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变压器的空载运行是怎么回事?

2016-11-23 技术知识
变压器的空载运行是指变压器一次绕组外接额定交流电压,二次绕组开路的运行情况。变压器空载运行时的物理情况如果将图4-6中的变压器原理图分解为电路—磁路—电路的形式,则有图4-9中的形式。图4-9比较形象地揭示和描述了变压器工作在空载状态下内部的各个内在变量之间的关系。
变压器空载运行原理图
当变压器一次绕组外接工频为50Hz的交流电时,在一次绕组回路中便会产生交流电流。由于变压器二次绕组开路,意味着变压器没有带负载,此时,一次绕组中只有较小的用来建立磁通用的交变电流,这个较小的电流被称为变压器空载电流i0。其作用是在磁路中建立磁动势,以便在磁路中,在磁动势的作用下产生磁通,同时补偿在建立磁通的过程中的各种损耗。如:原边线圈导线电阻r1的损耗,也称为铜损;磁通在铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗、磁路中的损耗统称为变压器铁损rm。
空载电流i0在磁路中产生的磁动势称为变压器的空载磁动势,用i0与N1的乘积表示。在空载磁动势i0N1的作用下,在磁路中将会产生交变磁通。因为变压器铁芯磁阻很小,所以绝大部分磁通都会经铁芯回路闭合,这部分磁通一般占据总磁通的99%以上,我们称为主磁通。由变压器运行原理图4-9可见,主磁通同时与一次绕组和二次绕组交链,在变压器正常运行中,起到了能量传递的作用,是能量传递的媒介。同时还有极少部分的磁通没有经由铁芯回路,而是经过变压器油箱和绕组周围的空气形成闭合回路,这部分磁通仅和变压器的一次绕组交链,与二次绕组不产生关系,所以没有起到能量传递的作用。我们将这部分磁通称为漏磁通。
这一过程亦称为电生磁的过程。因为交变的主磁通与变压器一次绕组和二次绕组同时交链或切割,必然在变压器一次侧绕组中产生感应电动势e1,同时在变压器二次侧绕组中产生感应电动势e2,漏磁通虽然也是空载磁动势i0N1的作用下产生的磁通中的一部分,但由于仅和一次绕组交链,故在变压器一次绕组侧产生漏感电动势e1σ。原副边的电动势与磁路中的磁通之间的关系分别为

也就是说,磁路中磁通的变化以电动势的形式反映到原、副边电路中来,这一过程也称为磁生电的过程。反映到原边绕组中的感应电动势e1,其作用是反对产生交变磁通的电流i0的变化,而反映到副边绕组中的感应电动势e2则作为变压器向负载提供的电压源。