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一、變壓器的空載作業

1．空載作業時各物理量正方向的規矩

變壓器一次繞組接額外頻率和額外電壓的電網上，而二次繞組開路，即I_{2=0的作業辦法稱變壓器的空載作業。為了簡練起見，將立體圖改畫成平面圖，如圖1所示。}

圖1 單相變壓器空載作業

由于變壓器接在溝通電源上作業，因而經過變壓器中的電壓、電流、磁通及電動勢的巨細及方向均隨時刻在不斷地改動，為了精確地標明它們之間的相位聯絡，有必要首要規矩它們的參看方向。

準則上能夠恣意規矩參看方向，可是假定規矩的辦法紛歧樣，則同一電磁進程所列出的方程式，其正、負號也將紛歧樣。為了一同同見，習氣上都依照“電工常規”來規矩參看方向：

（1）電壓的參看方向：在同一支路中，電壓的參看方向與電流的參看方向一同。

（2）磁通的參看方向： 磁通的參看方向與電流的參看方向之間契合右手螺旋定則。

（3）感應電動勢的參看方向：由交變磁通Ф發作的感應電動勢e，其參看方向與發作該磁通的電流參看方向一同（即感應電動勢e與發作它的磁通Ф之間契合右手螺旋定則），如圖2所示。

圖2 參看方向的規矩

按此參看方向列出的電磁感應規矩方程為

下面剖析變壓器空載作業時，各物理量之間的聯絡。

2．感應電動勢和變比

空載時，在外加溝通電壓u_{l效果下，一次繞組中經過的電流稱為空載電流i0。在電流i0的效果下，鐵心中發作交變磁通Φ（稱為主磁通），主磁通Φ一同穿過一、二次繞組，別離在其間發作感應電動勢e1}

如省略一次繞組中的阻抗不計，則外加電源電壓U₁與一次繞組中的感應電動勢E_1可近似

看作持平，即U_{1≈E1，而U1與E1的參看方向恰好相反，即電動勢E1與外加電壓U1相平衡。}

在空載狀況下，由于二次繞組開路，故端電壓U_{2與電動勢恰好持平，即U2＝E2。}

因而 U₁≈E_{1＝4.44fN1Фm （2－3）}

U_{2＝E2=4.44fN2Фm （2－4）}

式中，K_{u稱為變壓器的變壓比，簡稱變比，也可用K來標明，這是變壓器中最首要的參數之一。}

由式（2—5）可見：變壓器一、二次繞組的電壓與一、二次繞組的匝數成正比，也即變壓器有改換電壓的效果。

由式（2—3）可見：對某臺變壓器而言，f及N_{1均為常數，因而當加在變壓器上的溝通電壓有用值U1恒守時，則變壓器鐵心中的磁通Фm根柢上堅持不變。這個恒磁通的概念很首要，在往后的剖析中常常會用到。}

3．變壓器的空載電流和空載損耗

變壓器空載作業時，空載電流I_{0一方面用來發作主磁通，另一方面用來抵償變壓器空載時的損耗。為此，將I0分化成兩有些，一有些為無功重量Iq，用來樹立磁場，起勵磁效果，與主磁通同相位；另一有些為有功重量Id，用來供應變壓器鐵心損耗，相位超前主磁通90^o，即：}

空載電流轉常只占額外電流的（2～十）％，而I_{d<十％I0，因而I0≈Iq，所以空載電流I0首要用來樹立主磁通。故近似稱作勵磁電流。變壓器空載時沒有輸出功率，它從電源獲取的悉數功率都耗費在其內部，稱為空載損耗。空載損耗絕大有些是鐵心損耗P0，即磁滯損耗與渦流損耗，只需很少有些是一次繞組電阻上的銅損耗I0^{2R，，它只占空載損耗的2％，故能夠為變壓器的空載損耗即是變壓器的鐵心損耗。}}

4．空載作業時相量圖

變壓器空載作業時的電路原理圖如圖2—13。其間一次繞組的兩個接線端用“U1”、“U2”標明，二次繞組的兩個接線端用“u₁”、“u₂”標明。

在不計一次繞組的阻抗及變壓器中的損耗時，圖2—11中的空載電流I_{0只用來發作磁通Фm,一次繞組電路為純電感電路，空載電流I0滯后于電壓U190^o，又由于感應電動勢El滯后}

圖2－13 單相變壓器電路原理圖

于 電壓U_{1180^o，故E1滯后于電流I090^o。別的由前面剖析知道E1也滯后于Фm90^o，故I0與由Фm同相位，由此能夠作出志向變壓器（不計損耗的變壓器）空載作業時的相量圖，如圖2—14所示。}

圖2－14 志向變壓器空載作業相量圖

例2—2：如圖2—11所示，低壓照明變壓器一次繞組匝數N_{1＝660匝，一次繞組電壓Ul＝220V，現懇求二次繞組輸出電壓U2＝36V，求二次繞組匝數N2及變比Ku}

解 由式（2—5）可得

通常咱們把Ku>1（即U_{1>U2，N1>N2）的變壓器稱為降壓變壓器；Ku<1稱為升壓變壓器。}