电力变压器设计计算方法

‘壹’ 变压器容量计算公式

变压器的容量计算公式：β=S/Se 式中

S：计算负荷容量(kVA)，Se：变压器容量kVA。

β：负荷率（通常取80％～90％)。

在变压器铭牌上规定的容量就是额定容量，它是指分接开关位于主分接，是额定满载电压、额定电流与相应的相系数的乘积。对三相变压器而言，额定总容量容量等于=3×额定相电压×相电流，额定容量一般以kVA或MVA表示。

(1)电力变压器设计计算方法扩展阅读

变压器的发展历史：

法拉第在1831年8月29日发明了一个“电感环”，称为“法拉第感应线圈”，实际上是世界上第一只变压器雏形。但法拉第只是用它来示范电磁感应原理，并没有考虑过它可以有实际的用途。

1881年，路森·戈拉尔（Lucien Gaulard）和约翰·狄克逊·吉布斯（John Dixon Gibbs）在伦敦展示一种称为“二次手发电机”的设备，然后把这项技术卖给了美国西屋公司， 这可能是第一个实用的电力变压器，但并不是最早的变压器。

1884年，路森·戈拉尔和约翰·狄克逊·吉布斯在采用电力照明的意大利都灵市展示了他们的设备。早期变压器采用直线型铁心，后来被更有效的环形铁心取代。

‘贰’ 电力变压器容量的计算方法

• 变压器容量选择的计算，按照常规的计算方法；是小区住宅用户的设计总容量，就是一户一户的容量的总和，又因为住宅用电是单相，我们需要将这个数转换成三相四线用电，那么，相电流跟线电流的关系就是根号3的问题，也就是就这个单相功率的总和除于1.732，变换为三相四线的功率，比如现在有一个小区，200户住宅，每户6-8KW用电量，一户一户的总和是1400÷1.732 ≈ 808KW，这个数是小区所有电器同时使用时的最大功率，那么，实际使用时，这种情况是不会发生的，那么，就产生了一个叫同时用电率，一般选择70-80%，这是根据小区的用户结构特征，决定的。但是，根据变压器的经济运行值为75%，那么，我们可以将这二个值抵消，就按照这个功率求变压器的容量，那么，这个变压器的容量就是合计的总功率1400÷1.732≈808KW,根据居民用电的情况，功率因数现在0.85-0.9，视在功率Sp = P÷0.85 = 808/0.85 ≈951KVA 。还可以怎么计算，先把总1400功率分成三条线的使用功率，就是单相功率，1400÷3=467KW,然后，把这个单相用电转换成三相用电，467×1.732 ≈ 808KW, 再除于功率因数0.85也 ≈ 951KVA。
  按照这个数据套变压器的标准容量， 建议选择二台变压器,总容量为945KVA，一台630KVA的，另一台315KVA的，在实际施工过程中还可以分批投入使用，如果考虑到今后的发展，也可以选择二台500KVA的变压器，或者直接选择一台1000KVA。
  10KV/0.4KV的电压，1KVA变压器容量，额定输入输出电流如何计算；
  我们知道变压器的功率KVA是表示视在功率，计算三相交流电流时无需再计算功率因数，因此，Sp=√3×U×I 那么，I低=Sp/√3/0.4=1/0.6928≈1.4434 也就是说1KVA变压器容量的额定输出电流为1.4434A，根据变压器的有效率，和能耗比的不同而选择大概范围。高压10KV输入到变压器的满载时的额定电流大约为；I 高=Sp/√3/10=1/17.32≈0.057737 也就是说1KVA容量的变压器高压额定输入电流为0.05774A。

