变压器电压调节

电压调节是衡量变压器在不同负载条件下维持恒定次级电压的能力的标准，因为输出次级电压可能不是我们所期望的。

当变压器的初级绕组通电时，它会产生次级电压和电流，其量由变压器匝数比 (TR) 决定。如果单相变压器的降压匝数比为 2:1，并且将 240V 施加到高压初级绕组，我们预计次级绕组上的输出端电压为 120 VAC，因为我们假设这是理想的。

然而在现实世界中，这并不总是正确的，因为作为一个绕线磁路，所有变压器都会遭受由 I 2 R 铜损和磁芯损耗组成的损耗，这会使这个理想的次级值降低几个百分点，比如说 117 VAC，这是正常的。

但是还有另一个与变压器（和电机）相关的值，当变压器提供全功率时，它也会对次级电压值产生影响，这就是所谓的“调节”。

变压器电压调节

单相变压器的电压调节率是指在变化的二次负载条件下，其二次端电压相对于原始空载电压的变化百分比（或单位值）。

换句话说，调节决定了变压器内部由于变压器连接负载的变化而发生的次级端电压的变化，从而如果这些损耗很高并且次级电压过低，就会影响其性能和效率。

当变压器次级绕组上没有连接负载时，即其输出端开路，不存在闭环条件，因此没有输出负载电流（I L = 0），变压器充当一个高自感的单绕组。请注意，空载次级电压是固定初级电压和变压器匝数比的结果。

用简单的负载阻抗加载次级绕组会导致次级电流以任意功率因数流过变压器的内部绕组。因此，由于绕组内阻及其漏电抗导致电压下降，从而导致输出端电压发生变化。

在初级电压恒定的情况下，变压器的电压调节在其次级端电压从空载状态（当 I L = 0 时，开路）到满载状态（当 I L = I MAX时，电流）之间的变化如下：

变压器电压调节作为分数变化

变压器电压调节

请注意，当将此电压调节表示为空载端电压的分数或单位变化时，可以用以下两种方式之一来定义：电压调节向下（Reg down）和电压调节向上（Reg up）。

即当次级输出端接上负载时，端电压下降，或当移除负载时，次级端电压上升。因此，变压器的调节将取决于以哪个电压值作为参考电压，负载或空载值。

我们还可以将变压器电压调节表示为空载条件和满载条件之间的百分比变化，如下所示：

变压器电压调节率（百分比变化）

百分比变压器电压调节率

例如，假设我们有一个单相变压器，其开路、空载端电压为 100 伏，当施加电阻负载时，该端电压会降至 95 伏。因此，变压器的电压调节为：0.05 或 5%，((100 – 95)/100)*100%)。然后，变压器的电压调节可以表示为单位变化值（本例中为 0.05），也可以表示为原始空载电压的百分比变化值（5%）。

变压器电压调节示例 No1

500VA、10:1 单相降压变压器的初级绕组由恒定的 240Vrms 电源供电。计算变压器连接到 1.1Ω 阻抗时的百分比调节率给定数据：VA = 500、TR = 10:1、V P = 240V、Z S = 1.1Ω，查找 %Reg。

变压器空载电压调节

因此，VS （空载） = 24伏

变压器满载电压

因此，V S（满载） = 23.45 伏

变压器百分比电压调节率

然后计算变压器的下调百分比为：2.29%，或四舍五入后的 2.3%变压器电压调节示例 No2

一台电压调整率为4%的单相变压器，在满载电流时，其次级端电压为115.4伏。计算当负载被移除时，其空载端电压。

变压器满载调压

然后我们可以看到，连接负载的变化会导致变压器端电压在其“空载”电压和“满载”电压之间发生变化，从而使变压器电压调节成为变压器外部的功能。

因此，无论负载电流值是多少，电压调节百分比越低，变压器次级端子电压就越稳定。如果连接的负载是纯电阻性的，则电压降会更小。因此，理想的变压器将具有零电压调节，即 V S（满载）等于 V S（空载），因为没有损耗。

所以我们现在知道，变压器的电压调整率是其满载电压和空载电压与其额定次级电流之间的差值，可以表示为比率或百分比 (%) 值。但为什么次级电压会随着负载电流的变化而变化或下降。

有载电压互感器

当变压器的次级绕组为负载供电时，由于绕组的电阻率，叠片铁芯内会产生磁性铁损，并且会产生铜损，这对于初级绕组和次级绕组都是如此。

变压器电阻和电抗

这些损耗会在变压器绕组中产生电抗和电阻，从而提供一条阻抗路径，次级输出电流（I S）必须通过该路径流过，如图所示。

由于次级绕组由电阻和电抗组成，因此变压器绕组中必然会出现内部电压降，降幅取决于有效阻抗和所提供的负载电流，如欧姆定律所述：V = I*Z。

然后我们可以看到，随着次级负载电流的增加，变压器绕组内的电压降也必须增加，并且对于恒定的初级电源电压，次级输出电压必须下降。

次级绕组的阻抗 (Z) 是其电阻 (R) 和漏电抗 (X) 的相量和，每个元件上产生的电压降不同。然后，??我们可以将次级阻抗以及空载和满载电压定义为：

变压器阻抗

因此次级绕组空载电压定义为：

V S (空载) = E S

其满载电压定义为：

V S（满载） = E S – I S R – I S X

或 V S（满载） = E S – I S (R+jX)

∴V S（满载） = E S – I S *Z

显然，我们可以发现变压器绕组由一个电抗和一个电阻串联组成，负载电流为两者的共同电流。由于电阻的电压和电流是同相的，因此电阻两端的压降（表示为 I S R ）必须与次级电流 I S “同相” 。

然而，在具有感抗 X L的纯电感器中，电流滞后 90 度，因此电抗两端的电压降 I S X 比电流超前一个角度 Φ L ，因为它是一个感性负载。

由于次级绕组的阻抗 Z 是电阻和电抗的相量和，因此它们各自的相位角如下：

变压器阻抗相位角

由于 V = I*Z，因此次级阻抗上的电压降为：

V降 = IS (RcosΦ + XcosΦ)

由于 V S (满载) = V S (空载) – V drop，因此百分比调节可表示为：

滞后功率因数表达式

变压器相角调节

对于 cos(Φ) 和 sin(Φ) 之间的正调节表达式，变压器次级端子电压将降低（下降），表示功率因数滞后（电感负载）。对于 cos(Φ) 和 sin(Φ) 之间的负调节表达式，变压器次级端子电压将增加（上升），表示功率因数超前（电容负载）。因此，变压器调节表达式对于超前负载和滞后负载都是相同的，只是符号会发生变化以表示电压上升或下降。

的功率因数表达式