单相变压器负载的运行优化策略

变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接上负载的运行状态，称为负载运行。如图1-2-3 所示为变压器负载运行示意图。变压器负载时各电磁量之间的向量关系如图1-2-4 所示。

图1-2-3　变压器负载运行示意图

图1-2-4　变压器负载时各电磁量之间的向量关系

负载运行——是指一侧绕组接额定频率、额定电压的电源上，另一侧绕组接负载的运行状态。

1.变压器运行时的基本方程式

1）磁动势平衡方程

空载时，一次磁动势F0产生主磁通0Φ ；负载时一次磁动势F1和二次磁动势F2共同作用产生0Φ 。0Φ 大小主要取决于U1，只要U1保持不变，由空载到负载，0Φ 大小基本不变，因此有磁动势平衡方程：

或

用电流形式表示为

电磁关系将一、二次联系起来，二次电流增加或减少必然引起一次电流的增加或减少。负载运行时，忽略空载电流有

上式表明，一、二次电流比近似与匝数成反比。可见，匝数不同，不仅能改变电压，同时也能改变电流。

2）电动势平衡方程

根据基尔霍夫电压定律可写出一、二次侧电动势平衡方程：

2.等效电路(www.xing528.com)

1）折算：将变压器的二次（或一次）绕组用另一个绕组（N2=N1）来等效，同时对该绕组的电磁量作相应的变换，以保持两侧的电磁关系不变，用一个等效的电路代替实际的变压器。图1-2-5 所示为分析折算时的等效电路示意图。

2）折算原则：

（1）保持二次侧磁动势不变。

（2）保持二次侧各功率或损耗不变。

图1-2-5　分析折算时等效电路示意图

方法：将二次侧折算到一次侧。

折算后的方程式为

3）等效电路

根据折算后的方程，可以作出变压器的等效电路，如图 1-2-6（a）、（b）所示。

图1-2-6　等效电路

简化等效电路如图1-2-7 所示：

图1-2-7　简化等效电路

其中RS为短路电阻，XS为短路电抗，ZS为短路阻抗。

由简化等效电路可知，短路阻抗起限制短路电流的作用，由于短路阻抗值很小，所以变压器的短路电流值较大，一般可达额定电流的10～20 倍。