‘叁’ 变压器设计的计算步骤和公式是什么，最好做个实例

以下是设计单相变压器的计算公式：
1、Ps=V2I2+V3I3......(瓦)
式中Ps:输出总视在功率（VA）
V2V3：二次侧各绕组电压有效值（V）
I2I3：二次侧各绕组电流有效值（A）
2、Ps1=Ps/η（瓦）
式中Ps1:输入总视在功率（VA）
η:变压器的效率，η总是小于1，对于功率为1KW以下的变压器η=0.8～0.9
I1=Ps1/V1×(1.11.～2)(A)
式中I1：输入电流(A)
V1：一次输入电压有效值（V）
(1.1～1.2):空载励磁电流大小的经验系数
3、S=KO×根号Ps(CM²)
式中S：铁芯截面积(CM²)
Ps:输出功率（W）
KO:经验系数、参看下表：
Ps（W） 0～10 10～ 50 50～ 500 500～1000 1000以上
KO 2 2～1.75 1.5～1.4 1.4～1.2 1
S=a×b(CM²)
b′=b÷0.9
4、计算每个绕组的匝数：绕组感应电动势有效值
E=4.44fwBmS×10ˉ4次方（V）
设WO表示变压器每感应1伏电动势所需绕的匝数，即WO=W/E=10(4次方)/4.44FBmS(匝/V)
不同硅钢片所允许的Bm值也不同，冷扎硅钢片D310取1.2～1.4特，热扎的硅钢片D41、D42取1～1.2特D43取1.1～1.2特。一般电机用热轧硅钢片D21、D22取0.5～0.7特。如硅钢片薄而脆Bm可取大些，厚而软的Bm可取小些。一般Bm可取在1.7～1特之间。由于一般工频f=50Hz，于是上式可以改为WO=45/BmS(匝/V)根据计算所得WO值×每绕组的电压，就可以算得每个绕组的匝数（W）
W1=V1WO、W2=V2WO.......以此类推，其中二次侧的绕组应增加5%的匝数，以便补偿负载时的电压降。
5、计算绕组的导线直径D,先选取电流密度J,求出各绕组导线的截面积
St=I/j(mm²)
式中St：导线截面积(mm²)
I:变压器各绕组电流的有效值（A）
J:电流密度（A/mm²）
上式中电流密度以便选用J=2～3安/mm²,变压器短时工作时可以取J=4～5A/mm²。如果取J=2.5安/mm²时，则D=0.715根号I(mm)
6、核算根据选定窗高H计算绕组每层可绕的匝数nj
nj=0.9[H－（2～4）]／a′
式中nj：绕组每层可绕的匝数
0.9：系数
H:铁芯窗口高度
a′：绝缘导线外径

‘肆’ 变压器计算公式

计算变压器的功率：

变压器功率 = 输出电压 X 输出电流

单相变压器功率由用电总功率*120%获得（效率按80%计算）。

三相变压器功率计算如下（以相电压220V，线电压380V为例）：

1、三相额定功率=1.732*额定电流*额定线电压（380V）=3*额定电流*额定相电压（220V）。

2、三相功率不同，按最大功率的一相乘3计算，如，A相9KW，B相10KW，C相11KW，P=3*11=33KW。

3、变压器功率因素一般为0.8（也有0.7的），则，上例中，变压器总功率=33/0.8=41.25KW。

上式中，U、I分别为正弦交流电的有效值，φ为电压与电流信号的相位差。

对于纯电阻电路，如电阻丝、灯泡等，φ=0，P=UI，根据欧姆定律，下述公式成立：

P=I2R=U2/R。

参考资料来源：网络-功率

参考资料来源：网络-变压器

‘伍’ 变压器容量计算公式是什么

变压器的容量计算公式：β=S/Se 式中

S：计算负荷容量(kVA)，Se：变压器容量kVA。

β：负荷率（通常取80％～90％)。

在变压器铭牌上规定的容量就是额定容量，它是指分接开关位于主分接，是额定满载电压、额定电流与相应的相系数的乘积。对三相变压器而言，额定总容量容量等于=3×额定相电压×相电流，额定容量一般以kVA或MVA表示。

(5)电力变压器设计计算方法扩展阅读：

在规定的整个正常使用寿命期间，如30年，所能连续输出最大容量。而实际输出容量为有负载时的电压（感性负载时，负载时电压小于额定空载电压）、额定电流与相应系数的乘积。

