MC-A5 · 效率与电压调整率
效率与电压调整率
变压器有两种性质不同的损耗。铁损是与负载无关的固定损耗，铜损随负载平方增长，是可变损耗。改变负载，亲手找出效率达到顶点的条件。
效率在何种负载下最大
铁损是与负载无关的水平线，铜损是随负载平方增长的曲线。推动负载，找出两种损耗相遇之处。正是在那个负载，效率达到顶点。
负载率 mm = 0.90
用滑块连续改变负载。两损耗相遇处即顶点。
效率与两种损耗
η = 95.5% · Pcu=3.24 / Pfe=1.00 kW
负载离最大效率点很远。铜损与铁损相差悬殊，其中一方把效率拉低。
不吻合
固定损耗与可变损耗
铁损产生于分路励磁支路。电压与频率一定，磁通就定，磁通所定的磁滞与涡流损耗即便负载为零也流动。所以是与负载无关的固定损耗。铜损产生于串联支路的绕组电阻，按负载电流平方计。负载率 m 下，铜损是额定铜损的 m² 倍。
观察Pcu(m) = m² Pcu
铜损随负载率平方增长，可变。
效率达到顶点的条件
效率是输出除以输出与损耗之和。负载率 m 下 η = mScosφ / (mScosφ + Pfe + m²Pcu)。对 m 求导令其为零，得 Pfe = m²Pcu，即固定损耗与可变损耗相等的条件。整理后，最大效率的负载率为 m = √(Pfe / Pcu)。
选择max η: Pfe = ?
最大效率在可变损耗 = 固定损耗处。
填空m = √(?)
解出负载率，即铁损与铜损之比的平方根。
电压调整率源于串联压降
负载电流流过串联阻抗时，二次电压低于无负载值。这一变化之比即电压调整率，近似式为 ε ≈ p cosφ + q sinφ，其中 p 为百分比电阻压降，q 为百分比电抗压降。滞后(感性)功率因数把电压拉低，调整率为正；超前(容性)功率因数把电压抬高，甚至可为负。
自己来ε = p cosφ + ?
电压调整率是电阻压降与电抗压降之和。
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效率达到顶点处，正是两条损耗曲线相遇的负载。铁损水平、与负载无关，铜损随负载平方增长，在某处与铁损相等。在该点相对输出的损耗最小，效率最大。以负载率写即 m = √(Pfe / Pcu)，也就是可变损耗与固定损耗相等的负载。而同一串联阻抗的压降，则表现为电压调整率 ε ≈ p cosφ + q sinφ。
效率：η = 输出 / (输出 + 铁损 + 铜损)。铜损按负载率平方(m²Pcu)，铁损固定。最大效率在 m²Pcu = Pfe，即可变损耗 = 固定损耗处，负载率为 m = √(Pfe / Pcu)。电压调整率由串联压降得 ε ≈ p cosφ + q sinφ，滞后为正，超前可为负。
收束 A 组
到此完成磁路与变压器。我们用磁路欧姆定律读磁通(A1)，看其中积蓄的能量(A2)，用匝数比调换电压与电流(A3)，把非理想性收入等效电路(A4)，由损耗算出性能(A5)。下一组 B 是在同一磁路上造出旋转的直流机，从换向器把交流变直流的原理讲起。