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(fù)載和變化負(fù)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(fù)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(dāng)負(fù)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(dāng)變壓器次級端子處的負(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(yīng)該很小。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，連接的負(fù)載應(yīng)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(fù)載電流的變化而變化。

　　帶載時的變壓器

　　圖 1.負(fù)載變壓器。
　　通過次級繞組向負(fù)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(dǎo)致變壓器繞組中產(chǎn)生電壓降，電壓降取決于所提供的負(fù)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(dǎo)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(fù)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(fù)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(yīng)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(dá)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(dǎo)致功率因數(shù)滯后。滯后功率因數(shù)源自感性負(fù)載。
　　變壓器的次級輸出電壓隨著正弦和余弦之間的負(fù)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(fù)載。
　　它違背了滯后和超前負(fù)載的調(diào)節(jié)表達(dá)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(dá)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
　　\[\%Reg.=\frac{I_{S}(Rcosφ-Xsinφ)}{V_{s(空載)}}\times100\%\]
　　\[\%Reg=\frac{90.9[(0.015\times0.85)+(0.04\times0.527)]}{100}\times100\%=2.8\%\]