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變壓器, 二甲31楊智鈞 - Coggle Diagram
變壓器
CH13變壓器之原理構造與等效電路
變壓器基本原理
會有輸入、輸出電能，兩繞組繞製
匝數不同
一次側（主線圈）：輸入電壓，二次側（次線圈）：輸出負載
兩邊匝數的不同
降壓：一次側匝數
多
，二次側匝數
少
，為常用變壓器
升壓：一次側匝數
少
，二次側匝數
多
變壓器構造
一、鐵心
一般採用
矽鋼薄片
製作
目的：為了減少磁滯損
1.積鐵式
(1)內鐵式
優點
散熱與絕緣佳
缺點
鐵心的壓制應力較差
適用於高電壓、小電流之變壓器
(2)外鐵式
優點
鐵心的壓制應力較佳
缺點
散熱與絕緣差
適用於低電、大電流之變壓器
2.捲鐵式
導磁性比積鐵式佳，是目前普遍使用的鐵心形式
3.環形鐵心
優點
有高效率、低漏磁通、暫態反應佳
缺點
成本高、繞線複雜、散熱不易、無法應用於大容量的變壓器
4.非晶質鐵心變壓器
使用非晶質合金作為變壓器鐵新材料，鐵損為傳統矽鋼片鐵心的1/3～1/4
二、繞組
材料
多以銅線繞製，少數為鋁線繞製
採用A級以上的絕緣材料
特性
高壓側：電流小，線徑細，匝數多
低壓側：電流大，線徑粗，匝數少
繞製方法
直繞
漏磁減少、損失小，適用於小型變壓器
型繞
適用於中、大型變壓器
五、絕緣油
絕緣及冷卻功能
四、絕緣套管
確保變壓器內部維持蜜蜂狀態
三、外殼
避免變壓器繞組因為受潮或異物破壞而損壞
六、冷卻
1.乾式變壓器
2.油浸式變壓器
變壓器感應電勢
一、感應電勢
一次側繞組有交流電流動，此電流所產生磁通成正弦變化
二、相位關係
二次側端電壓在無載時會等於二次側應電勢
三、匝數比
一、二次測繞組的感應電勢與匝數成正比
理想變壓器的特性
二、電流比
高壓側繞組匝數多、電壓高、
電流小
低壓側繞組匝數少、電壓低、
電流大
三、阻抗比
阻抗比=匝數的平方比
一、條件
2.鐵心導磁係數無窮大，磁阻為零，磁化曲線為直線
3.鐵心磁滯損與渦流損為零，即鐵損為零
1.繞組電阻、銅損為零
4.磁通完全耦合，沒有漏磁通
5.損失為零，電壓調整率為零，效率為100%
實際變壓器的特性
無載特性
1.鐵損電流：視為電阻性，鐵損電流相位與一次側電壓相同
2.磁化電流：視為電感性，磁化電流相位落後一次側電壓90°
負載特性
二次側電流產生的磁通，與一次側磁通
方向相反
，兩繞組感應電勢降低
CH14變壓器之特性
分接頭
依據實際用電需求，將分接頭切換至適當位置，以維持穩定的輸出電壓
損失與效率
一、變壓器之損失
1.無載損
(1)磁滯損
變壓器的磁滯損與電壓平方成正比，與頻率成反比
(2)渦流損
變壓器的渦流損與電壓平方成正比，與頻率無關
2.負載損
(1)無載時：電流小、銅損很低
(2)負載增加：銅損與電流平方成正比，因此又稱為
負載損
或
變動損
二、變壓器之效率
:pencil2:變壓器由於沒有轉動部分及空間隙，效率是電工機械中最高的，大約都
在95%以上
1.一般效率
計算輸出功率時必須考慮負載的功率因數以及負載比例
公式：輸出功率/輸出功率+損失
2.最大效率
當變壓器的
銅損等於鐵損
時，
效率最高
負載比例=√（鐵損/滿載銅損）
3.全日效率
全日效率=(全日輸出電能/全日輸出電能+全日固定損失電能+全日變
動損失電能)X100%
電壓調整率
二、阻抗法求V.R. %
公式：V.R. %=[(二次側應電勢--二次側額定電壓)/二次側額定電壓]X100%
三、百分比阻抗法求V.R. %
公式：V.R. %=負載比例X(百分比電阻壓降Xcos?°+/-百分比電抗壓降Xsin?°)
一、定義
負載增加，受到內部繞組、漏磁電抗，二次側電壓發生變動，其
變動程度與負載電流、功率因數有關
公式：電壓變動率(
V.R. %
)=[(無載二次側電壓-滿載二次側電壓)/滿載二次側電壓]X100%
四、百分比阻抗壓降
公式：壓降佔額定電壓的百分比(% Z)=[(一次側額定電流X一次側等效阻抗)/一次側額定電壓]X100%
阻抗標么值
阻抗標么值(Zpu)=阻抗實際值(Z) / 阻抗基準值(Zbase)
阻抗基準值(Zbase)=電壓基準值（Vbase）/ 電流基準值（Ibase）
標么值(pu)=實際值 / 基準值
電流基準值(Ibase)=電容基準值(Sbase) / 電壓基準值(Vbase)
CH15變壓器之特性
一、變壓器之極性
標示
1.高、低壓側繞組有「•」的電壓為正
2.
