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如何根据变压器的容量计算和匹配负载的功率?

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楼主
发表于 2021-10-20 21:23:41 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
首先说答案吧,100KVA的变压器最佳匹配负载大概为80~85KW。如此类推其他不同容量的变压器也按照85%效率计算比较可靠。因为在今日头条上,现在回答这种问答题的人少的可怜,即便是写出来,阅读数量几乎为零,因为现在的头条改变了其计算稿费,高手们都到其他地方另谋高就去了。
变压器的额定容量、额定电压、额定电流、空载损耗是它的常用技术数据。这些是保证变压器在运行时能长期可靠地工作,并且有良好的工作稳定性的技术限额,它是生产厂家设计制造和试验变压器的依据。
电力变压器的容量单位为千伏安(KVA),即为视在功率。所谓的视在功率是指在具有电阻和电抗的电路里,电压的有效值和电流的有效值的乘积叫做视在功率,以符号S表示,单位为伏安(VA)或千伏安(KVA)。
根据三角函数的关系式可得S2=P2+Q2或S=√P2+Q2。视在功率既不等于有功功率,又不等于无功功率,但它既包括有功功率,又包括无功功率。视在功率与有功功率、无功功率的关系见下图所示。
如何根据变压器的容量计算和匹配负载的功率?

图中φ为功率因数角,也就是电压与电流向量的夹脚。电力变压器负荷多数为电感性负载,其视在功率等于有功功率和无功功率的矢量。也就是说变压器的一次侧(原边)电流是由二次侧(副边)决定的。变压器在带有负载时,当二次侧电流变化时,一次侧电流也相应变化,这是因为变压器的一、二次侧感应电压是由绕组铁芯中的磁通大小决定的,为了维持电压不变,磁通大小也应不变,当二次侧无电流时,这个磁通是由一次侧绕组的励磁电流决定的(空载流,当二次侧有电流流过时,副边绕组中就会产生磁通,此磁通与空载磁通的方向相反,于是一次绕组必须增加电流产生磁通来抵消二次侧产生的反向磁通,这样才能维持铁芯中的磁通大小不变。原、副边负载电流的大小与它们的匝数成反比,如下式 所示
I₁W₁=I₂W₂,这就是上面说的情况。
如何根据变压器的容量计算和匹配负载的功率?

简单地说,100kVA的变压器是不能带100KW的负载。因为变压器存在效率问题,它要用变压器的输出功率与输入功率的百分比表示,效率一般用η表示,输出功率用P₂表示,输入功率用P₁表示,归纳它的计算公式为 η=P₂/P₁×100%。
输入功率P₁包括输出功率P₂、铁损Pᴄ和铜损Pᴛ,即P₁=P₂+Pᴄ+Pᴛ所以变压器的效率 η=P₂/P₂+Pᴄ+Pᴛ×100%,而输出功率与负载功率因数cosφ₂和负载系数β有关,即 β=S₂/Sₑ,式中S₂是指变压器的实际负载;Sₑ是指变压器的额定负载。因为变压器是一种静止的设备,没有机械损耗,所以效率很高,一般在95%以上。
当负载功率因数cosφ₂一定时,效率会随负载电流变化的曲线,如下图所示。
如何根据变压器的容量计算和匹配负载的功率?

从图中可以看出,效率η随负载的增加从零增大到极限值后,它就开始降低。这是因为负载变大后,二次侧电流也大,故铜损也随之增大的缘故。
当忽略变压器中阻抗电压的影响时 η=βSₑcosφ₂/βPSₑcosφ₂+P₀+β2Pᴅ×100%=√3U₂I₂cosφ₂/√3U₂I₂cosφ₂+P₀+β2Pᴅ×100%。
式中的P₂为变压器输出的有功功率(KW);P₁为变压器输入有功功率(KW);P₀为变压器空载损耗,即铁损(KW);Pᴅ为变压器短路损耗,即铜损(KW)。

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沙发
发表于 2021-10-21 09:41:56 | 只看该作者
这个太好了,总算找到了。谢谢!

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