第七章 变压器的基本结构和运行分析 在工农业生产及社会生活的各个方面，存在着千差万别的用电设备，不同的用电设备常常需要接在各种不同等级电压的电源上。例如，家用电器一般接在电压为220V的电源上；三相异步电动机一般接在电压为380V的电源上；我国电力机车接在电压为25KV的接触网上。为了供电、输电、配电的需要，就必须使用一种电气设备把发电厂内交流发电机发出的交流电压变换成不同等级的电压。这种电气设备就是变压器。变压器是在法拉第电磁感应原理的基础上设计制造的一种静止的电气设备，它可以将输入的一种等级电压的交流电能变换成同频率的另一种等级电压的交流电能输出。 本章在介绍变压器基本结构和工作原理的基础上，分析变压器空载运行、负载运行的电磁关系，得出变压器的各种平衡方程、等效电路和运行特性。并简要介绍自耦变压器和互感器的原理和作用。 第一节 变压器的基本结构、分类及铭牌 变压器的基本结构部件是铁心和绕组，由它们组成变压器的器身。为了改善散热条件，大、中容量变压器的器身浸入盛满变压器油的封闭油箱中，各绕组与外电路的连接则经绝缘套管引出。为了使变压器安全可靠地运行，还设有储油柜、气体继电器和安全气道等附件，如图7-1所示。  图7-1 电力变压器外型 一、变压器的基本结构 变压器由铁心、绕组、油箱及附件等3大部分组成。 下面以油浸式电力变压器为例来分别介绍。 1．铁心 铁心既作为变压器的磁路；又作为变压器的机械骨架。 为了提高导磁性能、减少交变磁通在铁心中引起的损耗，变压器的铁心都采用厚度为0.35-0.5ｍｍ的电工钢片叠装而成。电工钢片的两面涂有绝缘层，起绝缘作用。大容量变压器多采用高磁导率、低损耗的冷轧电工钢片。电力变压器的铁心一般都采用心式结构，其铁心可分为铁心柱（有绕组的部分）和铁轭（联接两个铁心柱的部分）两部分。绕组套装在铁心柱上，铁轭使铁心柱之间的磁路闭合，如图7-2所示。 在铁心柱与铁轭组合成整个铁心时，多采用交叠式装配，使各层的接缝不在同一地点，这样能减少励磁电流，但缺点是装配复杂，费工费时。在一般变压器中，铁心柱截面采用外接圆的阶梯形。只有当变压器容量很小时才采用方形。 交流磁通在铁心中会引起涡流损耗和磁滞损耗，使铁心发热。在大容量变压器的铁心中 往往设置油道。铁心浸在变压器油中，当油从油道中流过时，可将铁心中的热量带走。 2．绕组 绕组是变压器的电路部分，用来传输电能，一般分为高压绕组和低压绕组。接在较高电压上的绕组称为高压绕组；接在较低电压上的绕组称为低压绕组。从能量的变换传递来说，接在电源上，从电源吸收电能的绕组称为原边绕组（又称一次绕组或初级绕组）；与负载连接，给负载输送电能的绕组称副边绕组（又称二次绕组或次级绕组）。 绕组一般是用绝缘的铜线绕制而成。高压绕组的匝数多、导线横截面小；低压绕组的匝数少、导线横截面大。为了保证变压器能够安全可靠的运行以及有足够的使用寿命，对绕组的电气性能、耐热性能和机械强度都有一定的要求。 绕组是按照一定规律连接起来的若干个线圈的组合。根据高压绕组和低压绕组相互位置的不同，绕组结构型式可分为同心式和交叠式两种。 同心式绕组是将高压绕组和低压绕组同心地套装在铁心柱上，如图7-2（ａ）所示。为了绝缘方便，低压绕组紧靠着铁心，高压绕组则套装在低压绕组的外面，两个绕组之间留有油道。油道一是作为绕组间的绝缘间隙；二是作为散热通道，使油从油道中流过冷却绕组。在单相变压器中，高、低压绕组均分为两部分，分别套装在两铁心柱上，这两部分可以串联或并联；在三相变压器中属于同一相的高、低压绕组全部套装在同一铁心柱上。同心式绕组的结构简单、制造方便，心式变压器一般都采用这种结构。 交叠式绕组是将高压绕组和低压绕组分成若干线饼，沿着铁心柱交替排列而构成，如图7-2所示。为了便于绝缘和散热，高压绕组与低压绕组之间留有油道并且在最上层和最下层靠近铁轭处安放低压绕组。交叠式绕组的机械强度高，引线方便，壳式变压器一般采用这种结构。  图7-2 变压器的铁心与绕组型式 （a）心式铁心和同心式绕组；（b）壳式铁心和交迭式绕组。 1-铁心；2-低压绕组；3-高压绕组。 3．油箱及附件 油箱就是油浸式变压器的外壳。变压器在运行中绕组和铁心会产生热量，为了迅速将热量散发到周围空气中去，可采用增加散热面积的方法。变压器油箱的结构型式主要有平板式、管式等。对容量较大的变压器，采用在油箱壁的外侧装有散热管的管式油箱来增加散热面积， 当油受热膨胀时，箱内的热油上升到油箱的上部，经散热管冷却后的油下降到油箱的底部，形成自然循环，把热量散发到周围空气中。对大容量变压器，还可采用强迫冷却的方法，如用风扇吹冷变压器等以提高散热效果。 高、低压绕组套装在铁心上总称为器身，器身放在油箱中，油箱中充以变压器油。充油的目的是：（1）提高绕组的绝缘强度。因为油的绝缘性能比空气好。（2）便于散热。因为通过油受热后的对流作用，可以将绕组及铁心的热量带到油箱壁，再由油箱壁散发到空气中去。对变压器油的要求是：介质强度高；着火点高；粘度小；水分和杂质含量尽可能少。 变压器油受热后要膨胀，因此油箱不能密封。为了减小油与空气的接触面积，变压器安装有储油柜。储油柜固定在油箱顶上并用管子与油箱直接连通，储油柜的上部有加油栓，可以向变压器内补油，油箱的下部有放油活门，可以排放变压器油。储油柜使油箱内部与外界空气隔绝，减少了油氧化及吸收水分的面积。储油柜内的油面高度被控制在一定范围内，当油受热膨胀时，一部分油被挤入储油柜中使油面升高，而油遇冷收缩时，这部分油再流回油箱使油面降低。储油柜的大小应能满足变压器在各种可能的运行温度下，油面的升降总是能保持在储油柜的范围内。 储油柜的一侧有油位计，可查看油面高度的变化。另外，储油柜上还装有吸湿器，它是一种空气过滤装置，外部空气经过吸湿器干燥后才能进人储油柜，从而使油箱中的油不易变质损坏。 在油箱与储油柜之间还装有气体继电器。当变压器发生故障时，油箱内部会产生气体，气体继电器动作而发出故障信号以提示工作人员及时处理或使相应的开关自动跳闸，切除变压器的电源。 大容量变压器的油箱盖上还装有安全气道，它是一个长的钢筒，下面与油箱相通，上端装有防爆膜。