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电气与工程计算器

变压器效率计算器 — 负载、铁损与铜损

根据额定 kVA、功率因数、铁损和满载铜损计算变压器部分负载效率,并给出最高效率负载点及 25–100% 工况对比。

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计算结果

96.67% 效率

输出功率:67.5 kW

负载率 75% 时的铜损:1.125 kW

铁损:1.2 kW

总损耗:2.325 kW

输入功率:69.825 kW

计算所得最高效率点:额定负载的 77.46%(在所输入功率因数下为 69.71 kW),η ≈ 96.672%。

方案对比——负载率 25%:效率 94.439%,损耗 1.325 kW | 负载率 50%:效率 96.36%,损耗 1.7 kW | 负载率 75%:效率 96.67%,损耗 2.325 kW | 负载率 100%:效率 96.567%,损耗 3.2 kW

模型边界:铁损/空载损耗在额定电压和频率下视为恒定,负载损耗与电流平方成正比。工程决策请以型式试验报告或制造商提供的损耗数据为准。

查看计算过程
  1. 1. 负载率 x = 75 ÷ 100 = 0.75。
  2. 2. 输出 = 100 kVA × 0.75 × 功率因数 0.9 = 67.5 kW。
  3. 3. 铜损 = 2 kW × 0.75² = 1.125 kW。
  4. 4. η = 67.5 ÷ (67.5 + 1.2 + 1.125) × 100 = 96.6702%.
  5. 5. xₘₐₓ = √(1,200 ÷ 2,000) = 0.7746 (77.46%).
更多操作

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计算过程,无隐藏假设

根据损耗数据计算变压器运行效率,而不是假设铭牌效率。结果将固定铁损与随负载变化的铜损分开,给出理论最高效率对应的损耗平衡点,并对常见负载工况进行比较。

如何使用此计算器

1

输入变压器额定视在功率(kVA)。

2

输入当前负载占额定 kVA 的百分比以及负载功率因数。

3

根据可靠的试验或制造商数据,输入空载/铁损和满载铜损/负载损耗。

4

查看运行效率、输出功率、输入功率及各项损耗。

5

将计算得到的最高效率负载与变压器铭牌范围进行比较;理论值超过 100% 并不意味着可以让变压器过载运行。

常见使用场景

  • •在实测负载点核算预期效率。
  • •使用相同损耗数据比较 25%、50%、75% 和 100% 负载。
  • •查找模型中铜损等于铁损时的负载率。
  • •说明轻载配电变压器为何仍会消耗可观的空载电能。

示例:100 kVA 变压器 75% 负载

对于 100 kVA、负载 75%、功率因数 0.9 的变压器,铁损 1.2 kW、满载铜损 2.0 kW:输出功率 = 67.5 kW,铜损 = 1.125 kW,总损耗 = 2.325 kW,效率 ≈ 96.67%。损耗平衡点为 √(1200/2000) ≈ 77.46% 负载。

结果未作出的假设

  • •该稳态模型假设铁损/空载损耗在额定电压和频率下保持恒定,并按负载电流的平方换算满载铜损/负载损耗。
  • •请使用制造商或试验证书提供的损耗数据。不能依据本规划计算推断设备合规性、保证效率或温升。
  • •谐波、绕组温度、杂散负载损耗特性、电压/频率波动、分接头位置及冷却状态都可能改变实际损耗。
  • •当铁损超过满载铜损时,计算得到的损耗平衡点可能超过 100% 额定负载;这只是数学诊断结果,绝不是允许设备过载的依据。
  • •全日能效需要按时间加权的负载曲线,属于与本瞬时运行点效率不同的独立计算。

常见问题

部分负载下变压器效率如何计算?+

输出功率 = 额定 kVA × 负载率 × 功率因数。本模型中铁损保持恒定,满载铜损则乘以负载率的平方。效率等于输出功率除以输出功率与上述损耗之和。

为什么铜损使用负载率的平方?+

绕组的 I²R 损耗近似与电流的平方成正比。在电压和变比固定的情况下,电流随负载率变化,因此规划模型采用 x² 乘以满载铜损。

变压器何时效率最高?+

在标准的铁损恒定、负载损耗为 I²R 的模型中,效率最高点出现在铜损等于铁损处,即 xmax = √(Pcore/Pcu,FL)。

最高效率是否总是低于满载?+

不一定。对于特殊的损耗比,数学上的平衡点可能超过额定负载。MAXScanner 会报告这一情况,但不建议超过铭牌额定值运行。

这与全日效率是同一回事吗?+

不是。全日效率比较的是一个工况周期内的输出电能与输入电能,包括低负载或空载带电时段中的铁损。

本工具能否证明变压器符合能效法规?+

不能。合规性取决于适用标准、规定的试验方法、温度修正以及经认证的数据。本工具是工程规划计算器。

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