变压器的空载运行及等效电路分析

变压器原绕组接入交流电源，副绕组开路的运行状态，称为变压器的空载运行。空载时，只有原边电流，副边电流为零。

1.变压器的电磁量及方向

变压器空载运行时通过原绕组的电流称为空载电流。空载时的变压器磁通是由空载电流产生的磁动势所激励的，所以空载电流又称为励磁电流。

如图1-14所示，空载电流由原边电压确定，即由高电位指向低电位。空载电流与主磁通的方向满足右手螺旋定则，即右手握线圈，四指绕向为电流方向，拇指方向为磁通方向。绕圈感应电势与主磁通方向由右手螺旋定则确定，即右手握绕组线圈，拇指方向为主磁场方向，四指绕向为感应电势方向。

图1-14　变压器的空载运行

2.电磁关系与平衡方程

（1）电磁关系主要体现在电磁感应定律上，即原、副边绕组感应电动势与主磁通的变化率成正比。主磁通为正弦变化，即

则瞬时值为

其原、副边感应电动势有效值E1，E2为

变压器原、副边的电势比等于对应的匝数比，称为变比，也近似等于两端的电压比，即(www.xing528.com)

（2）空载平衡方程式：指原边回路方程和副边回路方程。考虑原边回路中的漏抗电压和一次绕组内阻压降I0r1，则原边回路方程为

式中　Z1——一次绕组漏阻抗，Z1＝r1＋jX1。

在一般变压器中，原边漏阻抗很小，约占输入电压的1％，可忽略，因此可得

可以看出，变压器的主磁通的大小主要取决于电源电压、频率和绕组的匝数。

空载运行的变压器副边开路，所以副边输出电压等于其感应电电势，即

（3）等效电路是指用简单的交流电路来表示变压器中的复杂的电磁关系。如图1-15所示为空载运行的等效电路图，可得到

式中　Z——等效阻抗；

Zm——励磁阻抗，Zm＝rm＋jXm，其中rm为励磁电阻，Xm为励磁电抗。

图1-15　空载运行的等效电路图