当变压器内部发生严重故障产生大量气体时，油箱内部压力迅速升高而冲破安全气道上的防爆膜，喷出气体，消除压力，以免产生重大事故。 变压器绕组的接线端子由绝缘套管从油箱内引到油箱外。绝缘套管由外部的瓷套和中心的导电杆组成，它穿过变压器上部的油箱壁，其导电杆在油箱内部的一端与绕组的出线端子连接，在外部的一端与外电路连接。绝缘套管的结构因电压的高低而不同，引出的电压越高，套管的结构越复杂。当电压不高时，可采用简单的瓷制实心式套管。电压很高时，要采用高压瓷套管，高压瓷套管在套管和导电杆之间充油，在外部做成多级伞形，电压越高，级数越多。 二、变压器的分类 由于变压器的应用范围十分广泛，因此它的种类很多，主要有以下几种。 1．按用途分类 （1）电力变压器 用来传输和分配电能，是所有变压器中用途最广、生产量最大的一种变压器，通过如图7-3所示的一个简单电力系统的示意图，可加深对电力变压器所处重要地位的认识。  图7-3 简单的电力系统 远距离输送一定的电功率，电压越低则电流越大，消耗在输电线路上的电阻损耗越大；若要减小输电线电阻以输送大电流，就要用大截面的输电线而消耗较多的导体材料。所以，为了减小输电线路上的电阻损耗和节约导体材料，目前电力系统的输电线路都采用高压输电。由于受到绝缘水平的限制，发电厂的同步发电机一般输出的额定电压为10.5KV（发电机额定。电压越高对发电机各部分的绝缘要求就越高），而一般高压输电线路的额定电压为 110KV、220 KV、330 KV、500 KV，这就需要用升压变压器将电压升高后再送人输电线路；当电能经过高压输电线路传输到用电区后，必须用降压变压器把输电线路上的高电压降下来，才能供给我们一般情况下所使用的动力用电和照明用电。由图7-3可见，电力系统中存在许多变压器，通过这些变压器的作用产生了不同等级的电压从而能够满足不同的需要。 （2）仪用变压器 包括电流互感器和电压互感器，在测量系统中使用。它们能够把大电流变换成小电流，或把高电压变换成低电压，从而隔离大电流或高电压以便于安全地进行测量工作。 （3）自耦变压器 容量较大的异步电动机降压起动时常用自耦变压器实现降压。在实验室中，经常要使用自耦变压器，可以很方便地调节输出电压。 （4）专用变压器 如电解用的整流变压器，焊接用的电焊变压器以及供无线电通信用的特殊变压器等。 2．按相数分类 按相数分主要有两类：一是单相变压器，用于单相交流电系统；二是三相变压器，用于三相交流电系统。 3．按结构分类 按结构分类主要有心式变压器和壳式变压器两类，如图7-2所示。 心式变压器：其结构特点是绕组包围铁心，电力变压器都采用心式结构。 壳式变压器：其结构特点是铁心包围绕组，电子设备中的小变压器一般采用这种结构。该结构的变压器机械强度高，铁心散热比较容易。 此外还有其他的分类方法。例如，按照绕组数目来区分，则有双绕组变压器、三绕组变压器等；按冷却方式来区分，则有干式变压器和油浸式变压器，油浸式变压器还可进一步分为油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环风冷或水冷等型式。 虽然变压器的种类很多，但各种变压器运行时的基本物理过程及分析变压器运行性能的基本方法，大体上都是一样的。 三、变压器的铭牌和额定值 每台变压器都有一块铭牌，上面标注着变压器的型号和额定值等。铭牌用不受气候影响的材料制成，并安装在变压器外壳上的明显位置。在使用变压器之前必须先查看铭牌。通过查看铭牌，对变压器的额定值等有了充分了解后，才能正确使用变压器。图7-4所示为一台变压器铭牌的示意图。 电力变压器 产品型号 S7-500/10 标准代号 XXXX 额定容量 500KVA 产品代号 XXXX 额定电压 10KV 出厂序号 XXX 额定频率 50HZ三相 联接组别号 Y，yn0 阻抗电压 4% 冷却方式 油冷 开关位置 高压 低压   电压（V） 电流（A） 电压（V） 电流（A）  I 10500 27．5    II 10000 28．9 400 721．7  III 9500 30．4    XX变压器厂 XX年XX月 图7-4 变压器的铭牌 额定值是制造工厂对变压器正常工作时所作的使用规定。在设计变压器时，根据所选用的导体截面、铁心尺寸、绝缘材料以及冷却方式等条件来确定变压器正常运行时的有关数值，例如，它能流过多大电流及能承受多高的电压等等。这些在正常运行时所承担的电流和电压等数值，就被规定额定值。各个量都处在额定值时的状态被称为额定运行。额定运行可以使变压器安全、经济地工作并保证一定的使用寿命。变压器的额定值主要有： 1．额定电压 在额定运行时规定加在原边绕组的端电压，称为原边绕组额定电压，以Ｕ表示；当变压器空载时，原边绕组加以额定电压后，在副边绕组上测量到的电压，称为副边绕组额定电压，以U表示。因此副边绕组的额定电压是指它的空载电压。在三相变压器中，额定电压都是指线电压。电压的单位是Ｖ或ｋＶ。 2．额定电流 在额定运行时，原边绕组、副边绕组所能承担的电流，分别称为原边绕组、副边绕组的额定电流，并分别用Ｉ和Ｉ。。表示。在三相变压器中，额定电流都是指线电流。电流的单位是Ａ。 3．额定容量 原边绕组或副边绕组额定电流与额定电压的乘积，称为额定容量，以S。表示，它是在铭牌上所标注的额定运行状态下，变压器输出的视在功率。它的单位以ｋV·A表示。对于三相变压器来说，额定容量是指三相的总容量，即： 单相变压器：S＝IU＝IU （7-1） 三相变压器：S=IU=IU （7-2） 4．额定频率 额定频率用f表示。在我国，交流电的额定频率为f=50HZ。 5．阻抗电压 阻抗电压又称为短路电压。它表示在额定电流时变压器短路阻抗压降的大小。通常用它的额定电压UN的百分比来表示。 此外，额定值还包括额定状态下变压器的效率、温升等数据。在铭牌上除额定值外，还标注着变压器的制造厂名、出厂序号、制造年月、标准代号、相数、联接组标号、接线图、冷却方式等。为便于运输，有时还标注变压器的重量和外形尺寸等数据。 第二节 变压器的工作原理及运行分析 一、变压器的工作原理 变压器的工作原理示意图如图7-5所示。