1.5 变压器的损耗和效率（课件）-《电机与变压器》同步精品课堂（高等教育出版社）

1.5 变压器的损耗和效率 同步精品课堂 电机与变压器 高教版 1 学习目标 掌握变压器的损耗 掌握并学会变压器的效率并进行应用 知识目标 能力目标 新知学习 一 、变压器的损耗 变压器是应用电磁感应原理，把输入的交流电压升高或降低为同频率的交流电压输出。在 传输电能过程中，不可避免地要产生损耗，虽然很少，但有时还是不能忽略的。 新知学习 一 、变压器的损耗 变压器内部的损耗包括铁损和铜损两部分。 1. 铁损 在变压器空载试验中，由于空载电流I。和一次绕组电阻r, 都比较小，变压器空载时，绕组电阻上 损耗的能量很小，变压器的空载损耗基本上等于变压器的铁损。 当电源电压一定时，铁损基本上 是恒定的。 当变压器铁心中的磁通交变时，在铁心中要产生磁滞损耗和涡流损耗，这两项统称为铁损。 01 02 03 新知学习 一 、变压器的损耗 因此，铁损亦称不变损耗，它与负载电流的大小和性质无关，即 新知学习 一 、变压器的损耗 2. 铜损 变压器一次、二次绕组中都有一定的电阻，当电流流过绕组时，就要产生热量，消耗电能，这 就是铜损。由于电阻上的功率损耗与电流的平方成正比，变压器的铜损取决于负载电流的大小 和绕组的电阻值。 在一定负载下，变压器的铜损为： 新知学习 一 、变压器的损耗 一般情况下，已知变压器的负载系数β,它是在任一负载下，二次绕组的电流I₂ 与变压器二 次绕组的额定电流I₂的比值，即 新知学习 一 、变压器的损耗 在短路试验中，二次绕组流过额定电流I₂N,一次绕组流过额定电流I₁n, 那么这时的铜损就可 以认为是变压器额定负载时的铜损，即 新知学习 一 、变压器的损耗 将式中的Pca和式中的Pcus两式联立求解可得 式说明，在某一负载下变压器的铜损等于变压器负载系数的平方与其额定铜损的 乘积。 新知学习 二 、变压器的效率 1. 变压器的效率及其实用公式 变压器在传输电能时，存在两种基本损耗：铜损和铁损。变压器输入有功功率P₁ 与输出有 功功率P₂ 之差就是变压器本身的功率损耗。将变压器的输出功率P₂ 与输入功率P₁ 的比值定 义为变压器的效率，用符号η表示，即 新知学习 二 、变压器的效率 1. 变压器的效率及其实用公式 由于变压器是一种 静止的电气设备，在能量传输过程中没有机械损耗，它的效率很高。 变压器效率高低反映了变压器运行的经济性，是运行性能的重要指标。 01 02 新知学习 二 、变压器的效率 1. 变压器的效率及其实用公式 因为变压器效率很高，用直接负载法测量输出功率 和输入功率来确定效率很难得到准确的结果，一般用间接法计算变压器的效率 一般中小型变压器效率可达 95%～98%,大型变压器效率可达99%以上。 03 04 新知学习 二 、变压器的效率 2.变压器的效率特性曲线 对于一个实际的变压器，PFe和PcuN是一定的。由空载试验和短路试验都可以测出来。当负载的功率因数一定时，效率η只与负载系数β有关。 新知学习 二 、变压器的效率 变压器的效率与负载系数β的关系，即η=f(β) 曲线，称 为变压器的效率曲线，如图所示。它表明了变压器的效 率η与负载电流I₂大小的关系。 新知学习 二 、变压器的效率 变压器最大效率 从曲线中可以看出 当β<β。时，变压器的效率较低。这是因为变压器的铁损不随负载的大 小而变化，输出功率较小时，铁损占的比例较大。 当β>β。时 这时变压器的铜损增加较快，输出 功率较大时，铜损占的比例增大，使效率又降低了。因此，要提高变压器运行时的效率，注意不应 该使变压器在较低负载下运行。 新知学习 二 、变压器的效率 ( 1 ) 当cosφ₂=0.8,输出电流I₂=30A时，变压器的效率η? ( 2 ) 当cosφ₂=1时，变压器的最高效率ηm? 