变压器的空载运行

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑变压器的空载运行 变压器空载运行指变压器一次绕组接额定频率、 额定电压的沟通电源，二次绕组开路的运行状态。 一、空载运行时的电磁过程 图1.3.2-2 变压器空载运行时各物理量的关系变压器一次绕组接沟通电压（习惯取参考正方向由首端A指向尾端X） 一次绕组中产生空载电流 ； （习惯取参考正方向与 正方向全都） 空载电流在一次绕组的电阻r1上产生压降r1 ； 空载电流还建立空载磁动势 ，产生交变的磁通 （习惯取参考正方向与电流正方向符合"右手螺旋定则"）； 铁心磁导率远大于空气磁导率，绝大部分磁通沿铁心闭合， 同时交链一、二次绕组，称为主磁通

2、。另外有很少一部分磁通只交链一次绕组，主要沿非铁磁材料闭合，称为一次绕组的漏磁通 （主磁通与漏磁通的区分）： (1) 路径不同。主磁通沿铁磁材料闭合，铁磁材料磁阻小，但存在饱和性，磁化曲线是非线性的；漏磁通主要沿非铁磁材料闭合，非铁磁材料磁阻大，但不存在饱和性，磁化曲线是线性的。 (2) 作用不同。主磁通同时交链一、二次绕组，起一、二次绕组间的耦合作用，是变压器实现能量传递的媒介；漏磁通仅交链一次绕组，只在一次电路中产生压降。 依据电磁感应定律,主磁通在一.二次绕组中分别感应电动势 和（习惯取电动势参考正方向与磁通正方向符合"右手螺旋定则")漏磁通只在一次绕组中感应漏电动势

3、 ； 二次绕组开路,二次绕组电流2 （习惯取参考正方向与2 正方向全都）等于零； 二次绕组开路电压为20（习惯取参考正方向与2正方向全都）。 二、空载运行时的主要物理量 电源电压空载运行时，一次绕组所接电源为额定频率、额定电压的正弦沟通电，其相量表示为1 。在变压器运行中， 可认为1的数值基本保持不变（由供电质量保证）。 感应电动势(1) 主磁通感应的电动势1 和2 设主磁通，依据电磁感应定律，一次绕组的感应电动势为一次绕组漏电感系数L1为常数，所以漏磁通的大小与产生漏磁通的电流成正比，且相位相同。 x1为一次绕组的漏抗,它与一次绕组的漏磁通相对应,为常量。漏磁通感应的电动势可用漏抗压降形式表

4、示，这就将简单的磁路问题简化为电路问题，这是电机工程中常采纳的方法，在今后的学习中要特殊留意。空载电流(1) 空载电流的组成与作用 空载电流 建立空载磁动势0，该磁动势在铁心中产生交变磁通,交变磁通必产生铁心损耗。因此空载电流包含两个重量： 一是产生主磁通的无功重量，又称磁化电流，起激磁作用，与主磁通同相位，用表示 ；另一是对应变压器铁心损耗的有功重量，又称铁耗电流，超前主磁通90°，用Fe表示。 (2) 空载电流的大小与性质 由磁路欧姆定律（）可知，空载电流（i）的大小与一次绕组的匝数（N）、磁路的磁通（）和磁阻（Rm ）有关。 磁通的大小由电源电压打算，因此电源电压的波动影响空载

5、电流的大小。当电源电压肯定且绕组匝数不变时，空载电流只与磁路的磁阻有关。影响磁路磁阻的因素有铁心尺寸、铁心材料、铁心饱和程 度和叠片工艺等。 空载电流的数值很小，一般仅占额定电流的2%至10%,并且变压 器容量愈大，空载电流的百分数愈小。在空载电流的两个重量中，有功重量所占比重微小，仅为无功重量的10%左右，因此空载电流基本上是属于无功性质的，通常又称为激磁电流。 (3) 空载电流的波形与影响因素 由磁路欧姆定律可知，空载电流（i）的波形与磁路的磁通() 和磁阻（Rm）有关。对于单相变压器而言，当电源电压为正弦波时，与其相应的主磁通也为正弦波，因此空载电流的波形仅与磁路的磁阻有关，即与变压器铁

6、心的饱和程度有关。铁心的磁化曲线是非线 性的，铁心的饱和程度与变压器的额定工作点的选择有关。若工作点选在磁化曲线的未饱和段，空载电流与磁通是线性关系，即为正弦波。若工作点选在磁化曲线的饱和段，空载电流与磁通是非线性关系，即为尖顶波。如图1.3.3-1所示。并且铁心愈饱和，空载电流的尖顶波愈尖。一般电力变压器的额定工作点都选在微饱和段内，因此空载电流为尖顶波。 图1.3.3-1 空载电流的波形 空载损耗变压器空载运行时的有功损耗称为空载损耗。主要包括空载电 流流过一次绕组时在电阻中产生的损耗（铜耗）和交变磁通穿过铁 心时在铁心中产生的损耗（铁耗）。铁耗占主要重量，可认为空载 损耗等于铁耗。铁耗由

7、涡流损耗和磁滞损耗组成。 三、空载运行时的方程式 依据基尔霍夫其次定律，参照图1.3.2-1所示参考正方向和图1.3.2-2所示空载运行时各物理量的关系，可得一、二次绕组的电 动势平衡方程式。 （一） 一次绕组电动势平衡方程式 对单相变压器,变比近似等于额定电压之比； 对三相变压器,变比近似等于额定相电压之比 四、空载运行时的等效电路 空载运行时的等效电路推导如下： 与上式对应的等效电路如图1.3.5-1所示。需留意：等效电路中的激磁阻抗参数zm、和xm是变量，随电源电压变化，即随铁心的饱和程度变化。但电源电压基本不变（为额定电压），所以等效电路中的激磁阻抗参数一般取额定电压时的值，且认为是常量。另外，由于主磁通沿铁心闭合，所遇磁阻大大小于漏磁通所遇磁阻，因此zmz1 。 图1.3.5-1 变压器空载运行时