在绕组N上外施交流电压U；，便有交流电流流入，因而在铁心中激励出交变磁通。根据电磁感应定律可知，磁通中的交变会在绕组N中感应出电势，此时若绕组N接上负载，就会有电能输出。由“绕组的感应电势正比于它的匝数，因此只要改变绕组N的匝数，就能改变感应电势的大小，这就是变压器的工作原理。绕组N；从电源吸收电能，称为原边绕组，有关原边绕组的各量均以下标“1”来表示，例如原边绕组的功率、电流。电阻分别为P1、I1、R1；绕组N2向负载输出电能，称为副边绕组，有关副边绕组的各量均以下标“2”来表示，如副边绕组的功率、电流、电阻分别为P2、I2、R2。若原边绕组为高压绕组，副边绕组为低压绕组则该变压器就是降压变压器；若原边绕组为低压绕组，副边绕组为高压绕组则该变压器就是升压变压器。  图7-5 变压器的工作原理 二、变压器的空载运行 空载运行是指变压器的原边绕组接在电源上，副边绕组不带负载（开路，I2=0）时的状态。为了便于理解变压器的电磁关系，以下按照由简到繁的顺序先从理想变压器的空载运行开始分析。所谓理想变压器是指绕组没有电阻，铁心中没有损耗，磁路不饱和且没有漏磁通的变压器。 变压器是接在交流电源上工作的，其中的电压、电流。电势及磁通的大小和方向都随时间而变化，要研究这些量之间的关系及计算它们的数值，必须首先规定出它们的正方向。正方向的规定是人为的，习惯上将变压器中各电磁量的正方向按图7-5所示做如下规定： （1）电位降用电压表示；电位升用电势表示； （2）原边绕组电压的正方向是从原边绕组的首端A指向末端X； （3）原边绕组电流；的正方向是从原边绕组的首端A指向末端X，即原边绕组电压的正方向和电流的正方向一致。 （4）磁通的正方向与电流入的正方向之间符合右手螺旋定则。 （5）原边绕组感应电势的正方向和副边绕组感应电势的正方向与产生它们的磁通中的正方向之间亦符合右手螺旋定则。 1．理想变压器空载时的电压方程 理想变压器空载运行示意图如图7-5所示。空载时原边绕组上接电源电压（正弦交流电），原边绕组中流过的电流用表示。被称为空载电流。空载电流产生空载磁势N1加在变压器的铁心磁路上。由于铁心中的磁场就是由N1建立的，所以又称空载磁势N1为励磁磁势，空载电流又被称为励磁电流。励磁磁势N1在铁心中激励起按正弦变化的磁通，该磁通同时与原边、副边绕组交链，通过铁心回路闭合，称为主磁通，其幅值用表示，它在原边和副边绕组中产生感应电势和。 根据电磁感应定律，可推导出原边、副边绕组感应电势的有效值为： E=4.44fN (7-3) E=4.44fN (7-4) 式中 E、E——原、副边绕组感应电势的有效值（V）； N、N——原、副边绕组的匝数； ——主磁通的幅值（Wb）； f一一正弦交流电的频率（HZ）。 上式表明了感应电势与主磁通的关系。而主磁通与励磁电流的关系由磁化曲线相联系。 因而感应电势与励磁电流之间必然存在着一定的关系。通过进一步的分析可知，理想变压器原边绕组感应电势再与励磁电流之间的关系可以用一个电抗来表达，即： =-jX (7-5) 式中的X称为变压器的励磁电抗，它是表示铁心磁化性能的一个参数,X与铁心绕组的电感L。相对应，因而它与原边绕组匝数N的平方和铁心磁路的磁导成正比，即： X＝Ｌ=2fN (7-6) 根据正方向的规定和基尔霍夫定律可知，电势马应与电压年平衡，即理想变压器空载时原边绕组电压方程为： U=- （7-7） 上式表明，在理想变压器中，外加的电源电压曹；和原边绕组中的感应电势亡；在数值上是相等的，而在相位上相差1800。因此可以得到： U= E= 4.44fN （7-8） 上式表明，一定幅值的外加电压U，产生一定幅值的交变磁通，以建立与电压平衡的感应电势。即在频率ｆ和匝数N；不变的条件下，电压U；正比于磁通；或者说，若外加电压U；不变，则磁通电也不变。变压器运行时铁心中的磁通基本上不变，这是分析变压器运行情况的一个基本概念。 根据正方向的规定和基尔霍夫定律可知，副边绕组输出的空载电压U20就等于副边绕组感应电势E2，即变压器空载时副边绕组电压方程为： = （7-9） 2．变压器的变压比 变压器的变压比用Ｋ表示，它定义为原边绕组电势E与副边绕组电势E之比，即： K=  (7-10） 根据E=4.44fN，E=4.44fN，U=-，=及变压器额定电压的定义可得： Ｋ＝= (7-11） 上式表明，变压器的变压比等于原边、副边绕组的匝数之比，等于原边绕组电压与副边绕组空载电压之比，也等于原边绕组额定电压与副边绕组额定电压之比。在实际的变压器中，Ｋ=只是近似的。变压比Ｋ是变压器的一个重要参数。 3．实际变压器空载时的电压方程 实际变压器空载运行时有铁磁损耗和磁路饱和的问题，则原边绕组感应电势；与励磁电流之间的关系应该用一个阻抗来表达，即： =一 （7-12） 式中的称为变压器的励磁阻抗，它是表示变压器铁心磁化性能和铁耗的一个综合参数，其表达式为 ＝ （7-13） 式中的称为变压器的励磁电阻，它是表示铁磁损耗的一个等值参数。由于变压器铁心的磁化曲线是非线性的，磁导随铁心饱和程度的提高而降低，励磁电抗将随饱和程度的提高而减小。因而，严格地讲，励磁阻抗不是一个常值。但是，一般情况下由于变压器的电源电压变化不大，可以近似认为励磁阻抗是一个常值。 实际上的变压器空载运行时，空载电流激励的磁通分为两部分：一部分为主磁通，它同时与原边、副边绕组交链并产生感应电势和；另一部分通过原边绕组周围的空间形成闭路，只与原边绕组交链而不与副边绕组交链，称为原边绕组漏磁通，用表示，它在原边绕组中产生的感应电势称为漏电抗电势，用表示，相应的漏电抗用表示，则： =-j (7-14) 由于漏磁通经过空气闭路，磁路不会饱和，使得漏磁通保持与成正比，所以是一个常数。由于漏磁通经过的路径磁阻很大，因此相应的漏电抗和漏电抗电势是很小的。 理想变压器空载运行时，原边绕组对于电源来说近似于一个纯电感负载，所以它的空载电流比电压滞后90，是无功电流，用来产生主磁通。而实际变压器空载运行时，空载电流除产生主磁通和漏磁通外，还具有有功分量，以供给绕组电阻和铁心中的损耗，这时的空载电流比电压滞后不到90而接近90。