變壓器空載損耗中的磁滯損耗和渦流損耗的區(qū)分

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1、變壓器空載損耗中的磁滯損耗和渦流損耗的區(qū)分1引言變壓器空載損耗包括磁滯損耗和渦流損耗,即:空載損耗(PFe)=磁滯損耗(Ph)+渦流損耗(Pc)在通常的電工學(xué)或者電機(jī)學(xué)的變壓器試驗(yàn)中(如變壓器負(fù)載損耗和空載損耗的測(cè)量)僅是測(cè)出總的空載損耗PFe,而不能進(jìn)一步區(qū)分出其中的磁滯損耗分量和渦流損耗分量,給工程設(shè)計(jì)人員有目的地降低變壓器損耗和提高變壓器運(yùn)行效率帶來了困難。筆者將簡(jiǎn)要地介紹用分析測(cè)試的方法來區(qū)分空載損耗中的磁滯損耗和渦流損耗的測(cè)試原理、采用的測(cè)試裝置、設(shè)計(jì)的測(cè)試方法以及測(cè)試數(shù)據(jù)的處理方法。2測(cè)試原理變壓器的空載損

2、耗可由空載試驗(yàn)來測(cè)定。在通常情況下,空載損耗的計(jì)算公式為:變壓器的空載損耗可由空載試驗(yàn)來測(cè)定。在通常情況下,空載損耗的計(jì)算公式為:PFe=Ph+Pc=σfBV+σfBV(1)式中σ、σ———與鐵心材料性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)f———電源頻率,HzB———鐵心中磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值,TV———鐵心材料的體積,mm3令式(1)中的σhBm2V=A,σcBm2V=B,得:PFe=Af+Bf2可見,當(dāng)維持Bm不變時(shí),A、B均為與頻率無關(guān)的常數(shù)。則有:PFe(f)=A+Bf(2)依據(jù)式(2),在中心頻率為50Hz附近取一系列不同的頻率值,分

3、別測(cè)出其對(duì)應(yīng)的PFe值,采用線性回歸法對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,即可得到式(2)中的兩個(gè)常數(shù)A和B。由Ph=Af和Pc=Bf2即可區(qū)分出對(duì)應(yīng)于某一f值的PFe中的Ph分量和Pc分量。3測(cè)試裝置(1)被測(cè)樣品:TB為單相變壓器。(一次側(cè)額定電壓為220V,二次側(cè)為36V。一次側(cè)繞組匝數(shù)為1000匝,二次側(cè)繞組匝數(shù)為180匝,額定容量為500VA)。(2)變頻電源SDF-1型直流電動(dòng)同步發(fā)電機(jī)組及KGT-1型可控調(diào)速器,發(fā)電機(jī)額定功率2.2KW。(3)頻率表：D3－Hz型頻率表。(4)功率表:D34—W型低功率因數(shù)瓦特表。本次測(cè)

4、試采用該表的300V電壓擋和0.5A的電流擋。(5)電壓表:D26-V型電壓表及MF-10萬用表。本次測(cè)試采用上述兩表的300V擋和50V擋,分別用于測(cè)量測(cè)試電路中的U1值和U2值。(6)電流表:D26-A型電流表,本次測(cè)試采用該表的0.5A擋。4測(cè)試方法試驗(yàn)裝置的電路原理如圖1所示。變頻電源TBAHZU2WU1圖1空載試驗(yàn)測(cè)試電路在測(cè)試中,在改變f值時(shí)應(yīng)始終保持Bm值不變。變壓器空載時(shí),U1≈E1=4.44N1fΦm=4.44N1fBmS(其中一次側(cè)匝數(shù)N1和鐵心截面積S不變),由公式:Bm=U14.44f=kU1f

5、可見,要想在保持Bm值為定值的條件下來改變f值,則應(yīng)通過保持U1／f值不變的方法來實(shí)現(xiàn)。每調(diào)整一次f值后,應(yīng)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整變頻電源的電壓輸出U1至額定電壓,使其與f值相適應(yīng)。為了使同步發(fā)電機(jī)的f、U1有較大的調(diào)整余地,可采用發(fā)電機(jī)的兩根相線輸出作變頻變壓電源。應(yīng)扣除變壓器的負(fù)載損耗。因?yàn)樵诠β时硭@示的讀數(shù)(P表)中包含著空載損耗(PFe)和負(fù)載損耗(PCuo),故PFe=P表-PCuo。測(cè)量負(fù)載損耗的具體方法是先用電橋測(cè)出變壓器一次繞組的銅電阻r1,并記錄每次隨f和U2而改變的I0值,由PCuo=I02r1即可求出。5測(cè)

6、試數(shù)據(jù)及計(jì)算方法5.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)f／Hz45.0047.0048.5050.0051.5053.0055.00PＦe／Ｗ17.3918.1518.9919.6720.4321.3322.195.2計(jì)算方法根據(jù)PFe(f)=A+Bf的形式,對(duì)上述數(shù)據(jù)用線性回歸法處理得:A=∑fi2·∑PFei（fi）-∑PFei·∑fi／n·∑f2-(∑fi)2=175725×2.7583-138.05×350.007×175725-(350.00)2=3.009×10-1B=n·∑PFei-∑fi·∑PF

7、ei（fi）／n·∑f2-(∑fi)2=7×138.05-350.00×2.75837×175725-(350.00)2=1.862×10-3由Ph=Af=3.009×10-1f及Pc=Bf2=1.862×10-3f2,即可很方便地求出這臺(tái)被試變壓器的對(duì)應(yīng)于某個(gè)f值的Ph值和Pc值。例如,當(dāng)f=50Hz時(shí):Ph=15.05W,Pc=4.66W由于上述的計(jì)算公式十分繁瑣,不利于工程計(jì)算,筆者通過編寫如下計(jì)算程序可有效地解決這個(gè)問題,達(dá)到向計(jì)算機(jī)輸入試驗(yàn)數(shù)據(jù),就可以得出所需要計(jì)算結(jié)果的目的。為了方便操作,可以選擇面向?qū)ο蟛?/p>

8、且有界面可供操作的編程軟件C++builder6.0。打開C++builder6.0,新建一個(gè)工程,在界面上添加控件,修改這些控件的屬性,就可以得到設(shè)計(jì)界面。雙擊其中一個(gè)按鈕,就可以對(duì)這個(gè)實(shí)例編寫代碼,以實(shí)現(xiàn)它的功能。一般來說,一個(gè)控件可以看成是一個(gè)類。下面是這個(gè)應(yīng)用程序主要的代碼:(由于篇幅有限,把部分代碼刪除或并行)。11--