变压器的特性和额定值详解

4.3　变压器的特性和额定值

4.3.1　变压器的外特性

变压器一次电压U₁为额定值时，U₂=f（I₂）的关系曲线称为变压器的外特性。其规律是：二次电压U₂将随电流I₂的增加而降低，这是因为随着I₂的增大，二次绕组的电阻电压降和漏磁通感应电动势增大而造成的。

由于二次绕组电阻压降和漏磁通感应电动势较小，U₂的变化一般不大。电力变压器的电压变化率

ΔU%为3%～6%。式（4-16）中U₂₀和U₂分别为空载和额定负载时的二次电压。

4.3.2　变压器的损耗和效率

变压器的输入功率除了大部分输出给负载外，还有很小一部分损耗在变压器内部。变压器的损耗包括铁损耗P_Fe和铜损耗P_Cu。铁损耗是由交变磁通在铁芯中产生的，包括磁滞损耗和涡流损耗。当外加电压U₁和频率f一定时，主磁通Φ_m基本不变，铁损耗也基本不变，故铁损耗又称为固定损耗。铜损耗是由电流I₁、I₂流过一次、二次绕组的电阻所产生的损耗，它随电流的变化而变化，故称为可变损耗。由于变压器空载运行时铜损耗I²₀R₁很小，此时从电源输入的功率（称为空载损耗）基本上损耗在铁芯上，故可认为空载损耗等于铁损耗。

变压器的输出功率P₂和输入功率P₁之比，称为变压器的效率，通常用百分数表示

图4-11所示为变压器的效率曲线η=f（P₂）。由图可见，效率随输出功率而变，并有一最大值。变压器效率一般较高，大型电力变压器的效率可达99%以上，这类变压器往往不是一直在满载下运行，因此在设计时通常使最大效率出现在50%～60%额定负载。

4.3.3　变压器的额定值

为了正确使用变压器，必须了解和掌握变压器的额定值。额定值常标在变压器的铭牌上，故也称为铭牌数据。

（1）额定电压U_1N/U_2N：额定电压是根据变压器的绝缘强度和容许温升而规定的电压值，以伏（V）或千伏（kV）为单位。额定电压U_1N是指变压器一次侧（输入端）应加的电压，U_2N是指输入端加上额定电压时二次侧的空载电压。在三相变压器中额定电压都是指线电压。在供电系统中，变压器二次侧的空载电压要略高于负载的额定电压。例如对于额定电压为380V的负载，变压器的二次电压为400V左右。(www.xing528.com)

（2）额定电流I_1N/I_2N：额定电流是根据变压器容许温升而规定的电流值，以安（A）或千安（kA）为单位。在三相变压器中都是指线电流。

（3）额定容量S_N：额定容量即额定视在功率，表示变压器输出电功率的能力。以伏安（VA）或千伏安（kVA）为单位。对于单相变压器

S_N=U_2NI_2N

对于三相变压器

式（4-19）中的U_2N、I_2N均为线电压和线电流。

（4）额定频率f_N：运行时变压器使用交流电源电压的频率。我国的标准工业频率为50Hz，有些国家的工业频率为60Hz。

（5）相数。

（6）温升：变压器在额定值下运行时，内部温度容许超出规定的环境温度（+40℃）的数值，与绝缘材料的性能有关。

对于三相变压器，铭牌上还给出了高压侧、低压侧绕组的连接方式。

【例4-2】有—单相变压器，一次侧额定电压U_1N=220V，二次侧额定电压U_2N=20V，额定容量S_N=75VA。求变压器的变比K，二次侧和一次侧的额定电流I_2N和I_1N。设空载电流忽略不计。