变压器容量计算

如何根据变压器的容量计算和匹配负载的功率？★首先说答案吧，100KVA的变压器最佳匹配负载大概为80~85KW。

如此类推其他不同容量的变压器也按照85％效率计算比较可靠。

因为在今日头条上，现在回答这种问答题的人少的可怜，即便是写出来，阅读数量几乎为零，因为现在的头条改变了其计算稿费，高手们都到其他地方另谋高就去了。

变压器的额定容量、额定电压、额定电流、空载损耗是它的常用技术数据。

这些是保证变压器在运行时能长期可靠地工作，并且有良好的工作稳定性的技术限额，它是生产厂家设计制造和试验变压器的依据。

电力变压器的容量单位为千伏安（KVA），即为视在功率。

所谓的视在功率是指在具有电阻和电抗的电路里，电压的有效值和电流的有效值的乘积叫做视在功率，以符号S表示，单位为伏安（VA）或千伏安（KVA）。

根据三角函数的关系式可得S²=P²+Q²或S=√P²+Q²。

视在功率既不等于有功功率，又不等于无功功率，但它既包括有功功率，又包括无功功率。

视在功率与有功功率、无功功率的关系见下图所示。

图中φ为功率因数角，也就是电压与电流向量的夹脚。

电力变压器负荷多数为电感性负载，其视在功率等于有功功率和无功功率的矢量。

也就是说变压器的一次侧（原边）电流是由二次侧（副边）决定的。

变压器在带有负载时，当二次侧电流变化时，一次侧电流也相应变化，这是因为变压器的一、二次侧感应电压是由绕组铁芯中的磁通大小决定的，为了维持电压不变，磁通大小也应不变，当二次侧无电流时，这个磁通是由一次侧绕组的励磁电流决定的(空载流，当二次侧有电流流过时,副边绕组中就会产生磁通，此磁通与空载磁通的方向相反，于是一次绕组必须增加电流产生磁通来抵消二次侧产生的反向磁通，这样才能维持铁芯中的磁通大小不变。

原、副边负载电流的大小与它们的匝数成反比，如下式 所示I₁W₁=I₂W₂，这就是上面说的情况。

简单地说，100kVA的变压器是不能带100KW的负载。

因为变压器存在效率问题，它要用变压器的输出功率与输入功率的百分比表示，效率一般用η表示，输出功率用P₂表示，输入功率用P₁表示，归纳它的计算公式为 η=P₂/P₁×100％。

输入功率P₁包括输出功率P₂、铁损Pᴄ和铜损Pᴛ，即P₁=P₂+Pᴄ+Pᴛ所以变压器的效率 η=P₂/P₂+Pᴄ+Pᴛ×100%，而输出功率与负载功率因数cosφ₂和负载系数β有关，即 β=S₂/Sₑ，式中S₂是指变压器的实际负载；Sₑ是指变压器的额定负载。

因为变压器是一种静止的设备，没有机械损耗，所以效率很高，一般在95％以上。

当负载功率因数cosφ₂一定时，效率会随负载电流变化的曲线，如下图所示。

从图中可以看出，效率η随负载的增加从零增大到极限值后，它就开始降低。

这是因为负载变大后，二次侧电流也大，故铜损也随之增大的缘故。

当忽略变压器中阻抗电压的影响时 η=βSₑcosφ₂/βPSₑcosφ₂+P₀+β²Pᴅ×100%=√3U₂I₂cosφ₂/√3U₂I₂cosφ₂+P₀+β²Pᴅ×100%。

式中的P₂为变压器输出的有功功率（KW）；P₁为变压器输入有功功率（KW）；P₀为变压器空载损耗，即铁损（KW）；Pᴅ为变压器短路损耗，即铜损（KW）。

知足常乐2021.10.20日晚于上海

变压器的容量是用视在功率单位kVA（千伏安）表示，来说明该变压器输出容量的大小。

而各种负载象电动机等等都用有功功率单位kW（千瓦）表示，来说明其输出功率的大小。

电动机在运行时除了把电功率转换为机械功率外，还需要一定的无功功率，因此变压器既要向电动机提供有功功率也要提供无功功率。

有功功率是指把电能转换成了机械能、热能、光能等的功率，是实际消耗掉的能量；而无功功率仅是在电机内形成磁场，让电动机可以运转对外做功，因为电动机的原理是通电导体在磁场中受到力的作用，但形成磁场的这部分功率没有实际消耗能量，没有对外做功，所以称为无功功率。

视在功率、有功功率、无功功率三者的关系，可用直角三角到表示如图S²=P²+Q²cosφ称为功率因数，也就是有功功率P与视在功率S的比值，功率因数cosφ的大小（高低）说明了有功功率占比的大小，也说明了其中无功功率的多少，在视在功率S一定的情况下，无功功率越多有功功率就越少。

那么对一台变压器究竟能匹配多少有功功率kW，就由变压器的容量视在功率kVA的大小与功率因数cosφ的高低决定，因为P=cosφS。

例如下图是一台630kVA变压器的铭牌，这台变压器可带多少kW的负载呢？一般工厂负载以电动机为主，自然功率因数在0.7－0.8之间。

以功率因数为0.8计，P=0.8×630=504kW，就是说当负载功率因数为0.8时，630kVA变压器可带504kW的负载。

此时变压器已满负荷，也就是输出电流已达909A。

但应注意这个504kW是此时变压器的输出有功功率，而不是所匹配的电动机功率，电动机的功率是指电动机可输出的机械功率，这两者之间有个转换效率问题，一般电动机效率在0.9左右，因此504×0.9=453.6kW才是可带的电动机功率。

不过实际当中电动机很少满负荷运行，负载率在0.9左右，这又抵消了效率的0.9，因此一般情况下也可把504kW看成是变压器可带的电动机功率。

功率因数可通过接入电力电容器来补偿提高，如果把功率因数提高到0.9，那么P=0.9×630=567kW。

如果功率因数为1，那么就可带630kW的负载。

可见功率因数的高低是决定变压器能带多少负载的条件之一，这与变压器的效率无关。

功率因数的高低也说明了变压器的利用率，所以供电公司都要求用户的功率因数要达到0.9以上，对有独立变压器的用户要自备一定容量的电力电容器来提高功率因数。

那么对这台630kVA变压器，如果用户的自然功率因数是0.8，要自备多少容量的电力电容器呢？这只需计算出需要多少无功功率即可。

已知：S=630kVA，P=504kW求Q= ？∵S²=P²+Q²∴Q²=S²-P²=630²-504²=142884Q=378kVar（千乏）即用户要自备378kVar的电力电容器，可见这差不多是变压器容量的一半，因此实际当中一般都按变压器容量的一半来确定补偿所需的电力电容器容量。

实际当中也可用下面简易公式来计算一台变压器可带多少电动机负载。

P=S×1.45÷2=630×1.45÷2=456.7kW这与前面计算出的453.6kW非常接近。

这中间I=S×1.45是变压器的输出电流估算公式，而380V三相异步电动机的电流估算公式是I=P×2，因此P=I÷2。

电动机的电流等于变压器输出电流，就是变压器在满负荷工作状态。

把I=S×1.45代入P=I÷2得P=S×1.45÷2也就是说把变压器的输出电流除2就是可带电动机的总功率，此时变压器基本在满负荷状态运行。