叠片 和 导 磁 钢 板 ,硅 钢
常涡 流 损 耗 3个 分 量 。普 通 钢 板 中 的损 耗 可 以考 虑 涡 流 损 耗 和 磁 滞 损 耗 两 个部 分 。 导 磁 钢 板 中 的涡 流 损 耗 P 计 算 公 式 为
( ) 选 择 合 适 的金 属 部 件 结 构 和 尺 寸 ; ( ) 选 择 实 验 研 究 室 测 量 并 提 供 ,见 文 献 [ ] 1 2 2 。磁 屏 蔽 是 合 适 的 结 构部 件 材 料 ; ( ) 采 用 电磁 屏 蔽 或 磁 屏 3
蔽 的 方 式 “ 止 ” 或 “ 移 ” 漏 磁 通 …。 阻 转
硅 钢片 涡流损 耗 包括 经典 涡 流损 耗 和异 常 涡 流 损耗 ,硅 钢片 中的涡 流损耗采 用斯坦 麦茨公式 计算
P =o f B r () 7
式 中 :O 称 为 涡流 损 耗 系 数 。 -
导 磁 钢 板 和 硅 钢 叠 片 中 的磁 滞 损 耗 在 总 损 耗 P 的计 算 很 复 杂 ,很 难 得 到精 确 值 。 中 占有 相 当 的 比例 , 以分 析 中必 须 予 以考 虑 , 所 针 本 文提 供 了一 种 基 于 线 圈 漏 磁 通 补 偿 的 构 件 对要 解 决 的工 程 磁 滞 损 耗 问 题 提 出 了一 种 实 际 可 杂散 损 耗 的 测 量 方 法 ( ,两 个 补 偿 线 圈 的 设 计 即 行 的方 法 ,即 磁 滞 损 耗 被 认 为 是 磁 通 密 度 参 数 与 两个 激 励 线 圈 完 全 相 同 ,并 平 行 地 置 于 与 一日 曲 线 可 激励 线 圈对 称 位 置 ,加 电 后 使 4个 线 圈 的 对 称 面 处 的漏 磁 场 与屏 蔽 和 激 励 线 圈 之 间 的屏 蔽 侧 面 的 漏磁 场 基 本 一 致 ,因 而 ,激 励 线 圈 中 的 涡 流 损 耗 峰值 B 的 函数 , 于 指 定 材 料 的 对
I 引言 l
电力 变 压 器 杂 散 损 耗 的计 算 和 测 量 问 题 ,对
1 模 型 的建 立
面 向 工 程 的 国 际 T A P o lm 2 E M rbe 1基 准 磁 屏
数 值 计 算 方 法 和 测 量 技 术 而 言 都 是 一 个 复 杂 的 经 蔽 模 型包 括 两 个 固定 位 置 的 激 励 线 圈 ,以 及 磁 屏 典 难 题 。电 力 变 压 器 杂 散 损 耗 是 漏 磁 场 在 金 属 结 蔽 组 成 ,两 个 线 圈 的 结 构 尺 寸 相 同 。绕 制 线 圈 的
妒为 磁 标 位 ,在 涡 流 区 用 一 ,非 涡 流 区 ( 单
连 通 域 ) 用 表示 ,控 制 方 程 如 下 所 述 。 涡 流 区 片 中的 损 耗 包 括 磁 滞 损 耗 、经 典 的 涡 流 损 耗 和 异
中有
J V [ ・ = f ×-× 一 V ] 。 一 )0 O V L + ( J
Fi 1 Pr e 1 m ag tc s edi o l g. oblm 2 ne i hi l ng m de
与 对应 的实 测 磁 导 率 之 间 可 有 以 下关 系
= /( o 1一Cr / ); =C /o/z , ( x r ; =C 0 x x 3)
式 中 :c 为 迭 片 系数 ;/ , x 。为真 空磁 导 率 。
的磁 导率 既呈 现 非 线 性 又 有 各 向 异 性 ,本 文 考 虑
了叠 片 的轧 制 方 向 和 垂 直 轧 制 方 向 ,两 个 方 向 的 曰 曲线 见 文 献 [ ] 一 2 ,模 型 尺 寸 见 图 1 。
收 稿 日期 :2 1 0 2—0 2 。 4— 0
基金项 目:国家 自然科学基金 资助项 目 (0 70 2 ;中国博士后科学基金资助项 目 ( 0 1 0 54 。 5 7 74 ) 2 1M5 03 )
本 文 以大 型 电 力 变 压 器 的 优 化 设 计 为 工 程 背 景 ,针 对 国 际 T A rbe 1基 准 磁 屏 蔽 模 型 , E M P o lm 2 重 点 研 究模 型 中磁 屏 蔽 的 电磁 损 耗 ( 括 磁 滞 损 包 耗 和 涡 流 损耗 等 ) 的计 算 及 测 量 技 术 。
非 涡流 区有 V ・( (一
磁 钢
l
) ):0
() 2
基 于 一 一 位 组 的控 制 方 程 的 求 解 ,采 用
伽 辽 金 加 权 余 量 法 ,并 考 虑 到 导 磁 钢 和 硅 钢 叠 片 较 强 的集 肤 效 应 。本 文 对 构 件 剖 分 时 采 用 了 不 等 剖分 ,导磁 钢 和 硅 钢 迭 片 靠 近 线 圈 及 背 离 线 圈 一 侧 剖分 密些 ,中 问 部 分 剖 分 稀 疏 些 ;硅 钢 片 建 模
作 者简介 :郭 晶 (9 3一 ,男 ,硕士研究生 ,研究方 向为电磁场理论数值计算 ,Ema :g 3 9 13 o 。 18 ) - i j 1@ 6 .cr l 5 n
第 6期
郭 晶 ,等 电力变压器磁屏蔽模 型涡流场 和损耗 的计算 与测量
2 1
36 0
n
采 用 库 仑 规 范 ,式 ( ) 方 括 弧 是 为 保 证 零 散 1 度 条 件 而 施 加 的罚 函数 项 , .
