
【化】 open circuit losses
空载损耗(No-load Loss) 是电力变压器在额定电压和额定频率下,二次侧绕组开路(即无负载)时,一次侧绕组消耗的有功功率。其核心组成部分是铁芯损耗(Core Loss 或 Iron Loss),主要由以下因素构成:
磁滞损耗(Hysteresis Loss)
当铁芯材料在交变磁场中被反复磁化和退磁时,其内部磁畴不断翻转摩擦导致能量损耗,这部分损耗与铁芯材料的磁滞回线面积及电源频率成正比。计算公式常表示为:
$$ P_h = k_h f B_m^n $$
其中 (k_h) 为材料常数,(f) 为频率,(B_m) 为最大磁通密度,(n) 为指数(通常为 1.6–2.0)。
涡流损耗(Eddy Current Loss)
交变磁场在铁芯中感应出涡流,电阻发热导致能量损耗。为减小涡流,铁芯采用硅钢片叠压而成。计算公式为:
$$ P_e = k_e f B_m t $$
其中 (k_e) 为材料常数,(t) 为硅钢片厚度。
附加损耗(Additional Losses)
包括铁芯接缝处磁通畸变引起的局部损耗,以及结构件中的杂散损耗等。
空载损耗是衡量变压器能效的关键指标,直接影响运行经济性。国际电工委员会(IEC)标准IEC 60076-1 规定了空载试验方法:在额定频率下,对变压器施加额定电压,测量输入功率即为空载损耗(来源:IEC Webstore, IEC 60076-1)。中国国家标准GB/T 1094.1 与之等效(来源:国家标准全文公开系统)。
参考公式(空载损耗功率)
综合表达式为:
$$ P_0 = P_h + Pe + P{text{add}} approx K_1 V + K_2 V f $$
其中 (K_1, K_2) 为变压器设计常数(来源:清华大学《电力系统分析》教材。
空载损耗是电力设备(如变压器)在无负载状态下运行时产生的能量损失,其核心原因在于设备内部铁芯的磁化过程和电磁感应效应。以下是综合多个权威来源的详细解释:
空载损耗指变压器一次绕组施加额定电压、二次绕组开路时,设备消耗的有功功率。此时变压器未连接负载,仅有维持铁芯磁化所需的电流(即空载电流),由此产生铁芯和线圈的损耗。
空载损耗(( P_0 ))的计算通常与铁芯材料、工艺相关,经验公式为: [ P0 = K{text{工艺}} cdot P{text{单位}} cdot G{text{铁芯重量}} ] 其中,( K{text{工艺}} )为工艺系数,( P{text{单位}} )为单位重量铁芯的损耗,( G_{text{铁芯重量}} )为铁芯总重量。
虽然上述内容以变压器为主,但类似概念也适用于电机等其他设备。例如,电机空载时因内部电阻、机械摩擦等仍会产生损耗,但其计算方法和主导因素可能与变压器不同。
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