調(diào)節(jié)變壓器電壓
　　對于單相變壓器，電壓調(diào)節(jié)可以定義為在零負載和變化負載條件下，次級端子電壓與其初始電壓相比的百分比變化。調(diào)節(jié)決定了由于連接到變壓器的負載的變化而在給定變壓器內(nèi)部發(fā)生的次級端電壓變化 ，并且如果損耗較高則影響其效率和性能，從而降低次級電壓。
　　變壓器電壓調(diào)整率可以使用以下公式計算為函數(shù)變化：
　　\[調(diào)節(jié)=\frac{輸出\,電壓\,變化}{空載\,輸出\,電壓}\]
　　\[調(diào)節(jié)=\frac{V_{空載}-V_{滿載}}{V_{空載}}\]
　　根據(jù)上式，變壓器的電壓調(diào)整率可以用兩種方式定義：
　　電壓調(diào)節(jié)下降，Reg down：當負載連接到變壓器次級端子并且該端子輸出的電壓下降時，就會發(fā)生這種情況。
　　電壓調(diào)節(jié)，Reg up：當變壓器次級端子處的負載被移除且端子處的電壓上升時，就會發(fā)生這種情況。
　　這里變壓器的電壓調(diào)整率由所使用的參考電壓決定，該參考電壓是空載還是負載。
　　根據(jù)上面的等式，我們可以使用以下公式計算變壓器的百分位電壓調(diào)整率：
　　\[\%Reg_{down}=\frac{V_{空載}-V_{滿載}}{V_{空載}}\times100\%\]
　　\[\%Reg_{up}=\frac{V_{空載}-V_{滿載}}{V_{滿載}}\times100\%\]
　　問題1
　　某變壓器空載開路電壓為120V，加負載時電壓降至110V。計算變壓器的電壓調(diào)整率百分比。
　　解決方案
　　\[\%Reg_{down}=\frac{V_{空載}-V_{滿載}}{V_{空載}}\times100\%\]
　　\[\%Reg_{向下}=\frac{120-110}{120}\times100\%=8.33\%\]
　　問題2
　　具有 5% 電壓調(diào)整率的單相變壓器滿載時次級端子電壓為 115.5 伏。如果負載被移除，則計算變壓器的空載端子。
　　解決方案
　　\[\%Reg_{up}=\frac{V_{空載}-V_{滿載}}{V_{滿載}}\times100\%\]
　　\[5\%=\frac{V_{空載}-115.5}{115.5}\times100\% \]
　　\[V_{空載}=115.5+115.5\次\frac{5}{100}=121.275V\]
　　從計算中注意到，連接到變壓器的負載的變化會引起變壓器的端電壓在滿載和空載電壓之間變化，這使得變壓器的電壓調(diào)節(jié)成為給定變壓器的外部功能。因此，為了使變壓器更加穩(wěn)定，電壓調(diào)節(jié)量應該很小。為了實現(xiàn)這一點，連接的負載應該具有更大的電阻。
　　我們來看看為什么變壓器二次端電壓會隨著負載電流的變化而變化。

　　帶載時的變壓器

　　圖 1.負載變壓器。
　　通過次級繞組向負載供電的變壓器會因疊片鐵芯上產(chǎn)生的磁鐵損耗和因繞組電阻而產(chǎn)生的銅損耗而產(chǎn)生損耗。相反的力將電阻和電抗注入變壓器的繞組中，形成一個阻抗通道，次級 I 端子處的電流輸出必須流過該阻抗通道 。
　　從上圖中可以看出，次級繞組由電抗和電阻組成。電抗和電阻會導致變壓器繞組中產(chǎn)生電壓降，電壓降取決于所提供的負載電流和次級繞組的有效阻抗。
　　歐姆定律指出
　　\[V=IZ\]
　　這解釋了次級繞組電流的增加導致變壓器繞組中的電壓降的增加。
