1.2.2 变压器的负载运行

1.负载运行的物理情况和功率的传递

变压器一次绕组接在额定电压和额定频率的交流电源上，二次绕组接入负载时的运行状态，叫做变压器负载运行。图1.5为变压器负载运行的原理示意图。

图1-5 变压器负载运行原理图

负载运行时，二次绕组输出端接上负载ZL，在E2的作用下产生二次电流，二次绕组则出现磁动势，与一次磁动势共同作用于同一铁芯磁路，这样，2的出现就有可能使原来空载时的主磁通发生变化，并且影响感应电动势和也发生变化，打破原来的电磁平衡状态。其实，在实际的电力变压器中，Z1一般被设计得很小，只要空载和负载时电压不变，一次绕组感应电动势就基本相同。由式（1-1）可知，空载和负载时主磁通Φ也是基本相同的，即负载时磁路总的合成磁动势等于空载时的励磁磁动势，即

或

式（1-5）就是变压器负载运行的磁动势平衡式，也适用空载，的情况。式中可以看成一次绕组在空载磁动势的基础上增加了一个（）的磁动势，这个增加量正好与二次绕组的磁动势大小相等，相位相反，完全抵消。由两个分量组成，一个分量是励磁磁动势，用来建立主磁通；另一个分量，用来平衡二次绕组磁动势，叫负载分量，随负载不同而变化。额定运行时，I0≪IIN，F0≪F 1，中主要的是负载分量。忽略可得一、二次电流关系式为：

变压器是将一种等级电压的电能转变成另一等级电压的电能的电气设备。当负载电流增加时，一次绕组上的电流也随之增加，这就意味着通过电磁感应作用，变压器的功率从一次绕组传递到了二次绕组。当然传递的过程中，变压器自身也消耗一小部分能量，所以输出功率小于输入功率。

变压器输入功率 P1=U1I1cosθ1，其中一部分消耗于一次绕组电阻 r1上的铜耗 和铁耗，其余绝大部分通过主磁通传递给二次绕组，这部分叫电磁功率PM=E2I2cosθ2，θ2为与之间的相位差。电磁功率扣除二次绕组上的铜耗，剩下就是变压器的输出功率P2=U2I2cosθ2，供负载使用。用功率平衡方程式表示为

2.基本方程式

变压器的一、二次绕组磁动势除共同建立主磁通并感生电动势、之外，还各自产生一小部分仅与本绕组交链，且主要通过空气（或油）而闭合的漏磁通、，它们将在各自绕组上感应出漏磁电动势和。

根据图1.6所示的正方向，可分别列出一、二次绕组电路的电动势平衡方程式为：

式中，为一次绕组的漏抗压降。

若将较小的漏阻抗压降略去不计，则近似为，

式中，为二次绕组的漏抗压降，用来反映Φ2σ对二次绕组的影响。