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1、第二章單相變壓器的原理、試驗、電壓調整率與效率,變壓器的基本原理,變壓器的構造,內鐵式變壓器外鐵式變壓器分佈外鐵式變壓器捲鐵式變壓器,內鐵式變壓器,鐵心位於內側，高、低壓繞組則包圍著鐵心且鐵心的形狀呈口字型。絕緣容易處理且可節省絕緣費用，但其能承受機械應力的能力較小。適用於高電壓、小電流的場合、用銅量較外鐵式變壓器多。,外鐵式變壓器,鐵心的形狀呈日字形，繞組在中柱，即鐵心包圍著繞組。此型式的變壓器能承受的機械應力大，所以適用於低電壓大電流的場合，其用鐵量較內鐵式多。,分佈外鐵式,此種鐵心的形狀，使磁通的分佈呈輻射形狀。此型式的鐵心有可裝置繞組的中間鐵心，且有四條磁通路徑，磁路及繞組每匝的平均長
2、度較短。,捲鐵式,鐵心採用冷軋的矽剛帶疊合而成，鐵心的磁路為連續的，且沒有個別疊片末端的接縫，磁阻小、激磁電流小、損失亦小，所以變壓器的效率很高。,理想變壓器(The ideal transformer),繞組的銅損為零。鐵心無渦流損及磁滯損或鐵損為零。鐵心的導磁係數為無限大。繞組間的耦合係數K=1。變壓器的電壓調整率為零。,設互磁通為,由V1=E1，V2=E2，及上述各式可得,經由理想變壓器的阻抗轉換,實際變壓器(The real transformer),產生互磁通之磁化電流Im與供應鐵損之電流Ic皆不為零。次與二次繞組的電阻R1與R2不為零，且次與二次繞組有漏磁通,變壓器之等效電路(Th
3、e equivalent circuit of a transformer),變壓器的極性試驗,變壓器極性之意義為同鐵心上的高壓繞組與低壓繞組在某瞬間的 相對極性，亦即高、低壓繞組鄰近的兩端彼此的應電勢為同相位或有180 的相位差。變壓器的極性可分為加極性與減極性變壓器。電力或配電變壓器皆採用減極性變壓器，因其可使高、低壓相對端子之電壓差降低，以節省絕緣材料。自耦變壓器則採用加極性變壓器，如此可節省高、低壓繞組聯接線之銅材料且施工方便。,極性的表示法,單相兩繞組變壓器，高壓端子用H1、H2或U、V表示，低壓端子用x1、x2或u、v表示。,極性試驗的方法,直流法:開關S閉合瞬間，若 之指針順偏，
4、則為減極性變壓器，若指針反偏則為加極性變壓器。,交流法:若 之值小於，則為減極性變壓器，若 之值大於 則為加極性變壓器。,比較法(又稱標準變壓器法):如 之值為零或近於零，則A、B兩變壓器為同極性，如 之值為E2A與E2B之合，則A、B兩變壓器之極性不同。,開路試驗(Open circuit test),目的:測定變壓器的鐵損及激磁導納、電導及感納。鐵損之決定:變壓器的次測加入額定電壓，二次測開路，則經由變壓器次測繞組的電流為無載電流或激磁電流，其大小為滿載電流的2%5%，因此次測繞組的銅損可忽略不計，即瓦特表之讀值，可視為變壓器的全部鐵損。參數的計算:,短路試驗(Short circuit
5、test),目的:測定繞組的銅損及計算變壓器的等值阻抗、電阻及電抗。銅損之決定:次側輸入滿載電流，而輸入電壓約為其額定電壓的310%，因鐵損與外加電壓的平方成正比，所以瓦特計之讀值可視為變壓器的銅損。參數的計算:,變壓器的電壓調整率(Voltage regulation),電壓調整率定義為變壓器二次側無載電V2,nl與滿載電壓V2,f之差值，再除以滿載電壓V2,f，即電壓調整率V.R.(%)為,V2,f為參考電壓:當變壓器之阻抗角T等於負載功因角2時電壓調整率為最大,變壓器之損失與效率,無載損失:變壓器在無載狀態下被激磁，在變壓器內部所發生的損失稱為無載損失，計有磁滯損失、渦流損失與銅損及介質
6、損。由於銅損與介質損遠小於磁滯損或渦流損，所以可忽略不計，而鐵損Pcore為:,負載損,變壓器的繞組有負載電流通過時所形成的損失稱為負載損。可分為同損與雜散損。銅損:負載電流經過變壓器繞組的電阻所造成的損失稱為銅損。雜散損失:繞組所產生的磁通，有部分磁通不經過鐵心而經箱壁自成迴路，於箱壁感應局部電壓而產生渦流，致消耗電功率。負載損以銅損為主，而銅損與負載電流的平方成正比。,效率,全負載效率f為:,任意負載的效率最大效率max全日效率d,單相變壓器的阻抗標么值(Per unit),標么值定義為實際值除以基值。般變壓器銘牌之標么值係以其額定容量Srated為容量基值，額定電壓Vrated為電壓基值，設變壓器之阻抗為ZT:,