　　次級繞組的阻抗是通過漏電抗 X 和電阻 R 的相量之和來計算的，其中每個參數(shù)都會產(chǎn)生不同的電壓。
　　因此，次級阻抗由下式確定：
　　\[阻抗,Z=\sqrt{R^{2}+X^{2}}\]
　　無負載時的次級電壓可由下式確定：
　　\[V_{S(空載)}=E_{S}\]
　　滿載時，次級繞組電壓可計算為
　　\[V_{S(滿載)}=E_{S}-I_{S}R-I_{S}X\]
　　或者
　　\[V_{S(滿載)}=E_{S}-I_{S}(R+jX)\]
　　所以，
　　\[V_{S(滿載)}=E_{S}-I_{S}Z\]
　　從上面的方程可以明顯看出，變壓器的繞組由與電抗串聯(lián)的電阻組成，并且負載電流對于這兩個參數(shù)保持相同。對于電阻，電流和電壓同相，并且由 I S R 確定的電阻兩端的電壓降應與由 I S確定的變壓器次級電流同相。
　　對于電感器，變壓器中的電流滯后 90 度，電感器兩端的電壓由 I S X 和相量角 φ L確定。
　　相量角可由下式計算：
　　\[cosφ_{R}=\frac{R}{Z}\]
　　重新排列
　　\[R=Zcosφ_{R}\]
　　和
　　\[sinφ_{X}=\frac{X}{Z}\]
　　所以，
　　\[X=Zsinφ_{X}\]
　　\[Zcosφ=Z(cosφ_{R}\times cosφ_{X}+sinφ_{R}+sinφ_{X})\]
　　關(guān)于簡化：
　　\[Zcosφ=Rcosφ+Xsinφ\]
　　由于 V=IZ，變壓器次級阻抗上的電壓降可以求解為
　　\[V_{drop}=L_{S}(Rcosφ+Xsinφ)\]
　　對于滯后功率因數(shù)，表達式如下
　　\[V_{S(滿載)}=V_{S(空載)}-V_{下降}\]
　　\[V_{S(空載)}=V_{S(滿載)}+I_{S}(Rcosφ+Xsinφ)\]
　　\[\%Reg.=\frac{I_{S}(Rcosφ+Xsinφ)}{V_{s(空載)}}\times100\%\]
　　變壓器的次級輸出電壓隨著正弦和余弦之間的正電壓調(diào)節(jié)而降低，從而導致功率因數(shù)滯后。滯后功率因數(shù)源自感性負載。
　　變壓器的次級輸出電壓隨著正弦和余弦之間的負電壓調(diào)節(jié)而增加，從而產(chǎn)生超前功率因數(shù)。超前功率因數(shù)源自容性負載。
　　它違背了滯后和超前負載的調(diào)節(jié)表達式保持相同并且僅符號改變以指示下降或上升的邏輯。
　　因此，超前功率因數(shù)的調(diào)節(jié)表達式為：
　　\[\%Reg.=\frac{I_{S}(Rcosφ-Xsinφ)}{V_{s(空載)}}\times100\%\]
　　問題3
　　額定功率為10KVA的單相變壓器提供空載110V二次電壓。其次級繞組電阻為 0.015 歐姆，電抗為 0.04 歐姆?？紤]到滯后功率因數(shù)為 0.85，計算變換電壓調(diào)整率。
　　解決方案
　　\[cosφ=0.85\]
　　\[φ=cos^{-1}(0.85)=31.8°\]
　　所以，
　　\[sinφ=sin\,sin\,31.8=0.527\]
　　次級電流計算如下
　　\[I_{S}=\frac{VA}{V}=\frac{10000}{110}=90.9\]
　　% 電壓調(diào)節(jié)率可計算為
　　\[\%Reg.=\frac{I_{S}(Rcosφ-Xsinφ)}{V_{s(空載)}}\times100\%\]
　　\[\%Reg=\frac{90.9[(0.015\times0.85)+(0.04\times0.527)]}{100}\times100\%=2.8\%\]