变压器的运行特性，这一篇给你讲清楚

变压器的运行特性主要有外特性与效率特性，而表征变压器运行性能的主要指标则是电压变化率和效率。

1.2.1　变压器的外特性

当电源电压和负载的功率因数等于常数时，二次端电压随负载电流变化的规律曲线称为变压器的外特性。

在负载运行时，由于变压器内部存在电阻和漏抗，故当负载电流流过时，变压器内部将产生阻抗压降，使二次端电压随负载电流的变化而变化。图1.5表示不同负载性质时，变压器的外特性曲线。由图可知，变压器二次电压的大小不仅与负载电流的大小有关，而且还与负载的功率因数有关。图中

二次绕组电压、电流的标幺值。

图1.5 变压器的外特性曲线

1.2.2　电压变化率

为了表征U2 随负载电流I2 变化而变化的程度，引进电压变化率的概念。所谓电压变化率是指变压器原边施以交流50Hz的额定电压，副边空载电压U20 与带负载后在某一功率因数下副边电压U2 之差与副边额定电压U2N 的比值，电压变化率的大小反映了供电电压的稳定性，用ΔU表示，即

1.2.3　变压器的损耗

变压器在能量传递过程中会产生损耗，但变压器没有旋转部件，因此没有机械损耗。变压器的损耗主要包括铁损耗和原、副绕组的铜损耗两部分。由于无机械损耗，故其效率比旋转电机高，一般中、小型电力变压器效率在95％以上，大型电力变压器效率可达99％以上。

（1）铁损耗

变压器的铁损耗包括基本铁损耗和附加铁损耗两部分。基本铁损耗为铁芯中磁滞和涡流损耗，它取决于铁芯中磁通密度大小、磁通交变的频率和硅钢片的质量。铁损耗中的附加铁损耗，包括由铁芯叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等，一般为基本铁损耗的15％～20％。

变压器的铁损耗与一次侧外加电源电压的大小有关，而与负载大小无关。当电源电压一定时，其铁损耗就基本不变了，故铁损耗又被称为“不变损耗”。

（2）铜损耗

变压器的铜损耗也分为基本铜损耗和附加铜损耗两部分。基本铜损耗是电流在原、副边绕组直流电阻上的损耗，而附加铜损耗包括因集肤效应引起导线等效截面积变小而增加的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等。附加铜损耗大约为基本铜损耗的0.5％～20％。变压器铜损耗的大小与负载电流的平方成正比，所以把铜损耗称为“可变损耗”。

1.2.4　变压器的效率和效率特性

变压器效率的大小反映了变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压器运行性能的重要指标之一。变压器效率是指变压器的输出功率P2 与输入功率P1 之比，用百分数表示，即

变压器的效率可用直接负载法通过测量输出功率P2 和输入功率P1 ，再通过式（1.7）来确定。但工程上常用间接法来计算变压器的效率，即通过空载试验和短路试验，求出变压器的铁损耗PFe 和铜损耗PCu ，然后按下式计算效率

在功率因数一定时，变压器的效率与负载系数之间的关系η=f（β）称为变压器的效率特性曲线，如图1.6所示。其中，负载系数 为变压器运行时的实际电流，I2N 为变压器的额定电流。

从图1.6可以看出，空载时，β=0，P2 =0，η=0；负载增大时，效率增加很快；当负载达到某一数值时，效率最大，然后又开始降低。这是因为随负载P2 的增大，铜损耗PCu 按β的平方成正比增大，超过某一负载之后，效率随β的增大反而变小了。

图1.6 变压器的效率特性曲线