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　　1．空載運行時各物理量正方向的規定
　　變壓器一次繞組接額定頻率和額定電壓的電網上，而二次繞組開路，即I2=0的工作方式稱變壓器的空載運行。為了簡便起見，將立體圖改畫成平面圖，如圖2—11所示。
　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　圖2－11 單相變壓器空載運行
　　由于變壓器接在交流電源上工作，因此通過變壓器中的電壓、電流、磁通及電動勢的大小及方向均隨時間在不斷地變化，為了正確地表示它們之間的相位關系，必須首先規定它們的參考方向。
　　原則上可以任意規定參考方向，但是如果規定的方法不同，則同一電磁過程所列出的方程式，其正、負號也將不同。為了統一起見，習慣上都按照“電工慣例”來規定參考方向：
　　（1）電壓的參考方向：在同一支路中，電壓的參考方向與電流的參考方向一致。
　　（2）磁通的參考方向： 磁通的參考方向與電流的參考方向之間符合右手螺旋定則。
　　（3）感應電動勢的參考方向：由交變磁通Ф產生的感應電動勢e，其參考方向與產生該磁通的電流參考方向一致（即感應電動勢e與產生它的磁通Ф之間符合右手螺旋定則），如圖2—12所示。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　圖2－12 參考方向的規定
　　按此參考方向列出的電磁感應定律方程為
　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

　　設
　　則
　　由此可得
　　
　　式中，φm為交變磁通的最大值，N_l為一次繞組匝數，N₂為二次繞組匝數，F為交流電的頻率。
由式（2—1）及（2—2）可得
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　式中，K_u稱為變壓器的變壓比，簡稱變比，也可用K來表示，這是變壓器中最重要的參數之一。
　　由式（2—5）可見：變壓器一、二次繞組的電壓與一、二次繞組的匝數成正比，也即變壓器有變換電壓的作用。
　　由式（2—3）可見：對某臺變壓器而言，f及N₁均為常數，因此當加在變壓器上的交流電壓有效值U₁恒定時，則變壓器鐵心中的磁通Фm基本上保持不變。這個恒磁通的概念很重要，在以后的分析中經常會用到。
　　3．變壓器的空載電流和空載損耗
　　變壓器空載運行時，空載電流I₀一方面用來產生主磁通，另一方面用來補償變壓器空載時的損耗。為此，將I₀分解成兩部分，一部分為無功分量I_q，用來建立磁場，起勵磁作用，與主磁通同相位；另一部分為有功分量I_d，用來供給變壓器鐵心損耗，相位超前主磁通90°，即：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　圖2－13 單相變壓器電路原理圖
　　于 電壓U₁180°，故E1滯后于電流I₀90°。另外由前面分析知道E₁也滯后于Фm90°，故I₀與由Фm同相位，由此可以作出理想變壓器（不計損耗的變壓器）空載運行時的相量圖，如圖2—14所示。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　解 由式（2—5）可得
　　通常我們把Ku>1（即U₁>U₂，N₁>N₂）的變壓器稱為降壓變壓器；Ku<1稱為升壓變壓器。