在一般的电力变压器中，铁心回路的磁阻很小，励磁阻抗很大，因而空载电流人是相当小的，只有额定电流的6%左右。 实际变压器的原边绕组有很小的电阻尼，空载电流流过它要产生电压降Ｒ，它和感应电势、漏电抗电势。一起为电源电压所平衡，故可得实际变压器空载时原边绕组的电压方程为：  =一—十R =一＋j＋R =一＋（R＋j） =一十Z （7-15） 式（7-15）中，Z=R十j。是变压器原边绕组的漏阻抗。由于R、。均根小，Z也是很小的，很小的空载电流在漏阻抗上产生的压降当然也是很小的。所以实际变压器空载运行时可以认为： UE=4.44fN （7-16） 上式再次表明，变压器运行时铁心中的磁通九基本上不变。 三、变压器的负载运行 负载运行就是指变压器的原边绕组接在电源上，副边绕组接上负载后输出电流的状态。 1．原边绕组和副边绕组电流的关系 变压器负载运行示意图如图7-6所示。  图7-6 变压器的负载运行 变压器空载运行时，原边绕组流过空载电流，铁心磁路只有励磁磁势N；，它产生的主磁通分别在原边、副边绕组中感应出电势和。当副边绕组接上负载后，在作用下，副边绕组流过负载电流，并产生相应的磁势Ｎ也加在铁心磁路上，根据愣次定律，该磁势将使铁心中的主磁通趋于改变，因而也将趋于改变，从而打破了原有的平衡，使原边绕组电流发生变化。设电流由变为，则变压器负载运行时原边绕组电压方程为： =一＋Z （7-17） 由于Z在数值上比小很多，将Z忽略不计。当不变时，近似不变，与对应的磁通也近似不变，因而变压器空载时和负载时产生该磁通的磁势也应该不变，即空载时的励磁磁势与负载时的合成磁势应该相等，由此，可以得出变压器的磁势平衡方程为： N=N＋ （7-18） 上式表明，变压器负载时原边绕组电流产生的磁势与副边绕组电流产生的磁势的合成值等于励磁电流产生的磁势。在上式中用N除各项后可得： = ＋ （7-19） 式（7-19）中=一表示原边绕组电流的负载分量。 式（7-19）表明，原边绕组电流由两部分组成：其中 用来产生磁通，称它为励磁分量；用以抵消副边绕组电流产生的去磁作用，称它为负载分量。当变压器的负载电流变化时，原边绕组电流会相应变化，以抵消副边绕组电流的影响，使铁心中的磁通基本上不变。正是磁通近似不变的这种效果，使得变压器可以通过磁的联系，把输入到原边绕组的电功率传递到副边绕组电路中去。这个概念是相当重要的。从功率平衡的角度来讲，也应该是这样；副边绕组输出了功率，原边绕组就应该相应地输入功率。 当变压器在额定负载下运行时，励磁电流入相对于额定电流来说是很小的，故将上式中的忽略后可得：  （7-20） 上式表明，变压器的原边绕组电流与副边绕组电流在相位上几乎相差180，而有效值的大小是为的K倍。 2．变压器负载运行时原边绕组电压方程 变压器负载运行时，除原边绕组电流与空载时的不一样外，其他电磁关系仍与空载时相同，所以原边绕组的电压方程可将空载运行时电压方程中的改为而得到，即： =一一＋R =一+j＋R =一+（j+R） =一+Z （7-21） 3．变压器负载运行时副边绕组电压方程 与原边绕组有电阻Ｒ及漏磁通；同样的道理，副边绕组也有电阻R及漏磁通，如图7-6所示，则负载电流流过时会产生相应的电阻压降 R及漏抗电势＝一j 。根据正方向的规定和基尔霍夫定律可知，副边绕组电路的电压方程为： ＝十－ R ＝一j 一 R ＝－（j ＋R） ＝—Z ＝Z （7-22） 上式中Z表示副边绕组电路的负载阻抗；Z表示副边绕组的漏阻抗。 4．变压器的基本方程 综上分析，变压器负载运行时各量的关系可以用变压器的基本方程来表达，即： ＝一 十 Z （7-23） ＝—Z （7-24）  （7-25） + （7-26） =-Z （7-27） = Z （7-28） 根据变压器的基本方程，当知道了电源电压、变压器的变压比Ｋ、漏阻抗Z和Z、励磁阻抗Z以及变压器所接的负载阻抗Z后，就可以求出电流等其他未知量。但是，用上述方程来直接求解还比较复杂。为了简化对变压器的分析，下面介绍变压器的等效电路。 四、变压器的等效电路 要得到变压器的等效电路，需要先进行变压器的折算。通过折算使变压器的基本方程得到简化，便可以找到与简化后的基本方程相对应的变压器的等效电路。 １．变压器的折算 变压器的原边绕组和副边绕组之间没有电的联系，只有磁的联系。从变压器的磁势平衡方程可见，副边绕组的负载电流是通过它的磁势来影响原边绕组的电流的。变压器的折算就是指假设用一个和原边绕组具有相同匝数N；的等效副边绕组，去代替具有匝数N。折算后，等效副边绕组的电流、电势、电阻、漏抗和阻抗分别用I、E、R、X、和Z来表示，则折算前后的关系可用下列方法确定。 因折算前后副边绕组的磁势保持不变，即： ＩN＝ＩN 则 Ｉ= （7-29） 因折算前后副边绕组回路上的视在功率保持不变，即： ＩE=ＩE ＩU=IU 则 E=KE （7-30） U=KU （7-31） 因折算前后副边绕组回路上的有功功率、无功功率保持不变，即： ＩR＝ＩR ＩR=IR ＩX = I x ＩX= I X 则 R＝ ＫR （7-32） R＝ＫR （7-33） X=ＫX （7-34） X=ＫX （7-35） 应用式（7-29）～式（7-35），可以把实际副边绕组回路上的各个量折算为等效副边绕组回路上的量，也可以反过来，把等效副边绕组回路上的量折回到实际副边绕组回路上去。 变压器的折算只是分析变压器的一种方法，通过折算可以把原边绕组和副边绕组之间复杂的电磁关系转换为等效的电的关系，从而能简化变压器的基本方程，画出变压器的等效电路。 1．变压器的等效电路 经折算后，变压器的基本方程变为： ＝－＋Z （7-36） ＝－ （7-37） ＝ （7-38） ＋＝ （7-39） ＝一Z （7-40） ＝ （7-41） 根据以上经折算后的变压器的基本方程．可以找到与其对应的等效电路，如图7-7所示。  