高壓
側繞組電流從「•」的線圈端
流入
，
低壓
側繞組電流從「•」的線圈端
流出
定義
1.減極性
右側與左側感應電壓方向
相同
，且極性也
相同
2.加極性
右側與左側感應電壓方向
相反
，且極性
相反
試驗
1.直流電壓表法
1.減極性：電壓表瞬間指示為
正方向
，馬上又回到0的位置
2.加極性：電壓表瞬間指示為
負方向
，馬上又回到0的位置
2.交流電壓表法
1.減極性：V3=V1-V2
2.加極性：V3=V1+V2
3.比較法
利用低壓側電壓表之讀值判斷待側變壓器的極性
二、變壓器的單向連結
將二組低壓側串聯後，再與連接處中性引出，這種三條線可提供110V、220V電壓形式，稱為單相三線式，是目前家庭用電的供應方式
三、變壓器的三相連結
三相連接觀念
2.三相△連結
(1)線電壓=相電壓
(2)線電流=√3相電流
1.三相Y連結
(2)線電壓=√3相電壓
(3)中間點N可以接地
(1)線電流=相電流
三相電源供應
三相變壓器供電：優點，機器體積小、成本低、運用彈性佳；缺點，散熱不易
單相變壓器的三相連接
2.△-△接線
3.Y-△接線
1.Y-Y接線
4.△-Y接線
5.V-V接線
6.開Y-開△（U-V接線）
7.T-T接線
四、變壓器的並聯運轉
單向變壓器並聯運轉
條件
1.一、二次側額定電流需相同
2.極性需正確連結
4.等效電阻與等效電抗需必須相同
3.內部阻抗須與額定容量成正比
單向變壓器並聯運轉之負載分配
計算
1.利用分流定律去計算
2.利用變壓器百分比阻抗進行運算
CH17特殊變壓器
一、自耦變壓器
1.種類
可調電壓式
升壓、降壓自耦變壓器
固定電壓式
3.計算公式
自耦變壓器輸出容量=電磁感應（1+共用繞組電壓/非共用繞組電壓）
自耦變壓器輸出容量=雙繞組變壓器輸出容量、電磁感應容量+直接傳導容量
4.特性
優點
1.小固容量做大容量輸出
2.節省鐵心、銅量
3.銅損、鐵損小，效率高
4.漏磁電抗小，電壓調整率佳
缺點
1.電器沒有隔絕，絕緣處理困難
2.發生短路時，故障電流極大
用途
1.傳統日光燈之安定器
2.大型感應馬達的起動器
3.補償線路壓降的大容量輸電變壓器
二、比壓器
可擴大電壓表的量測範圍
三、比流器
2.貫穿式
3.套管式
1.繞線式
CH16變壓器短路及開路實驗
一、開路試驗
1.目的
測量無載電流、鐵損、鐵心等效電路以及無效功率因數
2.做法
將高壓側
開路
低壓側
接上儀表、加入額定電壓
二、短路試驗
1.目的
測量滿載銅損、繞組等效電路
2.做法
低壓側短路
高壓側
接上儀表、加入額定電壓
二甲31楊智鈞
