如何降低变压器空载损耗？
空载损耗是指变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率正弦波形的额定电压时消耗的有功功率。空载损失不变。与通过的电流无关，但与元件承受的电压有关。影响变压器空载性能的因素很多，如硅钢片的材料性能、加工工艺和设备、铁芯的结构形式等。
引文作者:上海盖能电气市场部（专注干式变压器30年）电话：189 1886 3098（微信同号）
空载损耗是指变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率正弦波形的额定电压时消耗的有功功率。空载损失不变。与通过的电流无关，但与元件承受的电压有关。影响变压器空载性能的因素很多，如硅钢片的材料性能、加工工艺和设备、铁芯的结构形式等。
为了减少变压器的空载损耗，有必要了解空载损耗的组成和各部分的影响因素。针对这些因素，采取一些可行的方法来减少空载损失。变压器的空载损耗主要由铁芯片中的磁滞损耗、涡流损耗和附加损耗组成。
1.磁滞损失
由于铁芯受交变电流周期性变化的影响，铁磁材料偶极子的排列也随着周期性变化而产生磁滞，导致铁芯交变磁化的功率损失，通常称为磁滞损失。
2.涡流损耗
当通过铁芯的磁通量发生变化时，铁芯中会产生涡流，其环流在垂直于磁通向量的平面上。涡流产生的磁化力总是试图阻止原磁化力的变化，从而产生涡流损失。
3.铁芯附加损耗
铁芯的附加损耗主要由以下因素决定：
(1)材料特性。如硅钢片的方向特性、加工劣化特性、绝缘膜特性等。
(2)设计结构。如铁芯接缝形式、铁芯叠积方式、铁芯搭接宽度等。
(3)工艺加工。例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，叠装质量等。
变压器降低空载损耗的方法
通过对空载损耗的分析，铁芯的磁滞损耗和涡流损耗主要由硅钢片制造商决定，附加损耗由变压器制造商决定。铁芯磁通密度是影响变压器铁芯空载损耗的重要参数。因此，为了减少空载损耗，在铁芯有效截面不变的前提下，铁芯各部分的磁通密度分布必须均匀，铁芯拐角处的局部磁通密度必须降低。
1.交错接缝改为三阶接缝
由于变压器铁芯硅钢片接缝之间存在间隙，磁通过接缝处的磁阻突然增大，磁通不得不绕过接缝间隙，通过片间进入相邻叠片，从而增加局部磁路，增加片间的磁阻，增加相邻叠片的局部磁密度，增加空载损耗和励磁容量。
变压器铁芯接缝级数越多，接缝区域的局部损耗越低，但局部损耗的减少幅度越小，随着接缝级数的增加，铁芯叠片的种数、硅钢片剪切和铁芯叠加过程中铁芯叠加过程的难度会增加。
实际上，考虑到等级的增加，硅钢片的剪切和铁芯的叠加时间相应增加，叠加工艺变差。考虑到如果采用三级接缝，选择合适的片状，芯柱只增加一个片状，工艺复杂度略有增加，磁性能明显提高。铁芯三级接缝由三种类型的叠片轮流叠加。根据冶金电修企业的工艺水平和接缝处磁性能数据，采用三级接缝是改善交错接缝铁芯的理想选择。
以S9-800/10和S9-1000/10电力变压器为例，同一变压器采用相同的设计方案、结构和材料，铁芯采用不同的搭接方式，其中800kVA4采用三级接缝，1000kVA2采用三级接缝。
通过测试数据可以得出结论，在铁芯柱截面不变的情况下，三级接缝的空载损耗平均比交错接缝减少7%~8%左右。三级接缝只是芯柱的一种片状，硅钢片的剪切和铁芯的叠加时间略有增加，但效果显著。
2.降低铁芯搭接宽度和空载损耗
在铁芯叠片的拐角处，芯片与横轭接缝区的搭接宽度对变压器的空载性能有一定的影响。搭接面积大，磁通过面积相应增加，导致空载损耗增加。根据铁芯模型试验，搭接面积每增加1%，45°接缝的空载损耗将增加0.3%。为了减少空载损耗，必须在满足机械强度的前提下，选择空载损耗和机械强度是最佳的搭接面积。
改变铁芯叠片的塔接面积，减小铁芯中部分三角孔的大小，降低三角孔的局部磁通密度，减少变压器的空载损失。本公司配电变压器原铁芯片出角为10mm，现已改为5mm，达到一定的降耗效果。铁芯叠片的出角由10毫米改为5毫米，增加了铁芯拐角三角空穴的截面积，必然会降低三角空穴的局部磁通密度。
合理选择铁芯片宽度，减少铁芯角重，减少铁芯材料，减少空载损耗。
铁芯的空载损耗与铁芯的单位铁损耗和铁芯的重量有关，铁芯的角重是铁芯重量的一部分，因此铁芯的角重不仅影响变压器的成本，而且直接影响变压器的空载损耗。
探讨铁芯片宽度选择和铁芯角重变化规律的前提是：
铁芯的等级必须相等。
铁芯直径为D，铁芯主级片宽按D减5mm或10mm选择片形组合。铁芯的铁芯直径由不同级别的片宽和叠厚组成，两个铁芯的最大差值控制在+0.3mm以下，即绕组套装不能因为铁芯直径超差而受到影响。
理论上，不同片形铁芯的有效截面积相等。
这样做的目的是确保选择相同的磁通密度，从而获得相同的单位铁损伤。
铁芯柱截面的片宽和叠厚必须与铁芯轭截面一致。
在设计过程中，在确定合适的铁芯直径后，选择主铁芯的片宽时，建议选择片宽D减10mm的效果优于D减5mm。其优点是：
各级片宽逐级递减；
在保证铁芯有效截面积相等的情况下，减少了铁芯的角重；
铁芯高度降低10mm，油箱整体高度降低10mm，变压器材料也节省。
铁芯采用多级接头，可以减少变压器铁芯的空载损耗，根据实际生产情况采用接头级数。考虑到变压器片型、工时和性能，一般采用三级接头。
减少铁芯搭接面积，可减少铁芯空载损耗。搭接面积的大小可根据产品结构确定。
合理选择铁芯片宽度，减少铁芯角重，减少铁芯材料，减少空载损耗。铁芯直径确定后，主级片宽比直径小10mm的效果优于比直径小5mm的效果。
除上述三个方面外，在铁芯的生产过程中，铁芯片的毛刺大小、起重过程中硅钢片的弯曲程度、碰撞程度、铁芯片的夹紧程度都会影响变压器的空载损失，这些情况不容忽视。