铁心的作用是加强两个线圈间的磁耦合。为了减少铁内涡流和磁滞损耗，铁心由涂漆的硅钢片叠压而成;两个线圈之间没有电的联系，线圈由绝缘铜线（或铝线）绕成。一个线圈接交流电源称为初级线圈（或原线圈），另一个线圈接用电器称为次级线圈（或副线圈）。

实际的变压器是很复杂的，不可避免地存在铜损（线圈电阻发热）、铁损（铁心发热）和漏磁（经空气闭合的磁感应线）等，为了简化讨论这里只介绍理想变压器。

理想变压器成立的条件是：忽略漏磁通，忽略原、副线圈的电阻，忽略铁心的损耗，忽略空载电流（副线圈开路原线圈线圈中的电流）。例如电力变压器在满载运行时（副线圈输出额定功率）即接近理想变压器情况。

‘陆’ 变压器容量的计算公式

U2nI2In(VA)P1=P2/η(VA)

式中:

P2变压器次级功率计算值.

P1变压器的低级功率计算值.

U2I和U2II

.变压器次级各绕组电压(V),其值由负载决定.

I2I和I2II

.变压器次级各绕组电流(A),其值由负载决定.

η为效率

变压器容量1KVA以下的变压器容量小,效率较低,一般可取η=0.8到0.9,对于变压器容量在100VA以下的,η选小值;变压器容量在100VA到1000VA者选大值.硅钢片质量差的η可选0.7.

I1=P1/U1(1.1到1.2)(A)

式中:

U1为低级电压(V)

1.1到1.2为考虑到空载激磁电流的经验系数.

变压器容量计算出来后就可以计算硅钢片铁芯的截面积S等其他参数.

变压器容量的选择

变压器容量的选择，要根据它所带设备的计算负荷，还有所带负荷的种类和特点来确定。首先要准确求计算负荷，计算负荷是供电设计计算的基本依据。确定计算负荷目前最常用的一种方法是需要系数法，按需要系数法确定三相用电设备组计算负荷的基本公式为：

电力变压器的选择取决于计算负荷，而计算负荷又与系统中的负荷大小和负荷特性以及系统中的功率补偿装置有关。了解了这两点，可以根据实际情况灵活选择变压器的容量，电力变压器在运行中，其负荷总是变化的，在必要时允许过负荷运行，但是，对室内变压器，过负荷不得超过20%；对室外变压器，过负荷不得超过30%。

‘柒’ 电源变压器绕制的基本计算方法

简易算法：S 电源变压器矽钢片横截面积。所谓横截面积，不论是E形壳式结构，或是E形芯式结构（包括C形结构），均是指绕组所包裹的那段芯柱的横断面（矩形）面积。

通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组，自耦变压器的其余部分称为串联绕组，同容量的自耦变压器与普通变压器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且变压器容量越大。

电压越高。这个优点就越加突出。因此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的增大，自藕变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用。

工作原理：

1、是输出和输入共用一组线圈的特殊变压器.升压和降压用不同的抽头来实现.比共用线圈少的部分抽头电压就降低.比共用线圈多的部分抽头电压就升高.

2、其实原理和普通变压器一样的，只不过他的原线圈就是它的副线圈```一般的变压器是左边一个原线圈通过电磁感应，使右边的副线圈产生电压，自耦变压器是自己影响自己。

3、自耦变压器是只有一个绕组的变压器，当作为降压变压器使用时，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组；当作为升压变压器使用时，外施电压只加在绕组的—部分线匝上。

‘捌’ 怎么算变压器的空载电流，需要公式

算法如下：

空载损耗=空载损耗工艺系数×单位损耗×铁心重量。

负载损耗：当变压器二次绕组短路（稳态），一次绕组流通额定电流时所消耗的有功功率称为负载损耗。算法如下：

负载损耗=最大的一对绕组的电阻损耗+附加损耗。

附加损耗=绕组涡流损耗+并绕导线的环流损耗+杂散损耗+引线损耗。

阻抗电压：当变压器二次绕组短路（稳态），一次绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压Uz通常Uz以额定电压的百分数表示，即uz=(Uz/U1n)*100%。