图7-7 变压器等效电路 图中 R1-与变压器原边绕组的铜耗相对应的电阻； X-与变压器原边绕组的漏磁通相对应的漏电抗； R-与变压器副边绕组的铜耗相对应的经折算后的电阻； X-与变压器副边绕组的漏磁通相对应的经折算后的漏电抗； R-与变压器的铁耗相对应的励磁电阻； X-与变压器的主磁通相对应的励磁电抗。 所谓等效电路，就是指这个电路能够等效地反应变压器的运行情况。例如，励磁支路中流过励磁电流，它用来产生主磁通，以便产生感应电势＝；表示原边绕组通过电磁感应传送给副边绕组的电磁功率，它是变压器进行能量转化的枢纽；R和R上消耗的功率表示原边绕组电阻和副边绕组电阻的铜损耗； 和分别表示变压器的输入功率和输出功率。 五、变压器的参数测定 在利用变压器等效电路分析其性能时，要用到变压器的参数R、X、R、X。R和X，这些参数的大小直接影响到变压器的运行性能。变压器的参数，归根结底还是由它使用的材料、结构形状及几何尺寸决定的。设计变压器时，应考虑，既要满足运行性能的要求，又要合理使用材料、提高劳动生产率以降低成本。 要得到变压器的参数，可以有两种办法：一种是根据变压器所使用的材料、结构尺寸等，通过设计计算得到，这是电机设计课程的内容；另一种是，对已经制造出来的变压器，可以通过实验的方法来测定。下面就介绍测定变压器参数的方法：变压器的空载实验和短路实验。 1．空载实验 变压器的空载实验，就是指将变压器的副边绕组（高压绕组）处于开路状态，让原边绕组（低压绕组）电压达到额定值，测量此时的空载电流I。、变压比K、空载损耗P。和励磁阻抗Z。。其实验线路图如图7-8（ａ）所示。  图7-8 变压器的空载实验 （ａ）线路图；（b）等效电路。 空载实验时的等效电路如图7-8（b）所示，此时变压器原边绕组（低压绕组）电压、感应电势和主磁通都达到额定值，=0，＝。变压器的空载损耗P。由两部分组成：一是空载电流I。在原边绕组中产生的铜耗，二是因为磁通交变而在铁心中产生的铁耗。由于空载电流入很小，空载时的铜耗便可以略去，近似地认为P。就是铁耗。 在图7-8（b）中，Xm＞＞X，这是由于变压器中的主磁通远大于它的漏磁通；R＞＞R，这是由于空载时的铁耗远大于钢耗。因此可以得到变压器的励磁阻抗Z、励磁电阻R及励磁电抗X分别为：  (7-42)  (7-43)  (7-44) 通过空载实验，除了可以求出激磁参数外，还可求出变压器的变压比Ｋ，即： K= (7-45) 理论上空载实验可以在低压绕组侧进行，也可以在高压绕组侧进行，但一般都在低压绕组侧的额定电压下进行，因为低压绕组侧的电压较低，比较安全。当然，这样测出来的参数都是低压绕组侧的值。要得到高压绕组侧的励磁阻抗，还必须进行折算，即高压绕组侧的励磁阻抗为KZ。Z的大小与铁心的饱和程度有关，电压超过额定值越多，铁心越饱和，Z就越小。常用的为对应于额定电压时的Z值。 空载损耗P。主要是铁耗，也就是由于铁心磁化所引起的磁滞损耗和涡流损耗。如果铁心质量不好，如：硅钢片不合格、片间绝缘有损伤、铁心螺杆或压板的绝缘损坏、铁心接缝过大、铁心叠片不整齐、铁心磁阻过大等，会引起空载损耗和空载电流过大。我们希望变压器的励磁阻抗大，空载损耗和空载电流小。 2．短路实验 变压器的短路实验，就是指将变压器的副边绕组（低压绕组）处于短路状态，让原边绕组（高压绕组）电流达到额定值，测量此时的短路电压U、短路电流I及功率P。其实验线路图如图7-9(a)所示。  图7-9 变压器的短路实验 （ａ）线路图；（b）等效电路。 由于副边绕组未接任何阻抗而直接短路，整个变压器等效电路的阻抗很小，为避免原边和副边绕组因电流过大而烧坏，在进行短路试验时，外施电源电压必须经调压器后接到原边绕组。原边绕组上的电压要从零开始增大，使原边绕组电流达到额定值为止，此时原边绕组侧的短路电压U=（5-10）％U。 短路实验时测量到的功率P由两部分组成，即：因磁通交变而产生的铁耗和短路电流在原边和副边绕组中产生的铜耗。由于U很低，铁心中磁通很小，故铁耗可以略去。近似地认为短路实验时测量到的功率P就是铜耗。 由于原边绕组侧的短路电压U=（5-10）％U，它比额定电压低很多，因此铁心中磁通很小，励磁电流可以略去，则短路实验时的等效电路便如图7-9所示。 根据测量数据，可以计算出：  (7-46)  (7-47)  (7-48) 由于、、是在变压器短路情况下所测量到的参数，因此分别称为短路阻抗为短路电阻，为短路电抗。 理论上讲，在进行短路试验时，电源可以加在高压绕组侧，也可以加在低压绕组侧。由于高压绕组侧电流较小，测量比较方便，所以一般都是把高压绕组侧接电源，而把低压绕组侧短路。当然在这种情况下测量到的参数都是折算到高压绕组侧的数值。 由于绕组的电阻随温度而改变，而短路实验一般在室温下进行，故必要时应将所测得的室温电阻值换算到基准工作温度时的数值。按国家标准规定，油浸式电力变压器的短路电阻应换算到75℃时的数值。 （75℃）= (7-49) 式中（75℃）——换算到75℃时的短路电阻； ｔ——实验时的室温。 施加额定电流作短路实验时的短路电压U又称为变压器的阻抗电压，它表示变压器在额定负载下运行时，漏阻抗压降的大小。从正常运行的角度来看，要求变压器的阻抗电压小一些。因为阻抗电压越小，则短路阻抗越小，负载变化时的漏阻抗压降变化就越小，输出电压就越稳定。阻抗电压是变压器的一个重要参数，标识在变压器的铭牌上。 1．变压器的电压变化率 变压器的负载并不是固定不变的，负载的变化会影响到变压器副边绕组端电压的变化。我们希望供电电压尽量稳定。随着负载的变化，电源电压变化越小ｔ就说明供电电压的质量越高。一般用电压变化率来反映供电电压的稳定性，它是变压器运行的主要性能指标之一。 当变压器空载，原边绕组接至额定电压U后，副边绕组的开路电压U等于它的额定电压U。负载以后，负载电流在变压器内部将产生电阻压降和漏抗压降，造成副边绕组端电压U随负载电流的变化而变化。原边绕组电压保持额定，空载与负载时，副边绕组端电压之差（U－U）与额定电压U的比值，就称为变压器的电压变化率上，用公式表示为： = (7-50) 经有关的推导后，可以得知，电压变化率与变压器的短路参数、负载的大小和性质有关，其计算公式为： = (7-51) 式中——负载电流的负载系数（又称为标么值）； ——变压器负载的功率因数角； ——短路电阻的标么值； ——短路电抗的标么值。 