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7.6 变压器效率

变压器效率衡量的是其输出的能量与输送该能量所需的能量之比。我们知道，在初级和次级中，由于线圈电阻的存在都会产生损耗（铜损）。此外，还会出现漏磁通（铁损）（图 7.21）。我们将变压器的效率定义为：

η = P_util / P_absorbed = P_useful / (P_useful + P_losses) = P₂ / (P₂ + P_Fe + P_Cu) (7.36)

包含标有 U₀ 的电压源、电阻 R_η、R₁、R₂ 和 R_s，电感 L_η、L₁ 和 L₂ 以及变压器的电路图。变压器标记为“理想”，并标有匝数比公式 U₁/U₂ = N₁/N₂。图中标示了电流路径 I_p 和 I_s，以及电压 U₁ 和 U₂。

图 7.21 功率变压器损耗 P_fe 和 P_cu。来源来自维基共享资源，根据免费使用许可 [17]

假设我们有一个变压器，向其初级侧施加额定电压 V1N，次级侧连接一个吸收一定电流 I2 的感性负载。

此时，有用输出功率为：

P₂ = V₂ · I₂ · cos φ

练习题

变压器效率衡量什么？

A. 输入电压与输出电压的比值

B. 输出的能量与输出该能量所需能量之间的关系

C. 一次绕组匝数与二次绕组匝数的比值

D. 一次绕组与二次绕组中的电流大小对比

一台变压器的输出功率为 $P_{2} = 50$ kW，铁损为 $P_{F e} = 500$ W，铜损为 $P_{C u} = 1000$ W。这台变压器的效率是多少？

A. 97.1%

B. 96.2%

C. 98.0%

D. 95.0%

以下哪些是变压器中发生的损耗类型？选择所有适用项。

A. 由于线圈电阻产生的铜损

B. 由于漏磁通产生的铁损

C. 磁饱和损耗

D. 绝缘中的介质损耗

变压器中的铜损仅由于一次绕组的电阻而发生在一次绕组中。

变压器效率可以计算为有用输出功率与有用输出功率和所有损耗之和的比值。

对于带有感性负载的变压器，有用输出功率计算为 $P_{2} = V_{2} \cdot I_{2}$ 。

在变压器效率公式 $η = \frac{P _{2}}{P _{2} + P _{F e} + P _{C u}}$ 中，项 $P_{F e}$ 表示 ___ 损耗。

当变压器向具有二次侧电压 $V_{2}$ 和电流 $I_{2}$ 的感性负载供电时，有用输出功率用公式 $P_{2} = V_{2} \cdot I_{2} \cdot$ ___ 计算。

一台变压器向负载输出 80 kW，铁损为 800 W，铜损为 1200 W。计算该变压器的输入功率和效率。

解释为什么变压器效率很重要，并描述降低效率的两大主要损耗类别。这些损耗与变压器中的热量产生有什么关系？

在变压器效率公式 $η = \frac{P _{2}}{P _{2} + P _{F e} + P _{C u}}$ 中，铁损 $P_{F e}$ 会导致变压器发热。以下哪一项正确指出了这些铁损的组成部分？

P_{F e}

仅包括磁路中的磁滞损耗

P_{F e}

仅包括铁芯中的涡流损耗

P_{F e}

包括磁滞损耗和涡流损耗

P_{F e}

包括一次绕组和二次绕组中的铜损

理想变压器将实现 100% 的效率。以下哪些理想变压器的条件会直接消除效率公式 $η = \frac{P _{2}}{P _{2} + P _{F e} + P _{C u}}$ 中出现的损耗？

A. 绕组电阻为零可消除铜损耗（

P_{C u}

）

B. 无铁损耗条件可消除

P_{F e}

C. 磁路未饱和可消除所有变压器损耗

D. 无杂散磁通条件可消除漏磁通损耗

变压器效率公式中的铜损耗（ $P_{C u}$ ）也称为负载损耗，因为它们取决于流经变压器绕组的负载电流。

在使用 $η = \frac{P _{2}}{P _{2} + P _{F e} + P _{C u}}$ 计算变压器效率时，铁损 $P_{F e}$ 被视为___损耗，因为只要变压器通电，无论是否向负载供电，它们都会发生。

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7.6 变压器效率