变压器空载运行时的电磁关系优化探究

1.变压器中各物理量参考方向的规定

由于变压器中电压、电流、磁通及电动势的大小和方向都是随时间作周期性变化的，因此它们的参考方向原则上是可以任意规定的。为了能正确表明各量之间的关系，必须首先规定它们的参考方向，或称为正方向。

为了统一起见，习惯上都按照“电工惯例”来规定参考方向，具体如下：

（1）电压u参考方向与电流i的参考方向一致，即符合关联参考方向。

（2）由电流i产生的磁动势所建立的磁通Φ与电流i的参考方向符合右手螺旋定则。

（3）由磁通Φ产生的感应电动势e的参考方向与产生磁通Φ的电流的参考方向一致，并有的关系，即符合关联方向，即e与i符合右手螺旋定则。

图1-16中各量的参考方向就是根据上述规定来确定的。

2.空载运行时各电磁量之间的关系(www.xing528.com)

当一次绕组加上交流电压，二次绕组开路时，一次绕组中便有空载电流流过，由于变压器为空载运行，此时二次绕组中没有电流，即=0。空载电流在一次绕组中产生空载磁动势=N1，并建立空载时的磁场，由于铁芯的磁导率比空气或油的磁导率大得多，因此绝大部分磁通通过铁芯闭合，并同时交链一、二次绕组，这部分磁通称为主磁通；另一小部分磁通通过空气或变压器油（非铁磁性介质）闭合，只交链了一次绕组，这部分磁通称为漏磁通。根据电磁感应原理，主磁通在一、二次绕组中感应电动势、，漏磁通只在一次绕组中感应漏磁电动势，另外因为空载电流流过一次绕组的电阻r1，还会在r1上产生电阻压降。此过程的电磁关系可用图1-17来表示。

图1-17　空载运行时各电磁量间的关系

主磁通和漏磁通有以下差异：

（1）在性质上，主磁通磁路由铁磁材料组成，具有饱和特性，与呈非线性关系。而漏磁通磁路不饱和，与呈线性关系。

（2）在数量上，因为铁芯的磁导率比空气（或变压器油）的磁导率大的多，铁芯磁阻小，所以磁通的绝大部分通过铁芯闭合，故主磁通数量远大于漏磁通。一般主磁通可占总磁通数量的99%以上，而漏磁通仅占总磁通数量的1%以下。

（3）在作用上，主磁通在二次绕组中感应电动势，若接负载，就有电功率输出，故起到传递能量的媒介作用；而漏磁通则只在一次绕组中感应漏磁电动势，仅起到产生漏抗压降的作用。

在分析变压器时，把这两部分磁通分开，即可把非线性问题和线性问题分别予以处理，便于考虑它们在电磁关系上的特点。在其他交流电机中，一般也采用这种分析方法。