读懂变压器空载与负载及两者之间的区别

　　一、变压器工作原理

　　变压器的工作原理示意图如图1所示。变压器的初级绕组和次级绕组相当于两个电感器，当交流电压加到初级绕组上时，在初级绕组上就形成了电动势，产生出交变的磁场，次级绕组受到初级绕组的作用，也产生与初级绕组磁场变化规律相同的感应电动势（电压），于是次级绕组输出交流电压，这就是变压器的变压过程。

　　图1变压器的工作原理示意图

　　变压器的输出电压和绕组的匝数有关，一般输出电压与输入电压之比等于次级绕组的匝数N2与初级绕组的匝数N1之比，即U2/U1=N2/N1；变压器的输出电流与输出电压成反比（I2/I1=U1/U2），通常降压变压器输出的电压降低，但输出的电流增大了，具有输出强电流的能力。

　　二、变压器空载运行

　　变压器的空载运行是指变压器的一-次绕组接入电源，二次绕组开路的工作状态。此时，一次绕组中的电流称为变压器的空载电流。空载电流产生空载磁场。在主磁场（即同时交联一、二绕组的磁场）作用下，一、二次绕组中便感应出电动势。变压器空载运行时，虽然二次侧没有功率输出，但一次侧仍然从电网吸取一部分的有功功率，来补偿因为磁通饱和，在铁芯内弓|起的磁滞损耗和涡流损耗简称铁耗。磁滞损耗的大小取决于电源的频率和铁芯材料磁滞回线的面积;涡流损耗与最大磁通密度和频率的平方成正比。另外还存在空载电流引起的铜耗。对于不同容量的变压器，空载电流和空载损耗的大小是不同的。

　　电路分析：

　　1.主磁通：ɸm漏磁通ɸs

　　2.自感电动势e1、es

　　3.互感电动势e2

　　4.I1=i0i2=0u1=-e1u2=u20=e2

　　空载运行时，主磁场由原边电流产生。当原边绕组加额定电压时，副边绕组空载电压即为副边额定电压。

　　空载电流：

　　主要用来产生主磁场，因此也称为励磁电流；同时也为变压器产生损耗，称为空载损耗。

　　空载损耗：

　　变压器空载时，原边侧从电源吸收少量的有功功率，用来供给铁损和原边绕组铜损。由于空载电流和原边绕组铜损均很小，所以空载损耗近似等于铁损。

　　三、变压器负载运行

　　变压器的负载运行是指原绕组接入电源电压，副绕租接负载时的工作状况。这时变压器的副边也有电流流通，原变的接入电路与空载相比相应增大，副边端电压将受到负载的影响而发生变化。

　　电路分析：

　　1. 主磁通ɸm由原、副边电流i1、i2共同产生。

　　2. 漏磁通ɸ1s由原边电流i1产生。

　　3. 漏磁通ɸ2s由副边电流i2产生。

　　4. e1、e2：自感+互感；e1s、e2s：自感。

　　变压器负载运行时，主磁场由原、副边电流共同产生。

　　负载运行电流：

　　变压器负载运行时，原副边电流可以分为两个量，一个为励磁分量，一个为负载分量。

　　电磁关系将原、副边联系起来，副边电流的变化都会引起原边电流的变化。

　　负载运行功率的损耗：

　　铁损PFE空载运行与负载运行时，基本不变。

　　原、副边绕组铜损：Pcu1=I12R1 Pcu2=I22R2 ;原、副边绕组铜损与原、副边电流的平方成正比，所以是可变损耗。

　　正常周期性负载的运行：

　　1、变压器在额定使用条件下，全年可按额定电流运行。

　　2、变压器允许在平均相对老化率小于或等于1的情况下，周期性地超额定电流运行。

　　3、当变压器有较严重的缺陷（如冷却系统不正常、严重漏油、有局部过热现象、油中溶解气体分析结果异常等）或绝缘有弱点时，不宜超额定电流运行。

　　4、正常周期性负载运行方式下，超额定电流运行时，允许的负载系数K2和时间，可按负载导则的方法之一确定。

　　常用变压器损耗参照表1

　　常用变压器损耗参照表2

　　四、变压器空载与负载的区别

　　变压器空载运行与负载运行的主要区别主要体现在次级线国中，变压器负载运行次级线圈接负载，产生功率大，空载运行次级线国开路;产生微功率。

　　变压器利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。在电器设备和无线电路中常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。变压器空载运行时;只消耗空载损耗，即铁损和杂散，它是总容量的6%，负载运行时是空载损耗+负载损耗，即铜损，就是变压器的总消耗。