最佳答案,说的非常好,但是并没有进一步揭示空载电流产生的原因,或者说用方程定量的说明一下,特此补充一个解释:
下图是变压器空载运行时的一个典型电路和磁路图,这个图十分简明的分成了电路和磁路两部分,其物理过程如下描述:
电源侧给出了一个励磁交流电压U1,当电路闭合的情况下,会自然的作用在原绕组(电感线圈)产生一个电压降e(线圈端电压)。一般情况下,原绕组侧闭合电路的阻抗非常小,电阻压降因此很小,仅占一次绕组电压的0.1%以下,所以可以忽略。那么左侧的电路就可以列写基尔霍夫电压方程得到
u1≈e。我们又知道,电感线圈的伏安特性为 e=L(di/dt)。因此得到U1=L(di/dt)。显然在电源电压U1确定的前提下。流经电感线圈的电流i(即为空载电流)仅仅与L有关。
当L较大,空载电流i比较小,这是我们希望的情况,空载电流越小带来的功耗越小,提高了运行效率和功率因数。因为显然的,如果空载电流大的情况下,电源测的功率UI就要大一些。设备体积增大。
那么L和什么有关呢?通过公式L=μ×Ae*N2/ l进行分析。L表示电感量、μ表示磁心的磁导率、Ae表示磁心的截面积、N表示线圈的匝数、lm表示磁心的磁路长度。由此可知,当某个电感生产成型后,Ae、N、lm 都为定值,那么影响电感出厂后量值的就只有磁导率μ了,这里影响磁导率的因素就是铁芯的材质和形状等,具体要求:1.铁心均用高导磁的材料硅钢片叠成 2,合理选择铁心截面,使磁通密度Bm为最大3.严格控制铁心叠片接缝之间的气隙,4......。以上做的目的就是减小磁阻,使得H激发的磁感应强度提高。
注意:空载电流由两部分构成。这十分容易理解,考察整个物理过程的能量传递过程。不可避免的,原绕组侧的导线有电阻,因此会消耗一部分功率。而主磁通在铁芯中感生出电动势,会产生涡流,导致铁损。(副绕组侧开路没有电流流过,因此没有功耗。)而这所有的功耗都是从电源索取,因此电源在U1确定的情况下,要拿出一部分电流i1提供这个损耗。此外,电感线圈在电路中通交流电的情况下,必然就形成一个电场能到磁场能的转换过程。电感线圈需要从电源索取电场能进行积累和释放。这个过程就需要电源提供无功电流来建立磁场。
变压器一侧开路,一侧施加额定电压,施加电压侧的电流就是变压器的空载电流。
空载电流主要包含两部分,一部分是有功电流,用来产生变压器的铁芯损耗和极少量的线圈电阻损耗。另一部分是无功电流,用来建立交变的磁场,以便让变压器能正常工作。
空载电流的大小与线圈的每匝电压、铁芯的截面积、铁铁芯的重量、铁芯材料的性能、铁芯的接缝形式有关。
作用:变压器空载电流的绝大部分用来供励磁,另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗,前者属无功性质,为空载电流的无功分量,后者属有功性质,为有功分量。
性质:由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量,故空载电流属感性无功性质,它使电网的功率因数降低,输送有功功率减小。
变压器空载电流的大小与电源电压的大小和频率,绕组匝数,铁心尺寸及磁路的饱和程度有关。