變壓器空載運行感應(yīng)電動勢和變比-變壓器空載電流和空載損耗空載運行時相量圖

1、 變壓器空載運行感應(yīng)電動勢和變比_變壓器空載電流和空載損耗空載運行時相量圖 一、變壓器的空載運行 1空載運行時各物理量正方向的規(guī)定 變壓器一次繞組接額定頻率和額定電壓的電網(wǎng)上，而二次繞組開路，即I2=0的工作方式稱變壓器的空載運行。為了簡便起見，將立體圖改畫成平面圖，如圖1所示。 圖1 單相變壓器空載運行 由于變壓器接在交流電源上工作，因此通過變壓器中的電壓、電流、磁通及電動勢的大小及方向均隨時間在不斷地變化，為了正確地表示它們之間的相位關(guān)系，必須首先規(guī)定它們的參考方向。 原則上可以任意規(guī)定參考方向，但是如果規(guī)定的方法不同，則同一電磁過程所列出的方程式，其正、負號也將不同。為了統(tǒng)一起見，習慣上

2、都按照“電工慣例”來規(guī)定參考方向： （1）電壓的參考方向：在同一支路中，電壓的參考方向與電流的參考方向一致。 （2）磁通的參考方向： 磁通的參考方向與電流的參考方向之間符合右手螺旋定則。 （3）感應(yīng)電動勢的參考方向：由交變磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e，其參考方向與產(chǎn)生該磁通的電流參考方向一致（即感應(yīng)電動勢e與產(chǎn)生它的磁通之間符合右手螺旋定則），如圖2所示。 圖2 參考方向的規(guī)定 按此參考方向列出的電磁感應(yīng)定律方程為 下面分析變壓器空載運行時，各物理量之間的關(guān)系。 2感應(yīng)電動勢和變比 空載時，在外加交流電壓ul作用下，一次繞組中通過的電流稱為空載電流i0。在電流i0的作用下，鐵心中產(chǎn)生交變磁通（稱為主

3、磁通），主磁通同時穿過一、二次繞組，分別在其中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e1 如略去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(yīng)電動勢E1可近似 看作相等，即U1E1，而U1與E1的參考方向正好相反，即電動勢E1與外加電壓U1相平衡。 在空載情況下，由于二次繞組開路，故端電壓U2與電動勢正好相等，即U2E2。 因此 U1E14.44fN1m （23） U2E2=4.44fN2m （24） 式中，Ku稱為變壓器的變壓比，簡稱變比，也可用K來表示，這是變壓器中最重要的參數(shù)之一。 由式（25）可見：變壓器一、二次繞組的電壓與一、二次繞組的匝數(shù)成正比，也即變壓器有變換電壓的作用。 由式（23）可見：

4、對某臺變壓器而言，f及N1均為常數(shù)，因此當加在變壓器上的交流電壓有效值U1恒定時，則變壓器鐵心中的磁通m基本上保持不變。這個恒磁通的概念很重要，在以后的分析中經(jīng)常會用到。 3變壓器的空載電流和空載損耗 變壓器空載運行時，空載電流I0一方面用來產(chǎn)生主磁通，另一方面用來補償變壓器空載時的損耗。為此，將I0分解成兩部分，一部分為無功分量Iq，用來建立磁場，起勵磁作用，與主磁通同相位；另一部分為有功分量Id，用來供給變壓器鐵心損耗，相位超前主磁通90o，即： 空載電流一般只占額定電流的（210），而Id10I0，因此I0Iq，所以空載電流I0主要用來建立主磁通。故近似稱作勵磁電流。變壓器空載時沒有輸出

5、功率，它從電源獲取的全部功率都消耗在其內(nèi)部，稱為空載損耗?？蛰d損耗絕大部分是鐵心損耗P0，即磁滯損耗與渦流損耗，只有極少部分是一次繞組電阻上的銅損耗I02R，它只占空載損耗的2，故可認為變壓器的空載損耗就是變壓器的鐵心損耗。 4空載運行時相量圖 變壓器空載運行時的電路原理圖如圖213。其中一次繞組的兩個接線端用“U1”、“U2”表示，二次繞組的兩個接線端用“u1”、“u2”表示。 在不計一次繞組的阻抗及變壓器中的損耗時，圖211中的空載電流I0只用來產(chǎn)生磁通m,一次繞組電路為純電感電路，空載電流I0滯后于電壓U190o，又由于感應(yīng)電動勢El滯后 圖213 單相變壓器電路原理圖 于 電壓U*0o，故E1滯后于電流I090o。另外由前面分析知道E1也滯后于m90o，故I0與由m同相位，由此可以作出理想變壓器（不計損耗的變壓器）空載運行時的相量圖，如圖214所示。 圖214 理想變壓器空載運行相量圖 例22：如圖211所示，低壓照明變壓器一次繞組匝數(shù)N1660匝，一次繞組電壓Ul220V，