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7.8 变压器在电压不同于额定电压时的运行

$V_{1} ↑= 4.44 \cdot N_{1} \cdot Φ_{0} \cdot f$

现在我们分析保持频率不变，电源电压有效值增加的情况。在这些条件下，我们看到磁通增加，导致铁损增加。这些条件意味着：

$V_{1} > V_{1 N}$

那么，因为：

$f = 常数 \to Φ_{0} ↑\to P_{F e} ↑$

$P_{F e} = P_{F} + P_{H} = K_{F} \cdot f^{2} \cdot B_{max}^{2} + K_{H} \cdot f \cdot B_{max}$ (7.38)

此外，我们必须记住，如果使绝缘材料承受高于设计电压的电压，或者施加高于额定电压的电压（在相同频率下），变压器将面临饱和风险，以及我们在上一节讨论过的相关风险。值得说明的是，如果施加低于额定电压的电压（在相同频率下），变压器则不存在风险。

问题： 如果对变压器施加低于额定电压（同频率）的电压会发生什么？在这种情况下，磁通较低，其铁损较低，并且没有饱和风险。但是，它无法在其设计的最大功率下运行。

练习题

当变压器在频率保持不变的情况下被施加高于其额定电压的电压时，对变压器铁芯中磁通的主要影响是什么？

A. 磁通随电压增加而按比例减小

B. 由于频率恒定，磁通保持不变

C. 磁通增加，导致铁损增加

D. 由于磁饱和，磁通变为零

当变压器在低于其额定电压的电压下运行（频率相同）时，哪项说法正确描述了其后果？

A. 磁通增加，并存在饱和风险

B. 磁通降低，铁损更低，但最大功率能力降低

C. 磁通保持不变，但铁损降低

D. 变压器仍可不受任何限制地输出额定功率

当变压器在频率保持不变的情况下承受高于其额定电压的电压时，会发生以下哪些影响？请选择所有适用项。

A. 铁芯中的磁通增加

B. 铁损增加

C. 存在铁芯饱和的风险

D. 变压器可以安全地输出超过其额定功率的功率

E. 绝缘可能暴露于高于设计值的电压下

变压器铁芯中的铁损由随 $f^{2} \cdot B_{ma x}^{2}$ 变化的涡流损耗和随 $f \cdot B_{ma x}$ 变化的磁滞损耗组成。

变压器在相同频率下以低于其额定电压的电压运行时，有饱和风险。

当变压器在恒定频率下低于其额定电压运行时，它仍然可以输出其全部额定功率。

根据变压器电压方程 $V_{1} = 4.44 \cdot N_{1} \cdot Φ_{0} \cdot f$ ，当电源电压升高而频率保持不变时，铁芯中的磁通量会___。

当变压器在低于额定电压的电压下运行（频率相同）时，磁通会减小，铁损会降低，并且不存在饱和风险。然而，主要缺点是变压器无法输出其最大___功率。

解释为什么在恒定频率下，对变压器施加高于额定电压的电压会产生饱和风险，而施加较低电压则不会。

使用铁损公式 $P_{F e} = K_{F} \cdot f^{2} \cdot B_{ma x}^{2} + K_{H} \cdot f \cdot B_{ma x}$ ，解释为什么变压器在恒定频率下高于额定电压运行时铁损会增加。

根据变压器电压方程 $V_{1} = 4.44 \cdot N_{1} \cdot Φ_{0} \cdot f$ ，当电源电压增加而频率保持不变时，磁通和铁损会发生什么变化？

A. 磁通减少，铁损减少

B. 磁通按比例增加，铁损增加

C. 磁通保持不变，但铁损增加

D. 磁通随电压的平方增加，铁损保持不变

变压器是按额定电压 $V_{N}$ 和额定频率 $f_{N}$ 设计的。根据额定条件和电压运行限制，下列哪些说法是正确的？

A. 在

V = 1.2 \cdot V_{N}

、

f = f_{N}

下运行有变压器饱和的风险

B. 在

V = 0.8 \cdot V_{N}

、

f = f_{N}

下运行是安全的，但会限制最大功率输出

C. 在额定电压和额定频率下运行允许无限期运行

D. 如果降低负载，在额定频率下高于额定电压运行是安全的

当变压器在低于其额定电压的电压下运行（频率相同）时，效率 $η = P_{2} / (P_{2} + P_{F e} + P_{C u})$ 总是会提高，因为铁损和铜损都会降低。

理想变压器模型假定磁路未饱和，但在实际变压器以恒定频率高于额定电压运行时，增加的磁通可能导致________，这会带来包括绝缘应力和励磁电流畸变在内的运行风险。

使用铁损公式 $P_{F e} = K_{F} \cdot f^{2} \cdot B_{ma x}^{2} + K_{H} \cdot f \cdot B_{ma x}$ ，解释为什么在频率不变时提高电压以及在电压不变时降低频率都会导致铁损增加。

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7.8 变压器在电压不同于额定电压时的运行