上式说明，变压器的电压变化率与它的负载大小成正比；与负载的功率因数有关；在负载一定时，短路阻抗标么值越大则电压变化率越大。 当变压器带额定负载，即=１，这时计算出来的称为变压器的额定电压变化率，通常是用它来反映变压器的供电质量，即电压是否稳定。 实际运行中，变压器带的负载大多数都是感性负载，因而变压器负载后的副边绕组端电压通常是下降的。 2．变压器的外特性 在原边绕组电压保持额定，负载功率因数cos常数时，变压器副边绕组端电压U随负载电流变化的规律U＝f（）称为变压器的外特性，如图7-10所示。  图7-10 变压器的外特性 由图7-10可见，空载时＝0，则U＝U。当负载为电阻性或电感性负载时，随着增大，U逐渐降低，即变压器具有下降的外特性。在负载大小相同时，其电压下降的程度取决于负载的功率因数，负载功率因数越低，U下降越大。当负载为电容性负载时，随着增大，U有可能上升，即变压器有可能具有上升的外特性。 3．变压器的效率 在能量传递过程中，变压器内部将同时产生损耗，这些损耗影响到变压器的效率。变压器的效率也是它的主要性能指标之一。 从变压器的等效电路可以看出变压器的功率平衡关系。 变压器的输人功率P为： P= （7-52） 输人功率中的一小部分供给铁磁损耗，其值为：  （7-53） 铁磁损耗可以通过空载实验求得。由于变压器运行时，其主磁通基本上不变，因此与之对应的铁磁损耗也基本上不变，故铁磁损耗又被称为变压器的不变损耗。 输人功率中的另一部分供给原边绕组和副边绕组的铜耗ＰＣｕ。其值为：  （7-54） 若令表示负载电流的负载系数（又称为标么值）,则 ，故： （7-55） 式(7-55）中表示原边绕组和副边绕组在额定电流时的铜耗（即短路损耗）。由于原边绕组和副边绕组的铜耗正比于电流的平方，故称它为变压器的可变损耗。 变压器的输出功率为：  （7-56） 输人功率应该等于损耗与输出功率之和。所以，变压器的功率平衡方程为：  （7-57） 式中。——变压器中的总损耗。 变压器的效率为输出功率与输人功率之比。效率的计算公式为：  (7-58) 对于给定的变压器，、和都是一定的。可见，当功率因数不变时，变压器的效率将随负载而变化。由此可得到变压器的效率特性＝f（β），如图7-11所示。  图7-11 压器的效率特性 由图7-11可见，变压器的效率有一个最大值ηｍ。可以证明，当变压器的不变损耗与可变损耗相等，即时，变压器的效率达到最大。βｍ是效率最大时的 负载电流标么值。一般电力变压器的额定效率为ηＮ=0.95-0.99。 当时，随着负载β的减小，效率η急剧下降；当β>βm时，随着负载β的增大，效率η逐步下降。所以，要提高变压器的效率，不应使变压器在较小的负载下运行；当然，也不宜使变压器在很大的负载下运行，因为负载况很大时，损耗急剧增大，不仅使效率下降，而且温升增高，会使变压器过热而受到损害。一般电力变压器的β=0.4-0.6时效率最高。 第三节 单相变压器的联接组别 一、变压器绕组的同名端 在任何瞬间，变压器的原、副边绕组电势极性相同的两个对应的端点，称为同名端或同极性端，通常用标记“·”或“*”表示。 在使用变压器或其他磁耦合线圈时，经常会遇到两个绕组或线圈同名端的正确连接问题。  图7-12 变压器的正确连接 例如，假设某变压器的原、副绕组由两个匝数相等绕向一致的绕组组成，如图7-12（ａ）中绕组1-2和3-4所示。如每个绕组额定电压力110V，则当电源电压力220V时，应把两个绕组串联起来使用，如图7-12（b）所示的接法；如电源电压为110V时，则应将它们并联起来使用，如图7-12（c）所示的接法。 当接法正确时，两个绕组所产生的磁通方向相同，磁通在铁心中互相迭加。如接法错误，则两个绕组所产生的磁通方向相反，它们在铁心中互相抵消，使铁心中的合成磁通为零，在每个绕组中也就没有感应电势产生，相当于短路状态，会把变压器烧毁。因此，同名端的判定是相当重要的，其判定方法如下： 1．对两个绕向已知的绕组，当电流从两个同名端流入（或流出）时，铁心中所产生的磁通方向是一致的，如图7-12（b）所示，1和3为同名端，电流从这两个端点流入时，它们在铁心中产生的磁通方向相同。同理可判断图7-13中的两个绕组，1和4为同名端。  图7-13 同名端的判定  图7-14 同名端的测定 2.对于一台已经制成的变压器，无法从外部观察其绕组的绕向，因此无法辨认其同名端，此时可用实验的方法进行测定。测定的方法有交流法和直流法两种，以下介绍用交流法来测定变压器绕组的同名端。如图7-14所示，将原、副边绕组各取一个接线端连接在一起，如图7-14中的2和4，并在一个绕组上（图7-14中为N1绕组）加一个较低的交流电压U12，再用交流电压表分别测量U12、U13、U34的值，如果测量结果为：U13=U12—U34，则说明N1、N2绕组为反极性串联，故1和3为同名端；如果U13=U12＋U34，则说明N1、N2绕组为同极性串联，故1和4为同名端。 二、单相变压器的联接组别 国家标准规定：单相变压器的高压绕组出线端，以大写字母ＡX标志，而低压绕组的出线端则以小写字母ａ、x标志，其中A、ａ表示绕组的首端，X、x表示绕组的末端。 把绕组的出线端分为首端和末端并标上字母的这种标志方法，有两种标法：一是把变压器高、低压绕组的同名端标为首端，如图7-15中的(a)和（ｄ）；一是把变压器高、低压绕组的非同名端标为首端，如图7-15中的(b)和（c）。 规定用首端指向末端的电势和来比较两个绕组感应电势的相位关系，为了简单用表示，用表示从图中4种情况可见，原边绕组和副边绕组的感应电势和可以同相也可以反相，这取决于它们的绕向及如何标志首末端。如果把原边绕组和副边绕组的同名端标为首端，则A 和ａ同相；如果把原边绕组和副边绕组的非同名端标为首端，则和反相。  图7-15 高、低压绕组相电势相位关系的标志方法 变压器的联接组别用时钟表示法来确定。即，把高压绕组电势当作时钟面上的长针并指向12点，把低压绕组电势当作时钟面上的短针，短针指向钟面上的哪个数字，该数字就为变压器联接组别的标号。