變壓器

CH14變壓器之特性

CH13變壓器之原理構造與等效電路

CH17特殊變壓器

CH15變壓器之特性

CH16變壓器短路及開路實驗

變壓器基本原理

變壓器構造

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

一、鐵心

一般採用矽鋼薄片製作

目的：為了減少磁滯損

二、繞組

1.積鐵式

2.捲鐵式

(1)內鐵式

(2)外鐵式

導磁性比積鐵式佳，是目前普遍使用的鐵心形式

優點

3.環形鐵心

缺點

散熱與絕緣佳

鐵心的壓制應力較差

散熱與絕緣差

鐵心的壓制應力較佳

適用於高電壓、小電流之變壓器

適用於低電、大電流之變壓器

材料

優點

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

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

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

繞製方法

五、絕緣油

四、絕緣套管

三、外殼

二甲31楊智鈞

高壓側：電流小，線徑細，匝數多
低壓側：電流大，線徑粗，匝數少

直繞

型繞

漏磁減少、損失小，適用於小型變壓器

適用於中、大型變壓器

避免變壓器繞組因為受潮或異物破壞而損壞

確保變壓器內部維持蜜蜂狀態

絕緣及冷卻功能

變壓器感應電勢

六、冷卻

1.乾式變壓器

2.油浸式變壓器

一、感應電勢

二、相位關係

三、匝數比

一次側繞組有交流電流動，此電流所產生磁通成正弦變化

二次側端電壓在無載時會等於二次側應電勢

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

三、阻抗比

一、條件

高壓側繞組匝數多、電壓高、電流小

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%

阻抗比=匝數的平方比

低壓側繞組匝數少、電壓低、電流大

實際變壓器的特性

無載特性

負載特性

1.鐵損電流：視為電阻性，鐵損電流相位與一次側電壓相同

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

2.磁化電流：視為電感性，磁化電流相位落後一次側電壓90°

分接頭

損失與效率

電壓調整率

阻抗標么值

二、阻抗法求V.R. %

三、百分比阻抗法求V.R. %

一、定義

四、百分比阻抗壓降

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%

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%

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?°)

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%

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

一、變壓器之損失

二、變壓器之效率

1.無載損

2.負載損

(1)磁滯損

(2)渦流損

(1)無載時：電流小、銅損很低

變壓器的磁滯損與電壓平方成正比，與頻率成反比

變壓器的渦流損與電壓平方成正比，與頻率無關

✏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

(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

1.一般效率

2.最大效率

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

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%

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）

一、變壓器之極性

標示

定義

1.減極性

2.加極性

右側與左側感應電壓方向相同，且極性也相同

右側與左側感應電壓方向相反，且極性相反

1.高、低壓側繞組有「•」的電壓為正

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)

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

試驗

1.直流電壓表法

2.交流電壓表法

3.比較法

1.減極性：電壓表瞬間指示為正方向，馬上又回到0的位置

1.減極性：V3=V1-V2

利用低壓側電壓表之讀值判斷待側變壓器的極性

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.加極性：V3=V1+V2

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

1.三相Y連結

(1)線電壓=相電壓

(2)線電壓=√3相電壓

(3)中間點N可以接地

(2)線電流=√3相電流

(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

單向變壓器並聯運轉之負載分配計算

1.一、二次側額定電流需相同

1.利用分流定律去計算

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

2.利用變壓器百分比阻抗進行運算

一、開路試驗

一、自耦變壓器

二、短路試驗

1.目的

2.做法

測量無載電流、鐵損、鐵心等效電路以及無效功率因數

將高壓側開路
低壓側接上儀表、加入額定電壓

2.做法

測量滿載銅損、繞組等效電路

低壓側短路
高壓側接上儀表、加入額定電壓

1.種類

可調電壓式

固定電壓式

3.計算公式

4.特性

升壓、降壓自耦變壓器

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）

優點

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

缺點

用途

1.小固容量做大容量輸出

1.電器沒有隔絕，絕緣處理困難

1.傳統日光燈之安定器

2.節省鐵心、銅量

3.銅損、鐵損小，效率高

2.大型感應馬達的起動器

4.漏磁電抗小，電壓調整率佳

2.發生短路時，故障電流極大

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