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电力变压器发明于19世纪末，它为现代远距离恒定电压交流供电系统的发展奠定了基础。在19世纪之前，公用供电的早期阶段里，均采用直流发电系统，人们不得不把发电设备靠近负荷地点，将发电机发出的大电流、低电压的电能通过电缆输送到用户，其输电距离仅为1.16－3.22km。不过，以当时的标准来看，能达到这种程度就是一种奇迹了。

当然，现代输变电系统地域广阔，这主要归功于现代电力变压器比19世纪末的变压器更为有效。对巨大的发电机变压器来说，可将18kV级25000A的输出升压到800kV，而将电流降到563A，从而输送给数千台昼夜运行、几乎无人看管的配电变压器，为工业生产和人民生活提供电力。

电力变压器是电力工业的重要设备，要求可靠性高、损耗水平低。电力系统使用的变压器有三相和单相两种，为适应电网的发展，变压器电压等级及单台容量不断提高。

1.1理想变压器——电压比

电力变压器一般有两个绕组，即一次绕组和二次绕组组成，这两个绕组通过磁路（铁芯等）而发生耦合。将交流电压施加给其中的一个绕组（从定义来说，一般是一次绕组）时，这个绕组就会有电流流动，从而形成磁动势，因此，铁芯中出现交变磁通。该交变磁通通过两个绕组，使其分别感应出一个电动势。在一次绕组中，这个电动势被称为“反电动势”。如果变压器达到理想状态，一次绕组的反电动势就会抵消施加给一次侧的电压，此时一次绕组没有电流通过。实际上，为在铁芯中建立一个交变磁通，一次侧绕组需流过一励磁电流（该电流通常小于1%额定电流值）。在二次绕组中感应出的电动势是二次开路电压。如果将负载连接到二次绕组，便有二次电流流过，此电流则产生一个消磁磁动势，从而破坏了施加给一次侧的电压和反电动势间的平衡。为了恢复平衡，就必须从电源汲取更大的电流来提供一个完全相等的磁动势。这样，当一次侧增加的电流使一次侧和二次侧达到安匝平衡时，电动势便达到平衡。由于在单匝导线上所感应出的电压之间没有差异，所以无论是一次绕组还是二次绕组，由公共磁通（主磁通）在每个绕组上感应出的总电压一定与匝数成正比。即

（1-1）

根据安匝平衡关系：

（1-2）

法拉第定律和楞次定律给出了感应电压和磁通之间的关系。法拉第定律指出：感应电动势的大小与磁链变化率成正比；楞次定律指出：如果有电流流动，感应电动势的极性总是抵抗磁链的变化，通常由下式表示：

（1-3）

在实际变压器中，每匝的感应电压为：

（1-4）

如果变压器所加电压为正弦波，则k＝4.44，（1-4）式可写为：

（1-5）

设计人员在进行设计计算时，对每匝电压和铁芯磁通密度更感兴趣，因此（1-5）式又可写为：

（1-6）

式中：Bm为铁芯磁通密度幅值（T）；A为铁芯净截面积（mm²）。

在实际设计中，Bm由设计人员所选用的铁芯材料和变压器运行状态来决定，A根据制造厂铁芯标准截面尺寸来选择，依据所规定的绕组电压，可容易的确定出每个绕组的匝数及每匝电压。

1.2漏电抗——变压器阻抗

实际上，一、二次绕组之间的电压变换并不理想。这是因为原边和副边线圈的几何位置不可能完全重合，各自有漏磁通F₁₀和F₂₀，该漏磁通产生相应的漏电抗，使得变压器二次输出电压下降。

早期的变压器设计人员认为变压器漏电抗是一种缺点，应把它降低到最低，以满足正常的经济约束条件。随着发电站和输变电系统规模的扩大和日趋复杂，漏电抗（按实际术语称为阻抗）被逐渐作为一个能限制故障电流的有用参数。变压器阻抗一般表示为变压器满负载电流下的电压降百分数。例如，阻抗为10%的变压器——意味着满负载电流下的电压降是开路电压的10%。

变压器带负载的等值电路如下：

图中，X₁和X₂'分别与原边和副边的漏磁通F₁₀和F₂₀对应，称为漏抗，X₀为励磁阻抗。由于励磁阻抗远大于漏抗，等值电路中的阻抗近似等于X₁＋X₂'，也称为短路阻抗。将副边短路，从原边测得的阻抗近似等于X₁＋X₂'。这种情况下，从原边施加额定电流，对应的施加电压占额定电压的百分数，称为短路电压百分数，即为变压器短路阻抗的标么值。