例1-4 一台容量为10 kV·A的单相变压器，电压为2200 V/200 V,电流为4.55A/45.5A,空载损耗po=90W,短路损耗Pcax=270W,求： 新知学习 二 、变压器的效率 ( 1 ) 当cosφ₂=0.8,输出电流I₂=30A时，变压器的效率η? ( 2 ) 当cosφ₂=1时，变压器的最高效率ηm? (1)首先求出电流负载系数β 根据式(1-31)求效率η 新知学习 二 、变压器的效率 ( 1 ) 当cosφ₂=0.8,输出电流I₂=30A时，变压器的效率η? ( 2 ) 当cosφ₂=1时，变压器的最高效率ηm? (2)求最高效率时β 新知学习 二 、变压器的效率 ( 1 ) 当cosφ₂=0.8,输出电流I₂=30A时，变压器的效率η? ( 2 ) 当cosφ₂=1时，变压器的最高效率ηm? 最高效率η.为 新知学习 二 、变压器的效率 ( 1 ) 当cosφ₂=0.8,输出电流I₂=30A时，变压器的效率η? ( 2 ) 当cosφ₂=1时，变压器的最高效率ηm? 一般电力变压器最大效率发生在 βm=0.5~0.6 范围内。这时铁损与短路损耗(额定铜损) 之比(pre/Pcax) 为1/4~1/3。 世界上很多国家正在致力于超导材料的研究，目前已有330 kV·A 单相超导绕组变压器问世，其体积比普通变压器小70%,损耗可降低50%～80%。 1.关于变压器效率，以下说法正确的是： A. 变压器的效率随着负载的增加而提高。 B. 变压器的效率在满载时最高。 C. 变压器的效率与负载大小无关。 D. 变压器的效率在空载时最高。 课堂练习 答案： B 解析：变压器的效率在满载时通常最高，因为在空载或轻载时，固定损耗（如铁损）在总损耗中占的比例更大。 2.变压器的效率是指以下哪两个参数之比的百分数？ A. 总输出与总输入。 B. 输出有功功率与输入总功率。 C. 输出有功功率和输入有功功率。 D. 输入总功率与输出有功功率。 课堂练习 答案： B 解析：变压器的效率定义为输出有功功率与输入总功率之比的百分数。 3.变压器的效率与以下哪些因素有关？（多选） A. 铁损、铜损。 B. 负荷情况。 C. 功率因数。 D. 变压器油。 课堂练习 答案：A 、 B。 解析：变压器的效率受铁损、铜损和负荷情况的影响。 4.变压器是一种（ ）的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电转变成同频率的另一种电压等级的交流电。 A. 滚动 B. 运动 C. 旋转 D. 静止 课堂练习 答案：D 解析：变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电转变成同频率的另一种电压等级的交流电。 5.在电源电压一定的情况下，当负载阻抗增加时，主磁通会如何变化？ A. 增加 B. 基本不变 C. 减小 课堂练习 答案：B 解析：主磁通主要取决于一次侧电压和铁芯特性，与负载阻抗无关，所以负载阻抗增加时，主磁通基本不变 6.如果变压器一次侧电压不变，铁心不变，而将匝数增加，励磁电流会如何变化？ A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 基本不变 课堂练习 答案：B 解析：根据变压器的基本原理，如果一次侧电压不变，增加匝数会导致励磁电流减少，因为励磁电流与匝数成反比。 7.变压器空载损耗主要是由哪种损耗组成？ A. 铜损耗 B. 铁损耗 C. 主要为铜损耗 D. 主要为铁损耗 课堂练习 答案：D 解析：变压器空载时，由于没有负载电流，因此不存在铜损耗，损耗主要来源于铁芯的损耗，即铁损耗。 8.当变压器一次侧接在额定电压的电源上，二次侧带纯电阻负载时，从一次侧输入的功率包括哪些？ A. 只包含有功功率 B. 既有有功功率，又有无功功率 C. 只包含无功功率 D. 为零 课堂练习 答案：B 解析：在这种情况下，变压器会向负载提供有功功率，并且由于存在漏抗，还会有无功功率的交换，所以输入功率既包括有功功率也包括无功功率 课堂小结 1、画出变压器的效率特性曲线。 2、写出变压器的效率及其实用公式。 3、简述变压器的损耗。 作业布置 感谢观看 $$