关于变压器的额定值,我们常听到诸如VA值、单相/三相(电源或配电变压器)、升压/降压、连接方式等概念。简而言之,变压器存在两种主要的损耗。
第一种损耗是铜损。
第二种损耗是铁损或绝缘损失。
铜损(I²R)取决于流经变压器绕组的电流强度,而铁损或磁芯损耗、绝缘损耗则与所施加的电压有关。总损耗取决于以伏安(VA)表示的电压(V)和电流(I),并不依赖于负载功率因数(PF)。这也就是为什么变压器的额定值可能以VA或kVA表示,而不是W或kW。
让我们进一步探讨为何变压器的额定值选择VA而非kW。
在设计阶段,变压器制造商面临一个挑战:他们无法预知变压器将连接的负载类型。负载可能是电阻性(R)、电感性(L)、电容性(C)或是混合负载(R、L和C)。次级(负载)侧的连接负载会具有不同的功率因数(PF),这还取决于R、L和C的值。采用伏安(VA)来表示变压器的额定值,而不是瓦特(W),对于变压器的情况来说更为合适。
假设存在一个单相升压变压器的情况。
若变压器额定值为11kVA,初级电压为110V,初级电流为100A,次级电压为220V,次级电流为50A。次级等效电阻为5Ω,铁损为30W。
在第一种情况下,当我们在单位功率因数Φ=1时将电阻负载连接到变压器的次级,总损耗为铜损加上铁损。而在第二种情况下,如果我们连接的是容性或感性负载且功率因数Φ=0.6,虽然输出功率会有所不同(例如6.6kW相比纯电阻负载的11kW),但变压器的总损耗依然保持一致。
选择kVA而非kW作为变压器额定值的单位,是因为它更准确地反映了变压器的实际性能和损失情况,特别是在面对不同类型负载时的情况。
总结来说,无论是哪种负载类型和功率因数,变压器的额定值都应准确反映其性能和损失情况。选择合适的单位对于确保电力系统的稳定运行至关重要。