例如，图7-15中(a)和(d)所示的单相变压器联结组别的标号是“0”（和都指向12点，其相位差是零），用I,I0表示；图7-15中(b)和（c）所示的单相变压器联结组别的标号是“6”（指向12点，指向6点，其相位差是6x300＝1800），用I,I6表示。其中I,I表示高、低压绕组都是单相，后面的数字表示高、低压绕组电势的相位关系。 对单相变压器而言只有相电势的相位关系，所以单相变压器的联接组别只有I,I0和I,I6两种。 第四节 其他用变压器 一、自耦变压器 双绕组变压器的原、副边绕组是分开绕制的，原边绕组和副边绕组虽然装在同一个铁心上，但它们之间只有磁的联系，没有电的直接联系。自耦变压器是原、副边共用一部分绕组的变压器，它只有一个绕组，低压绕组是高压绕组的一部分，如图7-16所示，图中标出了各电磁量的正方向，采用与双绕组变压器相同的惯例。这是一台降压自耦变压器，原边绕组匝数Nｌ大于副边绕组匝数N2。  图7-16 自耦变压器原理 1．电压、电流关系 自耦变压器与双绕组变压器一样，有主磁通和漏磁通，主磁通在原绕组Ｎ1和副绕组N2中分别产生感应电势Eｌ和E2。当原边接在额定电压U1N。上，副边空载电压为U2N，忽略漏阻抗压降，则它们的关系是：  （7-59） 式（7-59）中ＫA为自耦变压器的变比。 同双绕组变压器一样，带负载时，由于电源电压保持额定，主磁通为常数，因此有同样的磁势平衡关系：  （7-60） 分析负载运行时，忽略，则有：  （7-61） 因此可得原边输人电流和副边输出电流的关系为：  （7-62） 由图7-16可见，副边绕组中的电流为：  （7-63） 2．容量关系 对于自耦变压器，有两个容量必须分清楚，这就是变压器容量和绕组容量。所谓变压器容量也叫做通过容量，是指它的输人容量，也等于它的输出容量，在数值上为输入（或输出）的额定电压乘以额定电流，也就是前面所讲的额定容量。所谓绕组容量是指额定情况下该绕组的电压与电流的乘积。对于双绕组变压器，原边绕组的绕组容量就是变压器的输人容量，副边绕组的绕组容量就是变压器的输出容量，都等于变压器容量。但是，对于自耦变压器来说，变压器容量和绕组容量是不相等的。由图7-16可见： 自耦变压器的额定容量为： SN=U1NI1N＋U2NI2N （7-64） 从接线图可以看出，额定运行时，绕组Ａａ的容量为：  （7-65） 绕组ａｘ的容量为：  （7-66） 可见，额定运行时，绕组Aa和绕组ax的容量相等并且比变压器额定容量小。实际上，原边输入电流I1和副边输出电流I2的相位在忽略励磁电流时是相差1800，同时KA＞1，I2＞I1，原边输入电流I1、副边输出电流I2及副绕组中电流I的有效值的关系为： I1＋I＝I2 （7-67） 因此，自耦变压器副边输出的容量为： S2＝U2I2＝Uax(I1+I)=UaxI1+UaxI=S传导+Sax (7-68) 从上式可见，自耦变压器输出容量可以分为两部分：一是副边绕组容量比UaxI＝Sax，这是通过（N1－N2）段绕组和N2段绕组的电磁感应作用传到副边绕组再送给负载的容量。二是UaxI1=S传导，叫做传导容量是由原边输人电流I1直接传到负载去的。双绕组变比器没有传导容量，全部输出容量都是经过原、副绕组的电磁感应作用传递的，因而双绕组变压器的绕组容量与额定容量是相等的。 3．主要优缺点 当原、副边的电压较接近时，采用自耦变压器，其绕组公共部分的电流是很小的，这一部分的导线可以用得细一些，小电流引起的损耗也小，效率高。 理论和实践都可以证明：当原、副边电压之比接近于1时，或说不大于2时，自耦变压器的优点是显著的，当变比大于2时，优点就不明显了。所以自耦变压器的变比一般在1.2-2.0的范围内。。 自耦变压器的缺点在于：原、副边绕组电路直接连在一起，高压侧的电气故障会波及到低压侧，很不安全，因此，它对内部绝缘与过电压保护的要求较高，使用时必须正确接线，且外壳必须接地，并规定安全照明变压器不允许采用自耦变压器结构型式。 自耦变压器有单相的也有三相的。与讨论双绕组电力变压器一样，对单相自耦变压器运行时电磁关系等的分析方法及结论，也适用于对称运行的三相自耦变压器的每一相。 二、互感器 直接测量大电流或高电压是比较困难的。在交流电路中，常用特殊的变压器把高电压转换成低电压、大电流转换成小电流后再测量。这种特殊的变压器就是互感器。使用互感器可以使测量仪表与高电压隔离从而保证人身和仪表安全；可以扩大仪表量限，便于仪表的标准化。 １．电压互感器 电压互感器实质上就是一台降压变压器，它将高电压转换成低电压以供测量，也可作为控制信号使用。电压互感器副边的额定电压一般为100V。 电压互感器接线图如图7-17所示。原边绕组并联接人主线路，被测电压为U1。副边电压为U0，副边绕组接的电压表或功率表的电压线圈的阻抗很大，实际副边绕组近似为开路。因此，电压互感器是一个近似空载运行的单相降压变压器。为了安全，铁心及副边绕组一端必须接地。  图7-17 电压互感器接线图 采用单相变压器的分析方法来分析电压互感器可知，不计漏阻抗压降，电压互感器原边被测电压U；与副边实际测量得到的电压U0之间的关系为： U1＝KU2 （7-69） K是电压互感器的变压比，是个常数，，N1为原边绕组匝数，N2为副边绕组匝数。可见，电压互感器副边电压数值乘以常数K就是原边被测电压的数值。测量的电压表按KU2来刻度，就可直接从表上读出被测电压的数值。 实际上的电压互感器，原、副边都有漏阻抗压降，因此，原、副边电压数值之比只是近似为常数Ｋ，误差必然存在。电压互感器的误差有电压误差（数值大小的误差）和相位误差。根据误差的大小分为0.2，0.5，1.0，3.0几个等级，每个等级的允许误差可查阅有关技术标准。 电压互感器使用时必须注意以下3个问题： （1）副边不许短路。电压互感器正常运行时接近空载，如副边短路，则电流变得很大，使绕组过热而烧毁。 （2）铁心及副边绕组一端接地。 （3）副边接的阻抗值不能太小。