変圧器の各種損失とインピーダンス電圧の計算方法

トランス損失計算式

(1) 有効電力損失: ΔP=Po+KT β2 Pk

(2) 無効電力損失: ΔQ=Qo+KT β2 Qk

(3) 総合電力損失: ΔPz=ΔP+KQΔQ

Qo≒Io%Sn、Qk≒Uk%Sn

ここで: Qo - 無負荷無効電力損失 (kvar)

Po——無負荷損失 (kW)

Pk——定格負荷損失（kW）

Sn - 変圧器定格容量 (kVA)

Uk%——短絡電圧パーセンテージ

β—負荷率、定格電流に対する負荷電流の比率。

KT――負荷変動損失係数

Qk——定格負荷磁束漏れ電力 (kvar)

KQ - 反応経済的等価物 (kW/kvar)

上式の計算における各パラメータの選択条件：

(1) KT=1.05;

(2) システムの最小負荷を都市電力網および産業企業電力網の 6kV~10kV 降圧変圧器に適用すると、その無効電力等価 KQ=0.1kW/kvar;

(3) 農業用変圧器の場合、変圧器の平均負荷率は β=20% です。工業企業の場合、3 シフトが実施され、β=75% が望ましい。

(4) 変圧器の運転時間 T = 8760h、最大負荷損失時間: t = 5500h;

(5) 変圧器の無負荷損失 Po、定格負荷損失 Pk、Io%、Uk%、製品の工場情報を参照してください。

トランス損失の特徴

Po - 無負荷損失、主にヒステリシス損失と渦電流損失を含む鉄損。

ヒステリシス損失は周波数に比例します。最大磁束密度のヒステリシス係数のべき乗に比例します。

渦電流損は、周波数、最大磁束密度、珪素鋼板の板厚の積に比例します。

Pc - 負荷損失、主に負荷電流が巻線を通過する際の抵抗の損失で、一般に銅損と呼ばれます。そのサイズは負荷電流によって変化し、負荷電流の 2 乗に比例します。 （標準コイル温度の換算値で表します）。

負荷損失はトランスの温度にも影響されます。同時に、負荷電流による漏れ磁束により、巻線に渦電流損失が発生し、巻線の外側の金属部分に浮遊損失が発生します。

トランスの全損失 ΔP=Po+Pc

トランス損失率＝Pc/Po

変圧器の効率 = Pz/(Pz+ΔP)、パーセンテージで表されます。ここで、Pz はトランスの二次側の出力電力です。

変動損失電力の計算

トランスの電力損失は、鉄損と銅損の 2 つの部分で構成されます。鉄損は稼働時間に関係し、銅損は負荷に関係します。したがって、電力損失は別途計算する必要があります。

1. 鉄損電力の計算: 異なるモデルと容量の鉄損電力、計算式: 鉄損電力 (kWh) = 無負荷損失 (kW) × 電力供給時間 (時間)

配電用変圧器の無負荷損失（鉄損）は別表で確認でき、給電時間は変圧器の実稼働時間であり、以下の原則に従って決定されます。

(1) 連続電力供給のユーザーの場合、1 か月は 720 時間として計算されます。

(2) 電力網の理由、断続的な電力供給または制限された電力供給のために、計算はユーザーへの変電所の実際の電力供給時間に基づいており、計算が困難であるとは見なされず、それでも計算されなければならない月間運用ベース。鉄損を計算するときは、この時間を差し引く必要があります。

(3) 変圧器の低圧側に統合時計を装備しているユーザーは、統合時計の累積電力供給時間によって計算されます。

2. 銅損電力量の計算：負荷率40％以下の場合、月間使用電力量（電力量計の読み値による）の2％として課金されます。計算式は 銅損電力量（kWh）＝月間電力消費量（kWh）×2％

銅損は負荷電流（電力）に関係するため、配電用変圧器の月平均負荷率が40％を超える場合、月間消費電力量の3％で銅損電力を充電する必要があります。負荷率40％時の月間消費電力量は別表よりご確認いただけます。負荷率を計算する式は、負荷率 = コピー パワー/S です。 T． Cos￠

