變壓器空載運行指變壓器一次繞組接額定頻率、 額定電壓的交流電源，二次繞組開路的運行狀態(tài)。
一、空載運行時的電磁過程
圖1.3.2-2 變壓器空載運行時各物理量的關(guān)系
變壓器一次繞組接交流電壓（習(xí)慣取參考正方向由首端a指向尾端x） 一次繞組中產(chǎn)生空載電流 ； （習(xí)慣取參考正方向與 正方向一致） 空載電流在一次繞組的電阻r1上產(chǎn)生壓降r1 ； 空載電流還建立空載磁動勢 ，產(chǎn)生交變的磁通 （習(xí)慣取參考正方向與電流正方向符合右手螺旋定則）； 鐵心磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣磁導(dǎo)率，絕大部分磁通沿鐵心閉合， 同時交鏈一、二次繞組，稱為主磁通φ。另外有很少一部分磁通只交鏈一次繞組，主要沿非鐵磁材料閉合，稱為一次繞組的漏磁通 （主磁通與漏磁通的區(qū)別）： (1) 路徑不同。主磁通沿鐵磁材料閉合，鐵磁材料磁阻小，但存在飽和性，磁化曲線是非線性的；漏磁通主要沿非鐵磁材料閉合，非鐵磁材料磁阻大，但不存在飽和性，磁化曲線是線性的。
(2) 作用不同。主磁通同時交鏈一、二次繞組，起一、二次繞組間的耦合作用，是變壓器實現(xiàn)能量傳遞的媒介；漏磁通僅交鏈一次繞組，只在一次電路中產(chǎn)生壓降。
根據(jù)電磁感應(yīng)定律,主磁通在一.二次繞組中分別感應(yīng)電動勢 和（習(xí)慣取電動勢參考正方向與磁通正方向符合右手螺旋定則)漏磁通只在一次繞組中感應(yīng)漏電動勢 ； 二次繞組開路,二次繞組電流2 （習(xí)慣取參考正方向與2 正方向一致）等于零； 二次繞組開路電壓為20（習(xí)慣取參考正方向與2正方向一致）。
二、空載運行時的主要物理量
電源電壓
空載運行時，一次繞組所接電源為額定頻率、額定電壓的正弦交流電，其相量表示為1 。在變壓器運行中， 可認(rèn)為1的數(shù)值基本保持不變（由供電質(zhì)量保證）。 感應(yīng)電動勢
(1) 主磁通感應(yīng)的電動勢1 和2 設(shè)主磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，一次繞組的感應(yīng)電動勢為
一次繞組漏電感系數(shù)l1為常數(shù)，所以漏磁通的大小與產(chǎn)生漏磁通的電流成正比，且相位相同。 x1為一次繞組的漏抗,它與一次繞組的漏磁通相對應(yīng),為常量。
漏磁通感應(yīng)的電動勢可用漏抗壓降形式表示，這就將復(fù)雜的磁路問題簡化為電路問題，這是電機工程中常采用的方法，在今后的學(xué)習(xí)中要特別注意。
空載電流
(1) 空載電流的組成與作用
空載電流 建立空載磁動勢0，該磁動勢在鐵心中產(chǎn)生交變磁通,交變磁通必產(chǎn)生鐵心損耗。因此空載電流包含兩個分量：
一是產(chǎn)生主磁通的無功分量，又稱磁化電流，起激磁作用，與主磁通同相位，用μ表示 ；
另一是對應(yīng)變壓器鐵心損耗的有功分量，又稱鐵耗電流，超前主磁通90°，用fe表示。
(2) 空載電流的大小與性質(zhì)
由磁路歐姆定律（）可知，空載電流（i）的大小與一次繞組的匝數(shù)（n）、磁路的磁通（φ）和磁阻（rm ）有關(guān)。 磁通的大小由電源電壓決定，因此電源電壓的波動影響空載電流的大小。當(dāng)電源電壓一定且繞組匝數(shù)不變時，空載電流只與磁路的磁阻有關(guān)。影響磁路磁阻的因素有鐵心尺寸、鐵心材料、鐵心飽和程 度和疊片工藝等。
空載電流的數(shù)值很小，一般僅占額定電流的2%至10%,并且變壓 器容量愈大，空載電流的百分?jǐn)?shù)愈小。在空載電流的兩個分量中，有功分量所占比重極小，僅為無功分量的10%左右，因此空載電流基本上是屬于無功性質(zhì)的，通常又稱為激磁電流。
(3) 空載電流的波形與影響因素
由磁路歐姆定律可知，空載電流（i）的波形與磁路的磁通(φ) 和磁阻（rm）有關(guān)。對于單相變壓器而言，當(dāng)電源電壓為正弦波時，與其相應(yīng)的主磁通也為正弦波，因此空載電流的波形僅與磁路的磁阻有關(guān)，即與變壓器鐵心的飽和程度有關(guān)。鐵心的磁化曲線是非線 性的，鐵心的飽和程度與變壓器的額定工作點的選擇有關(guān)。若工作點選在磁化曲線的未飽和段，空載電流與磁通是線性關(guān)系，即為正弦波。若工作點選在磁化曲線的飽和段，空載電流與磁通是非線性關(guān)系，即為尖頂波。如圖1.3.3-1所示。并且鐵心愈飽和，空載電流的尖頂波愈尖。一般電力變壓器的額定工作點都選在微飽和段內(nèi)，因此空載電流為尖頂波。
圖1.3.3-1 空載電流的波形
空載損耗
變壓器空載運行時的有功損耗稱為空載損耗。主要包括空載電 流流過一次繞組時在電阻中產(chǎn)生的損耗（銅耗）和交變磁通穿過鐵 心時在鐵心中產(chǎn)生的損耗（鐵耗）。鐵耗占主要分量，可認(rèn)為空載 損耗等于鐵耗。鐵耗由渦流損耗和磁滯損耗組成。
三、空載運行時的方程式
根據(jù)基爾霍夫第二定律，參照圖1.3.2-1所示參考正方向和圖1.3.2-2所示空載運行時各物理量的關(guān)系，可得一、二次繞組的電 動勢平衡方程式。
（一） 一次繞組電動勢平衡方程式
對單相變壓器,變比近似等于額定電壓之比；
對三相變壓器,變比近似等于額定相電壓之比
四、空載運行時的等效電路
空載運行時的等效電路推導(dǎo)如下：
與上式對應(yīng)的等效電路如圖1.3.5-1所示。需注意：等效電路中的激磁阻抗參數(shù)zm、和xm是變量，隨電源電壓變化，即隨鐵心的飽和程度變化。但電源電壓基本不變（為額定電壓），所以等效電路中的激磁阻抗參數(shù)一般取額定電壓時的值，且認(rèn)為是常量。另外，由于主磁通沿鐵心閉合，所遇磁阻大大小于漏磁通所遇磁阻，因此zm>>z1 。
圖1.3.5-1 變壓器空載運行時的等效電路
五、空載運行時的相量圖
相量圖可直觀反映各物理量之間的相位關(guān)系。根據(jù)變壓器空載運行時各物理量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系可作出空載運行的相量圖。
圖1.3.6-1 變壓器空載運行時的相量圖
作圖步驟如下：