如何降低变压器的能耗？

变压器的能量损失Δp主要包括铁损pFe和铜损pCu两个部分。即

所谓铁损（即铁芯损失）pFe是在交变磁通的作用下，变压器铁芯产生的磁滞和涡流所造成的能量损失。变压器的铁损可以通过空载试验来决定。空载时，变压器的输出功率P2=0，而空载电流与原线圈的电阻都很小，因而铜损也很小，故输入功率几乎全部是铁损。变压器技术数据表中的空载损耗即为变压器的铁损。另外，在电源频率和电压不变的情况下，变压器的铁损仅与磁通密度的极大值Bm有关，而几乎与负荷的大小无关。所以无论空载或满载，变压器的铁损近于不变。

变压器的铜损包括原绕组的铜耗pCu1和副绕组的铜耗pCu2，由于电阻的功率损耗等于电流的平方与电阻的乘积，即

式中：I1、I2分别为原、副线圈的电流；R1、R2分别为原、副线圈的电阻；W1、W2分别为原、副线圈的匝数；K为原、副线圈的匝数之比，或变压比；R'为折算到副边的等效电阻，即R'=R1/K2+R2，相当于用副线圈电流计算铜损时原线圈的全部电阻。

在变压器满载时，副边的额定电流为I2H，满载时铜损为pCuH，根据式（9-2）得满载时的等效电阻R'为：

将式（9-3）代入式（9-2）得任意负载时的铜损FCu为：

式中：β为负荷系数，β=I2/I2H。

变压器在满载下的铜损pCuH可以用短路实验测出，在变压器的技术数据表中的短路损耗即为变压器在满载时的铜损。

变压器输入功率P1与输出功率P2之差即为变压器的功率损耗。输入功率P1为：

变压器的输出功率P2为：

故变压器的功率损耗ΔP为：

若运行时间为t小时，则能量损耗为：

变压器的效率η变为：

另外，还有一种根据实际情况按能量来计算变压器效率的方法。通常采用1日或1年来计算它的能量效率，如变压器的年效率η年为：

式中：A1为一年内输入的有用能量；A2为一年内输出的有用能量。

【例9-1】某电灌站装机160kW，配套一台SJL-200/10型变压器，全年灌溉运行1000小时，粮食加工24kW，运行时间为3000h；照明14kW，运行时间1200h。若灌溉、加工和照明不同时运行，求变压器的能量损耗。若分别选用三台变压器，灌溉用SJL-200/10型，粮食加工用SJL1-30/10型，照明用SJL1-20/10型变压器，一年内可以节约能量损耗多少？节约电费多少？并进行经济效益分析。

【解】1.求灌溉、加工、照明共用一台SJL-200/10型变压器时一年内的能量损耗

（1）灌溉时的损耗。泵站的装机为P2=160kW，变压器的额定容量SH=200kV·A，功率因数取0.8，则灌溉时的负荷系数β=P2/SHcosφ2=160/（200×0.8）=1。(www.xing528.com)

查附表得知，SJL-200/10型变压器的铁损（即空载损耗）pFe=1.14kW，在额定容量下的铜损（即短路损耗）pcuH=4.5kW，故灌溉时的功率损耗为：

所以，运行1000h损耗电能为：

（2）加工时的损耗。加工装机P2=24kW，变压器的额定容量SH=200kV·A，功率因数取0.15，则加工时的负荷系数β=P2/SHcosφ2=24/（200×0.15）=0.8，故加工时的功率损耗：

所以运行3000h损耗电能为：

（3）照明时的损耗。照明的容量P2=14kW，变压器的容量仍为200kV·A，这时的功率因数取0.12，故负荷系数β=14/（200×0.12）=0.58，则照明时的功率损耗为：

运行1200h损耗能量为：

故灌溉、加工、照明共用一台SJL-200/10型变压器时，年损耗电能为：

2.灌溉、加工、照明各自配套合理的变压器的能量损耗

（1）灌溉时的损耗。灌溉时变压器为SJL-200/10型，能量损耗ΔA灌溉=5640kW·h。

（2）加工时的损耗。P2=24kW，SH=30kV·A，cosφ2取0.8，负荷系数β=P2/SHcosφ2=24/（30×0.8）=1。又由附表得SJL1-30/10型变压器的pFe=0.18kW，pCuH=0.83kW，故3000h的能量损耗为：

（3）照明时的损耗。P2=14kW，SH=20kV·A，cosφ2取0.75，负荷系数β=P2/SHcosφ2=14/（20×0.75）=0.95。又由附表得SJL1-20/10型变压器的pFe=0.135kW，pCuH=0.59kW，故1200h的能量损耗为：

灌溉、加工、照明各自配套变压器时总的能量损耗为：

3.由此可知，灌溉、加工、照明各自配套一台变压器比合用一台时节约能量

若电价以0.4元/（kW·h）计，则节约电费：ΔF=0.4×11436=4574.4（元）

4.经济效益分析

由附表查得SJL1-20/10型和SJL1-30/10型变压器的价格分别为1070元和1260元，此外还需要断路器、避雷器等设备，所需经费500元，故回收年限T为：

由此可见，灌溉、加工、照明各自配套变压器后，在0.62年内即可回收全部投资，所以，这一工程是有经济价值的。