式中：S - 配電変圧器の定格容量（kVA）。 T - 月全体の暦時間。720 時間かかります。 COS￠ - 力率、0.80 を取る。

電源トランスの変動損失は、銅損と鉄損に分けられます。銅損は一般的に0.5%です。鉄損は一般的に5~7%です。乾式変圧器は油浸式変圧器に比べて変動損失が小さい。総損失：0.5+6=6.5 計算方法：1000KVA×6.5%=65KVA

65KVA × 24 時間 × 365 日 = 569400KWT (度)

変圧器の銘板には特定のデータがあります。

変圧器の無負荷損失

無負荷損失とは、変圧器の二次側が開回路であり、一次側の正弦波電圧が定格電圧に等しい場合に、変圧器によって吸収される電力を指します。一般的には定格周波数と定格電圧だけが注目され、取出し電圧や電圧波形、測定系の精度、試験器や試験装置などは注目されないことがあります。損失の計算値、基準値、測定値、保証値がまた混同されます。

一次側に電圧を加えてタップがある場合、変圧器が定磁束電圧制御の場合、印加電圧は電源に対応するタップ位置のタップ電圧となります。可変磁束電圧制御の場合、無負荷損失がタップ位置ごとに異なるため、技術要件に従って正しいタップ位置を選択し、指定された定格電圧を印加する必要があります。電圧調整、一次側は常に各タップ位置に電圧を印加します。

一般に、印加電圧の波形はほぼ正弦波である必要があります。そこで、電圧波形に含まれる高調波成分をハーモニックアナライザーで測定する方法と、電圧を平均電圧計で測定する簡易な方法ですが、目盛は実効値電圧計で比較する方法があります。実効値電圧計の読みで、2つの差が3％を超える場合、電圧波形が正弦波ではないことを意味し、測定された無負荷損失は新しい規格の要件に従って無効になるはずです。

測定システムについては、適切なテストラインを選択し、適切なテスト機器と機器を選択する必要があります。透磁性材料の開発により、1 キログラムあたりの消費電力が大幅に削減されました。製造業者は、高品質で高透磁率の方向性ケイ素鋼板またはアモルファス合金を透磁性材料として使用しています。縫い目やフルスロープには穴がなく、製法には鉄のヨークを重ねない技術が採用されています。メーカー各社は低損失トランスの開発を進めており、特に無負荷損失を大幅に低減しています。したがって、測定システムには新しい要件が課せられます。容量は変わらず、無負荷損失が減少するということは、無負荷時の変圧器の力率が低下することを意味します。力率が小さいため、メーカーは測定システムを変更および変換する必要があります。測定には 3 電力計法を使用し、0.05 ～ 0.1 級の変圧器を選択し、力率の低い電力計を選択することをお勧めします。この方法でのみ、測定精度が保証されます。力率が 0.01 の場合、トランスの位相差は、位相差が 1 分で 2.9% の電力誤差を引き起こします。したがって、実際の測定では、電流トランスと電圧トランスの電流比と電圧比を正しく選択する必要があります。実際の電流が変流器に接続された電流よりもはるかに小さい場合、変流器の位相差と電流誤差が大きくなり、実際の測定結果の誤差が大きくなります。したがって、トランスによって引き出される電流は、変流器の定格値に近くなければなりません。現在。

