用於有源、電感和電容負載的電源變壓器操作

變壓器是將一種電壓的交流電轉換為另一種電壓的交流電的電機。變壓器的工作原理是基於電磁感應現象。

第一個電力傳輸網絡使用直流電。網絡中的電壓取決於所用材料的絕緣能力，通常為 110 V。

隨著網絡傳輸功率的增加，有必要增加導線的橫截面以使電壓損失保持在允許的範圍內。

而只有變壓器的發明，才有可能在大型發電廠經濟地產生電能，以高壓進行遠距離傳輸，然後將電壓降低到安全值，然後再將電力輸送給消費者。

如果沒有變壓器，今天的高壓和超高壓、中壓和低壓電網結構根本不可能實現。變壓器用於單相和三相電網。

三相電源變壓器的運行會因運行負載的不同而有很大差異——有源負載、感性負載或容性負載。在實際條件下，變壓器負載是有源感性負載。

圖 1——三相電力變壓器

1、主動負載模式

在這種模式下，初級繞組電壓接近標稱U1 = U1nom，初級繞組電流I1由變壓器負載決定，次級電流由標稱電流I2nom = P2 / U2nom決定。

根據測量數據，分析確定變壓器的效率：

效率 = P2 / P1,

式中P1為變壓器初級繞組的有功功率，P2為變壓器次級繞組提供給供電電路的功率。

變壓器效率與初級繞組相對電流的關係如圖 2 所示。

圖 2 — 變壓器效率對初級繞組相對電流的依賴性

在有源負載模式下，次級繞組電流矢量與次級繞組電壓矢量同延，因此負載電流的增加會導致變壓器次級繞組端子處的電壓降低。

圖 3 顯示了此類變壓器負載的電流和電壓的簡化矢量圖。

圖 3——變壓器有源負載電流和電壓的簡化矢量圖

2、感性負載的工作方式

在感性負載模式下，次級繞組電流矢量滯後次級繞組電壓矢量 90 度。連接到變壓器次級繞組的電感值減小會導致負載電流增加，從而導致次級電壓降低。

圖 4 顯示了此類變壓器負載的電流和電壓的簡化矢量圖。

圖 4——感性負載模式下變壓器電流和電壓的簡化矢量圖

3. 帶容性負載的操作模式

在容性負載模式下，次級繞組的電流矢量超前次級繞組的電壓矢量90度。連接到變壓器次級繞組的電容增加會導致負載電流增加，從而導致次級電壓增加。

圖 5 顯示了此類變壓器負載的電流和電壓的簡化矢量圖。

圖 5 — 變壓器容性負載模式電流和電壓的簡化矢量圖