【摘 要】 電力變壓器的損耗主要包括空載損耗和負(fù)載損耗兩部分。本文介紹了電力變壓器空載損耗產(chǎn)生的原因及降低電力變壓器空載損耗的方法，為技術(shù)人員在實(shí)際操作中提供參考。

【關(guān)鍵詞】 電力變壓器 空載損耗

本文以普通雙繞組電力變壓器為研究對象，在闡明變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理后，主要討論單相變壓器的空載運(yùn)行特性，介紹空載損耗產(chǎn)生的原因及降低空載損耗的方法。

1 變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理

變壓器雖然有各種不同的類型，但基本結(jié)構(gòu)大體相似。它們都是由鐵芯和繞組兩個(gè)主要部分構(gòu)成。變壓器鐵心的作用是形成磁路。為了減小渦流損耗，鐵心由0.30mm～0.35mm厚的硅鋼片交錯(cuò)疊裝而成。

在硅鋼片的兩面涂漆或經(jīng)氧化處理形成絕緣層。繞組是變壓器的電路部分，它一般用紙包絕緣扁線或圓線繞成。變壓器工作時(shí)總是避免不了自身的能量損耗，這些功率的損失轉(zhuǎn)換成熱能，使繞組和鐵芯溫度升高。

單相變壓器的空載運(yùn)行如圖1所示，讓我們假設(shè)一次繞組有N1匝，二次繞組有N2匝。接在一次繞組的交流電壓為u1，在這電壓的作用下，一次繞組中產(chǎn)生交變電流i0，從而在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通Φ，這個(gè)磁通稱為主磁通。電流i0稱為激磁電流。事實(shí)上i0所產(chǎn)生的磁通并不是全部集中在鐵芯之中，而有一小部分通過鐵芯外部，這部分稱為漏磁通。同時(shí)，電流i0在激磁過程中是有能量損耗的，這表現(xiàn)在鐵芯中的渦流損耗和磁滯損耗（通稱為鐵損）。

圖1

2 損耗分析

渦流損耗的產(chǎn)生是由于導(dǎo)磁的鐵芯也是導(dǎo)體，當(dāng)交變磁通穿過鐵芯時(shí)，導(dǎo)體的鐵芯中就有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，并在鐵芯中產(chǎn)生感應(yīng)電流。假設(shè)有一個(gè)長方體鐵芯上繞有線圈，當(dāng)線圈中有交流電流通過時(shí)，鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度B也是交變的。若B的方向垂直于長方體鐵芯的上下底面，可把導(dǎo)體塊鐵芯看成是包圍磁力線的很多閉合導(dǎo)電回路。當(dāng)導(dǎo)體塊中的磁通交變時(shí)，則導(dǎo)體中垂直于底面的平面內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而出現(xiàn)垂直于磁場的環(huán)形感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流稱為渦流。鐵芯中出現(xiàn)的渦流，必然有一部分電能轉(zhuǎn)變成熱能。因渦流而引起的損耗叫渦流損耗。

磁滯損耗是鐵芯在交變的磁化過程中，磁性分子往復(fù)摩擦所消耗電能。當(dāng)鐵芯的磁化達(dá)到飽和會產(chǎn)生磁滯現(xiàn)象。在變壓器鐵芯中磁化場的方向反復(fù)變化著，由于鐵芯的磁滯效應(yīng)，每變化一周，電源就得額外地消耗一部分功，所傳遞的能量最終將以熱量的形勢散掉。這部分因磁滯現(xiàn)象而消耗的能量，叫做磁滯損耗。在變壓器的工作中，磁滯損耗是十分有害的，必須盡量使之減小。

3 降低空載損耗的方法

（1）采用高導(dǎo)磁硅鋼片和非晶合金片。實(shí)驗(yàn)證明在相同厚度的前提下，采用HI-B高導(dǎo)磁硅鋼片，可比普通硅鋼片的空載損耗下降20%。若采用HI-B激光處理高導(dǎo)磁硅鋼片，可比普通硅鋼片的空載損耗下降25%。盡量減小硅鋼片的厚度，普通硅鋼片厚度0.3-0.35mm，如果硅鋼片的厚度減小到0.23mm時(shí)，空載損耗可下降10%。而非晶合金片和按速冷原則制成含硅量為6.5%的硅鋼片，其渦流損耗部分比一般高導(dǎo)磁硅鋼片要小。

（2）減小工藝系數(shù)。工藝損耗系數(shù)與硅鋼片材料、沖剪設(shè)備是否退火、夾緊程度等諸多因素有關(guān)。對沖剪設(shè)備的刀具精度、裝刀合理和調(diào)整也很重要。經(jīng)過大量試驗(yàn)，縱剪加工對硅鋼片單位損耗的影響比橫剪加工要大。一般經(jīng)縱剪加工后，其損耗將比原來的材料增大6%-9%，橫剪加工后將增大3%-4%。

（3）改進(jìn)鐵芯結(jié)構(gòu)。鐵芯不沖孔，端面涂固化漆，相間鐵軛用高強(qiáng)度鋼帶綁扎。心柱兩側(cè)連接上下夾件的拉板用非磁性鋼板。對大容量變壓器貼芯片不涂漆處理，提高填充系數(shù)和冷卻性能。剪切毛刺控制在0.02mm以下。鐵芯夾緊力控制在0.3MPa。用強(qiáng)壓工裝和粘膠使鐵芯兩軛成為一個(gè)堅(jiān)固、平整、垂直精度高的整體。減少鐵芯搭接寬度，搭接面積減少1%，空載損耗會下降0.3%。盡量選用同牌號硅鋼片，不混片可以減少損耗。

綜上所述，本文主要分析了電力變壓器的空載損耗產(chǎn)生的原因。依據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了如何降低空載損耗處理方法，這些方法可以有效地降低電力變壓器的空載損耗。雖然文中提出一些可操作性的措施，但對于在實(shí)際工作中遇到的問題，仍然不能一概而論。因此對于如何降低電力變壓器的空載損耗問題仍需進(jìn)一步地深入研究。