变压器空载电流的运行规律分析

设N₁和N₂分别为变压器一、二次绕组的匝数，变压器空载运行时，由空载电流产生磁动势，F0建立主磁通在一、二次绕组内感应电动势和，电源电压与反电动势及阻抗压降相平衡，维持空载电流在一次绕组内流过，使变压器中的电磁关系处于平衡状态，各物理量的大小均有一个确定的数量。现在，如果在变压器二次侧加上负载阻抗Z_L，如图2-14所示，则二次绕组中有电流流过，产生磁动势，从电磁关系上说，变压器从空载运行过渡到了负载运行。这时，由于一次侧磁动势和二次侧磁动势都同时作用在同一磁路上，磁动势F₂的出现使主磁通趋于改变，随之，电动势和也跟着变化，从而打破了原来的平衡状态。在一定的电源电压下，的改变使一次绕组中的电流发生变化，从空载时的改变为负载时的。这时一、二次电流和所产生的磁动势和构成变压器铁心中的合成磁动势，而由F_m建立负载时的主磁通（这时的的数值和空载时稍有不同），并由在一、二次绕组中感应电动势和。当电动势和恰好能在一、二次侧产生前述的及时，变压器中的电磁关系就重新达到平衡状态。

下面进一步说明上述物理过程中的能量关系。为便于分析，忽略一次绕组的漏阻抗电压降，认为E₁＝U₁＝常数，随之产生的主磁通也应保持不变。于是，为了保持主磁通不变，从空载到负载时，一次电流应从增加一个分量，以平衡二次侧电流的作用，即一次侧电流增量产生的磁动势恰好与二次磁动势相抵消，故得

或

并且有下列关系

故得

在考虑到和反相位，由式（2-1）可见，和也是反相位，可得(www.xing528.com)

式中 θ₁——相量和之间的夹角；

θ₂——相量和之间的夹角。

式（2-2）表明，负载时，一次绕组从电源增加的一部分输入电功率U₁I_1Lcosθ₁传递到二次绕组，变为二次绕组获得的电功率E₂I₂cosθ₂，这就是变压器通过电磁感应进行能量传递的原理。

从上面分析可知，变压器负载运行时，通过电磁感应关系，一、二次电流是紧密联系在一起的，二次电流的增加或减小必然同时引起一次电流的增加或减小，相应地，二次侧向负载输出的功率增加或减小时，一次侧从电源吸取的功率必然同时增加或减小。