また、設計にあたっては、所定の手順に従い、選定した珪素鋼板の単位損失と工程係数を参照して算出した無負荷損失を一般に計算値と呼んでいます。この値は、規格で定められた基準値、または契約で定められた基準値または保証値と比較する必要があります。計算値は基準値または保証値未満でなければならず、特にバッチ生産された変圧器では計算の余地がありません。また、算出された値はデザイナーまたはデザイン部門のみに有効であり、法的な効力はありません。計算値から製品の損失レベルを判断することはできません。規格で定められた基準値または契約で定められた保証値は法的に有効です。規格値に許容偏差を加えたもの、または保証値（保証値は規格値に許容偏差を加えた値）を超える製品は不適合品となります。損失評価制度がある場合は、一般的に契約書に指摘され、特に輸出品の場合、損失額が規定値を超えると罰金が科せられ、無負荷損失のペナルティが最も高くなります。ヨーロッパ諸国の損失評価値については、1994年発行の「Transformer」誌第11号をご参照ください。キロワットあたりの罰金で数千ドル。これは法的効果であり、経済的利益に直結します。

測定値の概念も正しく理解する必要があり、相互計器の読み（または電力変換器の読み）または測定値を定格状態に変換する必要があり、十分な精度が必要です。無負荷損失の測定値については、主に電源の電圧波形が正弦波であるべきであり、平均電圧計の読みと実効値電圧の読みの差は3％未満です。

無負荷損失、負荷損失、インピーダンス電圧の計算

無負荷損失：変圧器の二次巻線が開放され、一次巻線に定格周波数の正弦波定格電圧が印加されている場合、消費される有効電力は無負荷損失と呼ばれます。アルゴリズムは次のとおりです。 無負荷損失 = 無負荷損失プロセス係数 × 単位損失 × コア

負荷損失：トランスの二次巻線を短絡した状態（定常状態）で、一次巻線に定格電流を流したときに消費される有効電力を負荷損失といいます。

アルゴリズムは次のとおりです。負荷損失 = 巻線の最大ペアの抵抗損失 + 追加損失

付加損失＝巻線渦電流損失＋平行線の循環損失＋迷走損失＋鉛損

インピーダンス電圧：変圧器の二次巻線が短絡（定常状態）のとき、一次巻線に定格電流が流れることによりかかる電圧をインピーダンス電圧Uzといいます。 Uz は通常、定格電圧のパーセンテージで表されます。つまり、uz=(Uz/U1n)*100% です。

ターンポテンシャル: u=4.44*f*B*At,V

その中で： B - 鉄心の磁気密度、TAt - 鉄心の有効断面積、平方メートル

これは、トランスの設計計算で一般的に使用される式に変換できます。

f=50Hzの場合: u=B*At/450*10^5, V

f=60Hzの場合: u=B*At/375*10^5, V

相電圧と巻数がすでにわかっている場合、巻数ポテンシャルは相電圧を巻数で割ることによって計算されます。

無負荷損失には、鉄心のヒステリシスと渦電流損失、および一次コイル抵抗での無負荷電流の損失が含まれます。前者を鉄損、後者を銅損といいます。無負荷電流は非常に小さいので後者は無視できるので、無負荷損失は基本的に鉄損です。

変圧器の無負荷損失や鉄損に影響を与える要因は数多くあり、数式で表されます。式中、Pn、Pw はヒステリシス損、渦電流損は kn、kw は定数

f - 変圧器の印加電圧の周波数ヘルツ

Bm——鉄心の最大磁束密度Wei/m2

n——スタインメッツ定数。一般的な珪素鋼板の場合、Bm=(1.0～1.6)Wei/m2のとき、n≒2。現在使用している方向性珪素鋼板の場合、2.5～3とします。 5.

変圧器の理論解析によると、一次誘導電位を E1 (ボルト) とすると、 E1=KfBm (2)

K は比例定数であり、一次巻線の数と鉄心の断面積によって決定されるため、鉄損は次のようになります。

一次漏れインピーダンスの電圧降下は非常に小さいため、無視すると、

E1=U1(4)

トランスの無負荷鉄損は印加電圧と大きな関係があることがわかります。電圧Vが一定値であれば変圧器の無負荷鉄損は変化せず(fが変化しないため)、通常の動作ではU1=U1Nとなるため、無負荷損は定損とも呼ばれます。電圧が変動すると、無負荷損失が変動します。トランスの鉄損は、コアの材質や製造工程に関係するもので、負荷とは関係ありません。

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