(8)电力变压器设计计算方法扩展阅读：

在变压器的四大指标里，叫做空载电流，为一次侧额定电流的百分数，由变压器国家标准规定的数值（比如S9-500/10的变压器，空载电流标准为1%）。

1、在变压器设计计算时，要进行校算。

2、空载电流与变压器的铁芯材料品质有关，与变压器的容量、损耗有关。

3、空载电流，分两个部分计算。一个是有功分量，一个是无功分量。分别计算，然后进行向量和的幅值计算（有功的平方加无功的平方，然后开平方）。

4、有功分量与空载损耗与变压器容量有关。

5、无功分量与一定磁密下的硅钢片励磁功率、单位励磁功率、铁芯重、接缝数、铁芯截面积、变压器容量等有关。

变压器空载损耗计算方法是空载损耗包括铁芯中磁滞和涡流损耗及空载电流在初级线圈电阻上的损耗，前者称为铁损后者称为铜损。由于空载电流很小，后者可以略去不计，因此，空载损耗基本上就是铁损。

空载损耗：当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，所消耗的有功功率称空载损耗。

‘玖’ 变压器功率计算公式

计算变压器的功率：

变压器功率 = 输出电压 X 输出电流

单相变压器功率由用电总功率*120%获得（效率按80%计算）。

三相变压器功率计算如下（以相电压220V，线电压380V为例）：

1、三相额定功率=1.732*额定电流*额定线电压（380V）=3*额定电流*额定相电压（220V）。

2、三相功率不同，按最大功率的一相乘3计算，如，A相9KW，B相10KW，C相11KW，P=3*11=33KW。

3、变压器功率因素一般为0.8（也有0.7的），则，上例中，变压器总功率=33/0.8=41.25KW。

上式中，U、I分别为正弦交流电的有效值，φ为电压与电流信号的相位差。

对于纯电阻电路，如电阻丝、灯泡等，φ=0，P=UI，根据欧姆定律，下述公式成立：

P=I2R=U2/R。

参考资料来源：网络-功率

参考资料来源：网络-变压器

‘拾’ 怎样计算变压器的容量

额定容量等于=3×额定相电压×相电流

举例来说：选800KVA变压器 ，就是800*0.8是你的KW数。变压器最好的运行状态是；变压器额定容量的65-75%。那就是800*0.8*07就是你要的变压器容量。（你的624KW正常值应该要乘0.75的运行系数；就是624*0.75）。

在变压器铭牌上规定的容量就是额定容量，它是指分接开关位于主分接，是额定空载电压、额定电流与相应的相系数的乘积。对三相变压器而言，额定容量等于=3×额定相电压×相电流，额定容量一般以kVA或MVA表示。

若用有功功率选变压器，感性负载的视在功率要大于电力变压器容量，负载电流要超过变压器的允许值，所以，感性负载必须用视在功率选变压器。如果变压器所带负荷全部是电阻负载，其总功率可等于变压器的KVA值。

(10)电力变压器设计计算方法扩展阅读：

对三相变压器而言，额定总容量容量等于=3×额定相电压×相电流，额定容量一般以kVA或MVA表示。用VA或KVA来计算更准确。而W或KW则是我们平时习惯的叫法，书面正规。

计算负载的每相最大功率：

将A相、B相、C相每相负载功率独立相加，如A相负载总功率10KW，B相负载总功率9KW，C相负载总功率11KW，取最大值11KW。

例如：C相负载总功率=（电脑300WX10台）+（空调2KWX4台）=11KW

计算三相总功率：

11KWX3相=33KW（变压器三相总功率）三相总功率/0.8，这是最重要的步骤，目前市场上销售的变压器90%以上功率因素只有0.8，所以需要除以0.8的功率因素。

33KW/0.8=41.25KW（变压器总功率）变压器总功率/0.85，根据《电力工程设计手册》，变压器容量应根据计算负荷选择，对平稳负荷供电的单台变压器，负荷率一般取85％左右。

41.25KW/0.85=48.529KW（需要购买的变压器功率），那么在购买时选择50KVA的变压器就可以了。