武雪崢 張玲玲 洪騰騰 李雪穎

摘 要：為研究變壓器空載和負(fù)載運(yùn)行時(shí)的物理過(guò)程及參數(shù)特性，本文根據(jù)空載運(yùn)行下的磁電平衡關(guān)系以及負(fù)載運(yùn)行下的磁勢(shì)平衡關(guān)系，分別建立變壓器空載和負(fù)載運(yùn)行下的平衡方程式，并研究由方程式所反映出來(lái)的變壓器空負(fù)載運(yùn)行下的不同特性，為分析變壓器運(yùn)行特性提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：變壓器;空載運(yùn)行;負(fù)載運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TM401文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）26-0053-03

Abstract： In order to study the physical process and parameter characteristics of the transformer under no-load and load operation， this paper established the balance equations of the transformer under no-load and load operation according to the magnetic-electric balance relationship under no-load operation and the magnetic potential balance relationship under load operation， and studied the different characteristics of the transformer under no-load operation reflected by the equation to provide a basis for analyzing the operating characteristics of the transformer.

Keywords： transformer;no-load operation;load operation

變壓器屬于電機(jī)學(xué)范疇，是一種最簡(jiǎn)單的電機(jī)。其基本工作原理是以磁場(chǎng)為媒介，通過(guò)電磁感應(yīng)理論，將一種電壓轉(zhuǎn)化成另一種同頻率電壓?；窘Y(jié)構(gòu)包括原、副邊繞組和鐵芯，按繞組和相數(shù)主要分為單相雙繞組升降壓變壓器和三相三繞組升降壓變壓器，其中單相雙繞組式為比較常用的一種。變壓器主要可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中電壓電流變換、隔離、穩(wěn)壓等功能。

變壓器是整個(gè)電力系統(tǒng)變電站里非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，承擔(dān)著電能傳送、分配的任務(wù)和不同電壓等級(jí)之間承上啟下的轉(zhuǎn)換功能，是電力系統(tǒng)運(yùn)行的樞紐，是變電站的重要設(shè)備，因此，變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于供電、用電的安全穩(wěn)定以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)有較大的意義。有研究對(duì)變壓器進(jìn)行優(yōu)化改造，提高了變壓器的節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性，降低了損耗，保證了供電安全[1];通過(guò)采集商場(chǎng)負(fù)荷實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合對(duì)變壓器的運(yùn)行效率分析，確定了變壓器的最優(yōu)負(fù)荷率，較好地達(dá)到了節(jié)能效果[2];分析了變壓器在運(yùn)行中存在的問(wèn)題，并提出解決方案，有效地保證了變壓器正常運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性[3-4]。

本文主要從變壓器的空載和負(fù)載運(yùn)行特性出發(fā)，通過(guò)分析變壓器空負(fù)載平衡方程式，得到變壓器空載運(yùn)行時(shí)損耗和空載電流，并分析負(fù)載時(shí)二次側(cè)輸出電壓的變化，探究變壓器運(yùn)行時(shí)的物理狀態(tài)，為設(shè)計(jì)變壓器、研究變壓器運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性打下基礎(chǔ)。

1 變壓器空載運(yùn)行

單相雙繞組變壓器空載示意圖如圖1所示，其中，變壓器一次側(cè)繞組匝數(shù)為[N1]，二次側(cè)繞組匝數(shù)為[N2]，當(dāng)變壓器二次側(cè)開路，一次側(cè)加額定電壓[U1]時(shí)，其運(yùn)行狀態(tài)叫變壓器空載運(yùn)行[5]，圖中，[U1]為一次側(cè)額定電壓，[E1.]為一次側(cè)主電勢(shì)，[E1σ.]為一次側(cè)漏電勢(shì)，[I0]為一次側(cè)空載電流，[Φ0]為主磁通，[Φ1σ]為一次側(cè)漏磁通，[E2.]為二次側(cè)主電勢(shì)。

由式（18）可得，二次側(cè)的功率等于一次側(cè)負(fù)載后的功率減去一次側(cè)空載的功率，也就是一次側(cè)的能量經(jīng)過(guò)主磁通交鏈到了二次側(cè)。

所以，通過(guò)分析變壓器負(fù)載運(yùn)行方程式，人們可以獲悉如下負(fù)載特性。由式（17）可知，當(dāng)變壓器加上負(fù)載后，隨著負(fù)載電流[I2]的增加，二次側(cè)內(nèi)部的阻抗壓降[I2Z2]也會(huì)增加，使二次側(cè)輸出的電壓[U2]發(fā)生變化。另外，由于一次側(cè)電流[I1]隨[U2]增加，[I2]增加時(shí)，一次側(cè)漏阻抗上的壓降也增加，一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)[E1]和二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)[E2]會(huì)有所下降，這也會(huì)影響變壓器二次側(cè)的輸出電壓[U2]。所以，進(jìn)一步研究影響變壓器二次側(cè)輸出電壓的因素具有非常重要的實(shí)際意義。

3 結(jié)論

通過(guò)變壓器空載運(yùn)行時(shí)建立電壓平衡方程式，人們可以測(cè)得變壓器空載運(yùn)行的基本參數(shù)及特點(diǎn)，分析變壓器空載運(yùn)行時(shí)的空載電流和空載損耗特性，判斷變壓器的工藝設(shè)計(jì)是否滿足技術(shù)條件，為研究變壓器磁路或整體設(shè)計(jì)需要改進(jìn)的地方打下基礎(chǔ)。通過(guò)分析變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁勢(shì)平衡方程式可知，變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)輸出電壓會(huì)隨著二次側(cè)電流的變化而變化，由此可進(jìn)一步分析變壓器負(fù)載運(yùn)行效率高低以及變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，其具有很重要的實(shí)用意義。

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