[科普中国]-空载运行

空载运行（变压器）是指变压器的一次绕组接入电源，二次绕组开路的工作状态。此时，一次绕组中的电流称为变压器的空载电流。空载电流产生空载磁场。在主磁场（即同时交联一、二绕组的磁场）作用下，一、二次绕组中便感应出电动势。

简介变压器空载运行时，虽然二次侧没有功率输出，但一次侧仍然从电网吸取一部分的有功功率，来补偿因为磁通饱和，在铁芯内引起的磁滞损耗和涡流损耗简称铁耗。磁滞损耗的大小取决于电源的频率和铁芯材料磁滞回线的面积；涡流损耗与最大磁通密度和频率的平方成正比。另外还存在空载电流引起的铜耗。对于不同容量的变压器，空载电流和空载损耗的大小是不同的。

数控机床空载运行时节能决策模型及实用方法根据数控机床主传动系统功率方程，建立了数控机床工步间空载运行时停机节能的理论决策模型。为解决理论模型求解困难的问题，采用了一种通过建立测试数据表和进行曲线拟合的方法，求得理论模型三个关键参数的实用计算公式，从而得到各机床的实用决策模型和实际运行方法。1

数控机床工步间能耗分析数控机床相对于普通机床在工步间空载运行时有一个重要特点：[t3，t4] 在数控加工程序中已确定，即空载时间 To =t4 -t3 是确定的。从节能角度，不难想到：工步间机床空载运行时，采用停机处理，能否节能?显然，如果工步间的空载时间To太短，停机处理是不能节能的。只有To足够长，采用工步间空载时间停机处理才能节能。如何决定To是一个复杂的决策问题。1

数控机床停机节能决策模型建立了一种变频数控机床主传动系统的功率方程，如果用P e(ω)来表示数控机床主传动系统在某一转速下电动机无机械负载时的损耗功率(Pe(ω)=ΔP +P0，其中，ΔP 为变频器功率损耗，P0为电动机的空 载功率)，而不管其具体构成，式中，Pin为数控机床主传动系统总输入功率；b0为电动机的载荷系数；αi为机床主传动系统的载荷损耗系数；Pc为切削功率；M0为机床主传动系统等效到电动机轴的等效非载荷库仑摩擦力矩；ω为电动机输出轴的角速度；B为机床主传动系统等效到电动机轴的等效黏性阻尼系数；J 为机床主传动系统的转动惯量系数；t为时间变量。

由于启动瞬间电动机电磁场突变的特殊性，因此 Pe(ω)不仅与 ω有关，而且在启动瞬间有突变。由于这种突变过程是时间的瞬间变化过程，因此Pe(ω)可以表示为Pe(ω，t)。1

实用决策模型的建立停机节能理论决策模型中，空载时间To是数控程序中的已知数，K0是根据实际情况事先给定的一个常数。为求解Pu、Es和Ts，提出了一种通过建立测试数据表得到拟合曲线公式的快速和较准确的处理方法。1

实际停机节能过程的运行步骤根据数据编程中的工步间空载运行时间To、前一工步结束时刻tj、后一工步的开始时间tj+1和转速nj，进行决策，若应进行停机，则在数控程序中编入在tj 时刻停机的代码，在tj+1 -Toj 时刻开始启动，就会自然产生停机节能效果。操作过程简单方便。1

两台单相变压器同时进行空载运行试验的方法随行着高电压大容量变压器的日益增多，空载运试验作为检验铁心磁路设计、制造是否可靠的试验项目越来越多地受到用户重视。在GB/T6451—2008《油浸电力变压器技术参数和要求》的附录A中明确要求进行12h，1.1倍额定电压的空载运行试验，试验后油中应无乙炔，总烃含量无明显变化，无明显局部放电的声、电信号。

大多数500kV及以上等级变压器合同中都明确要求进行12h或长时间空载运行试验。进行空载运行试验将占用大量的试验时间和试验场地，而且大型变压器的空载运行必须使用大容量发电机组，要消耗大量的能源。因此，开展对两台同型号、同规格的变压器并联进行空载运行以缩短试验时间的研究具有重大的现实意义。2

空载运行试验的理论分析变压器的空载运行试验通常从低压侧施加额定频率的正弦波额定电压，高压（或其他）绕组开路，中性点（如果引出）接地。在此条件下测量变压器电压、电流和损耗，记录油温，并在试验结束后进行油色谱分析。

空载运行试验电源的选择：

空载运行试验电源的容量一般由变压器空载电流决定。计算

S0=0.01i0Sn

式中S0——由空载电流计算出的空载试验容量；

i0——变压器的空载电流，%；

Sn——被试变压器额定容量，kV·A。

对小容量变压器取i0=2%，则空载试验电源的容量S0=0.01i0，Sn=0.02SnkV·A

对大容量变压器取i0 =1%，则空载试验电源的容量为0.01SnkV·A。

在GB1094·1 标准中要求空载试验时平均值电压表（方均根值刻度）的读数U′，和方均根值电压表的读数U，两块表的读数之差要