囹习电力变压器设计与计算（16）刘传彝，侯世勇，许长华（山东达驰电气有限公司，山东成武274200）-16单相单框铁心3.8变压器的励磁电流如果变压器在空载试验时，加在变压器端子上的电压与负载运行的电压相等，则变压器负载时的励磁损耗和励磁电流分别与空载损耗和空载电流相近似，所以变压器的全部励磁特性参数可由空载试验来确定。

　　变压器的空载电流包括有功分量和无功分量。

　　有功分量是正弦波，其大小几乎只取决于铁损，故称有功分量为铁损电流。因为由励磁电流产生的铜损小得可以忽略不计，空载电流的功率因数一般为0.15~0.2.空载电流无功分量是由一次绕组中产生的等于外施电压的感应电势所必须磁通所决定的，它纯用于变压器励磁故称为励磁电流，它是空载电流主要部分。

　　在额定电压下，大容量变压器的空载电流约占额定电流的1~2，而小容量变压器可达10.3.8.1空载电流有功分量空载电流有功分量取决于变压器的空载损耗，如果以额定电流的百分数表示，则空载电流有功分量为：一额定电流，A相数一相电压，V一空载损耗，W一额定容量，kVA空载电流无功分量空载电流无功分量计算方法是这样考虑的，将铁心分为铁心柱、铁轭及接缝几部分，分别算出其励磁功率。然后以总的励磁功率而求得。下面由全电流定律来推导该公式。

　　以-16单相单框铁心为例，由全电流定律：式变为=Wi，则i=HL，用于-16磁路，即有：姨2W在实际计算中，不必去找；i，由硅钢片的B-H曲线或性能表上，从Bc、By即可查到相应的Hc、Hy，而气隙的磁密执=B.，将上列公式稍加变形：姨Tw Bc??柱磁密，T By??轭磁密，T B8??间隙磁密，T随铁心的材质不同而有所不同，对冷轧硅钢片为25~50.磁滞损耗无准确计算公式，其经验公式为：Bm??磁密峰值，TG铁心重量，kg这一公式可用电磁感应定律和全电流定律进行推导。

　　由闭合磁路全电流定律：u??相电势，V空载时，电阻损耗可以忽略，损耗主要部分为铁如果定义一个叫做励磁伏安的量Qx，对单相变损中的磁滞损耗，所以：19铁心中的磁滞损耗在整个空载损耗中所占比重lhgHouse.Allrigh-173硅钢片中涡流nki.net u中到：cql8，VA对于m相变压器：mu屯励磁的无功功率Qx，对应组成空载电流的励磁分量用标么值百分数表示时：后空载电流表达式：3.8.3空载电流工程计算对于大型变压器，空载电流一般采用经验公式计算，即在总的铁重乘以单位重量励磁功率基础上乘一个系数，即：K2取决于铁心结构和工艺加工情况。

　　空载电流是一个很重要参数，在国家标准中已有规定，空载电流标准值可以在GB6451.1~5中查出。

　　3.9变压器的空载损耗变压器空载损耗由磁滞损耗、涡流损耗和附加损耗组成，即：为：所以系数a1与铁心磁导系数/x和密度Y有关。

　　3.9.2涡流损耗根据电磁感应定律原理，交变磁通在硅钢片内产生感应电势。在这个电势作用下，产生电流e，由焦耳定律得到：这部分损耗称为涡流损耗。在-17中，因为bd，矩形回路的总长度可近似为2b，其宽度为2x，根据法拉弟定律得到感应电势：压器的空载损耗。上述由于设计结构及加工等原因所引起的附加损耗，引入一个附加系数K1. Ki??附加系数，Ki的大小与各工厂工艺情况有关，表3-6为可选用的工艺系数表3-6附加系数Ki值（供）铁心直径/mm准在这个狭小的回路中，可以忽略磁的集肤效应，认为磁密分布是均的，这样在单位时间内的能量损耗为：d桂钢片厚度，mm K??励磁电流波形系数由式3-13可见，涡流损耗是与硅钢片厚度平方成正比的，减小硅钢片厚度，能使涡流损耗降低，但厚度减小后，引起叠片因数降低，冲剪和叠装工时增多。

　　3.9.3铁心附加损耗铁心附加损耗Pst的大小主要由以下三个因素决定：材质特性：如硅钢片的方向特性、加工劣化特性及绝缘膜的特性等。

　　设计结构：如心柱铁轭是否冲孔，角部接缝形状（对接、搭接、多级搭接），铁心整体紧固结构等。

　　工艺加工：如冲剪加工的尺寸精度和毛刺大小、硅钢片在搬运和叠装过程中轻拿轻放以及叠装质量等。

　　应该注意，铁心的磁滞损耗和涡流损耗是由硅钢片厂决定的，而铁心附加损耗是由变压器制造厂决定的。因此，变压器制造厂应十分重视降低附加损耗。

　　3.9.4空载损耗的工程计算通过上面分析可见，对于某一给定的硅钢片而言，在一定频率下，每单位重的损耗主要取决于磁通密度，知道了铁心重量及磁通密度后，即可以算出变3.10铁心结构强度计算铁心本体以及与绕组组成的器身都必须形成一个坚强的整体结构才能承受在制造、运输和运行过程中可能承受的作用力，为此，必须分析计算铁心上各结构件的强度。

　　铁心结构件受到作用力可以分为三种：长期作用力，如心柱和铁轭的夹紧力，压缩绕组的反作用力。

　　较短时间的作用力，如起吊运输时的作用力。

　　瞬时作用力，如突发短路时的作用力。

　　考虑到各结构件受力状况不同，目前在结构件设计中选定的许用应力为：长期受力结构件，取=147MPa；瞬时受力的结构件，取=196MPa.在上述不同状况时，允许用的剪切应力为，取变压器铁心除心柱部分的紧固已广泛采用玻璃粘带绑扎之外，其他结构件仍大多由甲类钢材制成，这种材质的机械强度保证值为：应该承认，各种结构件受力状况十分复杂的，不可能作很的分析和计算。在工程上允许而且必须作适当的简化，但简化的分析和计算应抓住主要问题，且有理论根据，并应该经过实践的验证。

　　下面的一些分析和计算，主要是针对我国目前广泛采用的无孔绑扎、拉板的夹紧结构。

　　这种结构上下夹件靠拉板固定，夹件两端放置侧梁，铁轭的绑扎方式内侧采用半干性玻璃粘带制成的拉带绑，外侧绑扎借助于垫脚和上梁，铁心的夹紧结构就成为一个框架结构。

　　（待续）