
【化】 open circuit losses
空載損耗(No-load Loss) 是電力變壓器在額定電壓和額定頻率下,二次側繞組開路(即無負載)時,一次側繞組消耗的有功功率。其核心組成部分是鐵芯損耗(Core Loss 或 Iron Loss),主要由以下因素構成:
磁滞損耗(Hysteresis Loss)
當鐵芯材料在交變磁場中被反複磁化和退磁時,其内部磁疇不斷翻轉摩擦導緻能量損耗,這部分損耗與鐵芯材料的磁滞回線面積及電源頻率成正比。計算公式常表示為:
$$ P_h = k_h f B_m^n $$
其中 (k_h) 為材料常數,(f) 為頻率,(B_m) 為最大磁通密度,(n) 為指數(通常為 1.6–2.0)。
渦流損耗(Eddy Current Loss)
交變磁場在鐵芯中感應出渦流,電阻發熱導緻能量損耗。為減小渦流,鐵芯采用矽鋼片疊壓而成。計算公式為:
$$ P_e = k_e f B_m t $$
其中 (k_e) 為材料常數,(t) 為矽鋼片厚度。
附加損耗(Additional Losses)
包括鐵芯接縫處磁通畸變引起的局部損耗,以及結構件中的雜散損耗等。
空載損耗是衡量變壓器能效的關鍵指标,直接影響運行經濟性。國際電工委員會(IEC)标準IEC 60076-1 規定了空載試驗方法:在額定頻率下,對變壓器施加額定電壓,測量輸入功率即為空載損耗(來源:IEC Webstore, IEC 60076-1)。中國國家标準GB/T 1094.1 與之等效(來源:國家标準全文公開系統)。
參考公式(空載損耗功率)
綜合表達式為:
$$ P_0 = P_h + Pe + P{text{add}} approx K_1 V + K_2 V f $$
其中 (K_1, K_2) 為變壓器設計常數(來源:清華大學《電力系統分析》教材。
空載損耗是電力設備(如變壓器)在無負載狀态下運行時産生的能量損失,其核心原因在于設備内部鐵芯的磁化過程和電磁感應效應。以下是綜合多個權威來源的詳細解釋:
空載損耗指變壓器一次繞組施加額定電壓、二次繞組開路時,設備消耗的有功功率。此時變壓器未連接負載,僅有維持鐵芯磁化所需的電流(即空載電流),由此産生鐵芯和線圈的損耗。
空載損耗(( P_0 ))的計算通常與鐵芯材料、工藝相關,經驗公式為: [ P0 = K{text{工藝}} cdot P{text{單位}} cdot G{text{鐵芯重量}} ] 其中,( K{text{工藝}} )為工藝系數,( P{text{單位}} )為單位重量鐵芯的損耗,( G_{text{鐵芯重量}} )為鐵芯總重量。
雖然上述内容以變壓器為主,但類似概念也適用于電機等其他設備。例如,電機空載時因内部電阻、機械摩擦等仍會産生損耗,但其計算方法和主導因素可能與變壓器不同。
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