J n,0 2 u . 1 2
电 力 变 压 器 磁 屏 蔽 模 型 涡 流 场 和 损 耗 的 计 算 与 测 量
郭 晶 一,李 琳 ,王 晓燕 ,范亚娜 ,程 志光
( .华北 电力 大学 新能源电力系统国家重点实验室 ,北 京 12 0 ; 1 0 26
2 .保 定 天 威 集 团公 司 ,河 北 保 定 0 15 ) 7 06 摘 要 :大 型 电力 变 压 器铁 磁 结 构件 中产 生 的 电磁 损 耗 会 导 致 局 部 过 热 并 使 相 关 的 绝 缘 部 件 受 到 损 害 ,进
构 件 和 叠 片 铁 心 中感 应 产 生 的 。降 低 损 耗 ,减 少 铜 线 尺寸 由 1 1 M1基 准 模 型激 励 线 圈 的 6 7× : 一 ' 2 .
重 量 ,是 变压 器 的 主 要 技 术 指 标 。 在 大 型 电力 变 2mm 变 为 9×3 m m,线 圈 匝 数 由 3 0 匝 增 加 为 0 压 器 的设 计 中 ,需 要 把 漏 磁 通 引 起 的 总 附 加 损 耗 4 0匝 ,在 两 线 圈 中 加 反 向 工 频 电 流 激 励 。导 磁 0 控 制 在 可 接 受 的 水 平 ,并 防 止 在 油 箱 、夹 件 、铁 钢 板 ( 3钢 ) A :厚 度 1 m;密 度 7 8×1 ( g 0m . 0 k/ 心 拉 板 等 金 属部 件 上 形 成 局 部 过 热 点 。 电力 变 压 器 的 结 构 ,通 常 采 用 下 列 几 种 方 法 : m ;电 导 率 6 4 4×1 。( / ) .8 0 S m),各 向 同性 。 导 为 了降低 由漏 磁 通 引 起 的 损 耗 和 温 升 ,优 化 磁 钢 的磁 导 率 为 非 线 性 的 ,B H 曲 线 以 及 反 映 磁 — 滞 损 耗 曲线 一 曲线 已 由 日本 冈 山大 学 的 电 力 B 由每 片 尺 寸 为 2 0×8 0 mm 的 硅 钢 片 叠 积 而 成 , 0 6 叠 积 厚 度 为 2 0mm,密 度 7 6 . 5×1 ( g m ) 0 k / ,电 导率 2 2 . 2×1 。 ( / 0 S m),各 向 异 性 。 硅 钢 片 材 料
不 同的 。本 文 使 用 了磁 屏 蔽 的有 效 磁 导 率 ,根 据
硅 钢 片 与 空 气 问 的 ,日 的 连 续性 条 件 , 虑 到 硅 考
钢 片 的 导 磁 性 能 比 空 气 高 得 多 ,有 效 磁 导 率 ,
,
( )磁屏蔽基准模型 b
图 1 Pol 2 rbe 1磁 屏 蔽 基 准 模 型 m
而危及整个 变压 器 的 正常运 行 ,对 面向 工程 的 国 际 T A (T sn lc o ant nl i Me os) EM et gEet m gei A a s t d i r c ys h Po l 1的磁屏 蔽基 准模型 的涡流场和损耗进 行 了计 算和试验 测量研 究 ,考虑 了模型 中铁磁材 料的 非 r e 2 bm
积 ;t为 钢 板感 应 涡流 密 度 。 , 感 应 涡流 密 度 表 达式 为