否则原、副边电流都将增大，使原、副边漏阻抗压降增加，误差加大，降低电压互感器的精度等级。 2．电流互感器 电流互感器实质上是一台升压变压器，它将大电流转换成小电流，送到电流表或功率表的电流线圈以供测量，也可作为控制信号使用。电流互感器副边的额定电流一般为5A或1A。 电流派器接线图如图7-18所示。原边绕组串联接人主线路，被测电流为I1。副边电流为I2，副边绕组接内阻很小的电流表或功率表的电流线圈，实际副边近似为短路。因此，电流互感器是一个近似短路运行的单相升压变压器。为了安全，铁心及副边绕组一端必须接地。  图7-18 电流互感器接线图 采用单相变压器的分析方法来分析电流互感器可知，忽略励磁电流，电流互感器原边被测电流I1与副边实际测量得到的电流I2之间的关系为：  （7-70） Ｋ是电流互感器的变压比，是一个常数，K＝N1/N2，N1为原边绕组匝数，N2为副边绕组匝数。可见，电流互感器副边电流数值上乘以常数天就是原边被测电流的数值。用来测量的电流表按 人来刻度，就可直接从表上读出被测电流的数值。 实际上的电流互感器中，励磁电流不可能为零，因此，原、副边电流数值之比只是近似为常数公误差必然存在。电流互感器的误差有电流误差（数值大小的误差）和相位误差。根据误差的大小，电流互感器分为以下几个等级：0.2，0.5，1.0，3.0和10.0，每个等级的允许误差可查阅有关技术标准。 电流互感器使用时必须注意以下3个问题： （1）副边不许开路。电流互感器正常运行时接近短路，如副边开路，则原边被测的主线路电流就成为励磁电流，它比正常工作时的励磁电流大几百倍，这样大的励磁电流会造成电流互感器的铁磁损耗急剧上升，使它过热甚至烧毁绝缘，会造成电流互感器的副边出现很高的电压，不但击穿绝缘，而且危及操作人员和其他设备安全。 （2）铁心及副边绕组一端接地。 （3）副边回路串人的阻杭值不能超过有关技术标准的规定。这是因为，如果副边回路串人的阻抗值过大，则副边电流变小，而原边电流（主线路电流）不变，造成励磁电流增大，使误差加大，降低电流互感器的精度等级。 小 结 变压器是一种传递电能的静止电器，由主磁通在原边、副边绕组中感应出电势见和ＥＺ来传递电能一。原边绕组电势Ｅ；的大小与电源频率、原边绕组匝数、主磁通成正比，与铁心材料和尺寸无关。当变压器原边电压一定时，无论负载是否变化，主磁通基本不变，电势Ｅ１的大小也基本不变。 为了把复杂的电磁场的问题转化为相对简单的电路问题，引出了励磁电阻、励磁电抗和漏电抗的概念，画出了变压器的等效电路，用等效电路作定量计算比较方便。 变压器的空载实验和短路实验是测定变压器特性的基本实验，通过空载实验可以确定变压器的铁耗、变比、空载电流和励磁电阻、励磁电抗，通过短路实验可以确定变压器额定负载时的铜耗、短路电阻、短路电抗和阻抗电压。通过实验求出变压器参数后还可计算出变压器的电压变化率和效率。 变压偷极性是相对极性，用来表示原边、副边绕组中感应电势相位的关系。变压器的联接组表示变压器高压边、低压边绕组电势的相位关系。 自耦变压器原边、副边绕组之间除了磁的耦合外，还有电的联系，输出功率中有一部分功率是从电源传导过来的，这是和普通变压器的根本区别。电压互感器相当于一台降压变压器的空载运行。电流互感器相当于一台升压变压器的短路运行。 复习思考题 1、变压器是根据什么原理制造的？变压器有哪些部件？各部件的作用是什么？ 2、变压器不用铁心行不行？为什么铁心要用电工钢片叠装而成？电工钢片的厚度对变压器的铁磁损耗有何影响？电工钢片表面为什么要涂绝缘漆？ 3、为什么电力变压器的铁心与绕组通常浸在变压器油中？ 4、为什么对变压器要规定有额定值？确定变压器额定值的依据是什么？变压器的额定值主要有哪些？ 5、已知某单相变压器的额定容量 SN=180KVA，额定电压U1N/U2N=6000/220V，求额定电流I1N和I2N各是多少？在该变压器的副边绕组端可否接入功率为180ｋｗ，功率因数为0.8的感性负载？ 6、三相变压器其铭牌数据SN=150KVA，，U1N/U2N=66/10.5KV，原边为星形接法，副边为三角形接法，求其原、副边额定电流、线电流和相电流。 7、如果在一台变压器的副边绕组上接一个灯泡做为它的负载，当它的原边绕组与匹配的交流电源接通时，灯泡会亮吗？请画出它的原理示意图并说明变压器的工作原理。 8、变压器空载运行时，与额定电流比较，空载电流是大还是小？为什么？ 9、变压器中的主磁通与电源电压有什么关系？与漏磁通有什么区别？ 10、制作某变压器时，铁心截面比原设计值小了，若该变压器接在原设计的额定电源电压上，其主磁通、空载电流、励磁电抗如何变化？如果仅原边绕组匝数减少了，其主磁通、空载电流、励磁电抗及副边绕组端电压如何变化？ 11、某变压器额定频率为50HZ，若将它接在60HZ的交流电源上，其主磁通、空载电流、励磁电抗及副边绕组端电压如何变化？ 12、某变压器额定电压为220/110V，若将低压绕组接在220V的交流电源上，会产生什么后果？为什么？ 13、已知某单相变压器 SN=5000KVA，，U1N/U2N=35/6.6KV，fN＝50HZ，铁心截面积为1120cm，铁心中胶密最大值为1.45T，求原、副边绕组匝数和变比？ 14、某单相变压器 SN=10KVA，，U1N/U2N=3300/220KV，如果要求变压器在额定情况下运行，可以接多少220V，60W的白炽灯？并求原、副边额定电流？ 15、某单相变压器 SN=4.6KVA，，U1N/U2N=380/115KV，空载试验在低压边进行，测得：U0=115V，I0=3A，P0=60W；短路试验在高压迫进行，测得：UK=15.6V，IK=12.1A，PK=172W。设R1= =0.5RK, = 0.5XK，求此变器等效电路的各个参数值并画出其等效电路。 16、何谓变压器的外特性和效率特性？变压器带负载运行时，它的输出电压变动与哪些因素有关？运行时的效率与哪些因素有关？ 17、自耦变压器有什么特点？自耦变压器的功率是如何传递的？自耦变压器与普通双绕组变压器相比有什么优缺点？ 18、电流互感器和电压互感器在使用中应注意哪些事项？