§1—3 变压器的原理
一、变压器的空载运行 变压器空载运行——变压器一次绕组加额定电压，二次绕
组开路的工作状态。 1.理想变压器空载运行
理想空载变压器的空载运行原理图
（1）空载电流i0 理想变压器的空载电流 主要产生铁心中磁通，所以 空载电流也称为空载励磁电 流，是无功电流。
（2）电压和感应电动势的关系
U1 E1
理想空载变压器的空载运行原理图
Uo2 E2
（3）感应电动势的大小 E=4.44 fNΦm
U1=E1；即U1=E1=4．44 fNΦm
（4）变压比
理想空载变压器的空载运行原理图
2. 实际变压器空载运行
（1）实际变压器一次绕组 存在电阻r1,当一次绕组有空载 电流流过时，会在该电阻上产 生电压降u0r1。
实际变压器（有漏磁）空载运行图
（3）铁耗——铁心中的磁滞损 耗和涡流损耗。
实际变压器电压方程为:
实际变压器（有漏磁）空载运行图
二、变压器的负载运行
单相变压器负载运行实验图
单相变压器负载运行接ຫໍສະໝຸດ 图单相变压器负载运行图1.磁动势平衡方程式
变压器负载运行时的磁动势平衡
方程式为
•
•
•
N1 I1 N2 I2 N1 I0
实际变压器（有漏磁）空载运行图
实际变压器空载运行接线图
（2）空载电流产生的磁通分为两部 分，其中大部分磁通通过铁心交链一次 侧绕组和二次侧绕组，该磁通称为主磁 通，它在一次侧绕组和二次侧绕组中分 别感应出电动势e1和e2；另一小部分磁 通只通过一次侧绕组周围的空间形成闭 路，称为漏磁通 ，仅占主磁通的0.25% 左右，它在一次侧线圈中产生漏抗电动 势es1。
负载特性对U2的影响
5.电压调整率
一般情况下，变压器的负载大多数是感性负载，因而当负载增 加时，输出电压U2总是下降的，其下降的程度常用电压变化率来描 述。当变压器从空载到额定负载（I2=I2N）运行时，二次绕组输出 电压的变化值ΔU与空载电压（额定电压）U2N之比的百分值就称为 变压器的电压调整率，用ΔU来表示。
二次绕组的端电压对外应等于次级电流在负载阻抗上的电压降，即：
3.阻抗变换
变压器的阻抗变换作用
阻抗变换公式：
Z1
U1 I1
KU 2 I2 / K
K2 U2 I2
K 2Z2
4.变压器的外特性 变压器的外特性是用来描述输出电压U2随负载电流I2的变化而
变化的情况。当一次绕组电压U1和负载的功率因数cosφ2一定时，二 次绕组电压U2与负载电流I2的关系，称为变压器的外特性。
一般情况下照明电源电压波动不超过±5%，动力电源电压波 动不超过-5%~10%。
6.变压器的损耗及效率
（1）铁损耗PFe
变压器的铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗两部分。基本铁损 耗包括铁心中的磁滞损耗和涡流损耗，它决定于铁心中的磁通密度的大 小、磁通交变的频率和硅钢片的质量等。附加损耗则包括铁心叠片间因 绝缘损伤而产生的局部涡流损耗、主磁通在变压器铁心以外的结构部件 中引起的涡流损耗等，附加损耗约为基本损耗的15％～20％左右。
变压器的铁损耗与一次绕组上所加的电源电压大小有关，而与负载 电流的大小无关。当电源电压一定时，铁心中的磁通基本不变，故铁损 耗也就基本不变，因此铁损耗又称“不变损耗”。
（2）铜损耗PCu 变压器的铜损耗也分为基本铜损耗和附加铜损耗两部分。
基本铜损耗是由电流在一次、二次绕组电阻上产生的损耗， 而附加铜损耗是指由漏磁通产生的集肤效应使电流在导体内 分布不均匀而产生的额外损耗。附加铜损耗约占基本铜损耗 的3％～20％。在变压器中铜损耗与负载电流的平方成正比， 所以铜损耗又称为“可变损耗”。
（3）效率η
变压器的输出功率P2与输入功率P1之比称为变压器的效率η，
即
η=
P2 P1
100 %
P2
P2 100 % P
P2
P2 Pcu＋PFe
100 %
由于变压器没有旋转的部件，不像电机那样有机械损耗存 在，因此变压器的效率一般都比较高，中小型电力变压器效率 在95％以上，大型电力变压器效率可达99％以上。
实用公式(单相、三相均可用)：
变压器效率曲线
由于变压器的空载电流I0很小，
特别是在变压器接近满载时，I0基本
上可以忽略不计，于是可得变压器一、
二次绕组磁动势的有效值关系为
变压器变比：
单相变压器负载运行图
变压器一、二次绕组中 的电流与一、二次绕组的匝 数成反比，即变压器也有变 换电流的作用，且电流的大 小与匝数成反比。
2.电压方程式
一次绕组的电压方程为: 二次绕组的电压方程为: