本文根據(jù)空載電流與勵(lì)磁電流之間的相互關(guān)系，分別對(duì)各類結(jié)構(gòu)的變壓器空載電流的諧波進(jìn)行了全面的分析，并指出了變壓器空載電流與勵(lì)磁電流的區(qū)別及其諧波與那些因素有關(guān)。

　　變壓器在額定電壓下空載運(yùn)行時(shí)，由勵(lì)磁電流在鐵心中建立主磁通。鐵心的勵(lì)磁電流是由一次繞組和二次繞組共同提供，有一部分勵(lì)磁電流可能在繞組內(nèi)部自行形成通路。變壓器的空載電流與鐵心的勵(lì)磁電流存在一定關(guān)系，但空載電流不完全等同于鐵心的勵(lì)磁電流，它們之間到底存在什么樣的內(nèi)在聯(lián)系呢？

　　1、勵(lì)磁電流的特性分析

　　勵(lì)磁電流是指產(chǎn)生勵(lì)磁磁勢(shì)，使變壓器鐵心磁化而建立主磁通的電流。當(dāng)在一次繞組上外施正弦波電壓時(shí)，為了產(chǎn)生與之相平衡的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，必須在鐵心中建立相應(yīng)的正弦波主磁通。由于鐵磁材料磁化曲線的非線性關(guān)系，建立此正弦波主磁通的勵(lì)磁磁勢(shì)不再是正弦波，而是尖頂波。鐵心的飽和程度越高，勵(lì)磁磁勢(shì)畸變得越厲害。

　　另一方面勵(lì)磁磁勢(shì)將按磁勢(shì)平衡原理由鐵心上所有繞組中流過(guò)的電流共同產(chǎn)生。以單相變壓器為例，如圖，勵(lì)磁磁勢(shì)，將二次繞組中流過(guò)的電流I2按匝數(shù)比折算至一次側(cè)，設(shè)，那么，其中為等效勵(lì)磁電流，為了產(chǎn)生尖頂波的勵(lì)磁磁勢(shì)，就必須提供尖頂波的勵(lì)磁電流，而尖頂波的勵(lì)磁電流一般可分解為基波及3、5、7……次等高次諧波，其表達(dá)式可寫為

　　（1）

　　當(dāng)勵(lì)磁電流的各次諧波都存在流通回路時(shí)，在勵(lì)磁電流中，除基波外，一般以三次諧波電流的幅值最大，五次諧波次之。而且在一定電壓下，勵(lì)磁電流與勵(lì)磁磁勢(shì)一樣，其大小和波形取決于鐵心的飽和程度。飽和程度越高，勵(lì)磁電流的波形畸變?cè)絽柡Γ涓鞔沃C波電流的幅值也越大，這就是勵(lì)磁電流的特性。

　　2、空載電流的特點(diǎn)

　　空載電流是指對(duì)變壓器的一次繞組施加額定頻率的額定電壓時(shí)，其余各繞組開路，流經(jīng)一次繞組的電流。因此，空載電流是從電源側(cè)流經(jīng)變壓器一次繞組的電流。根據(jù)電流連續(xù)性原理，如果三相變壓器一次繞組沒(méi)有中線引出，那么，各相空載電流瞬時(shí)值之和等于零，這就是空載電流必須滿足的條件。如果三相變壓器一次繞組有中線引出，那么，各相空載電流瞬時(shí)值之和等于經(jīng)中線流出的電流瞬時(shí)值。

　　變壓器的空載電流包括勵(lì)磁電流和鐵耗電流，勵(lì)磁電流也成磁化電流。由于鐵耗電流很小，空載電流主要用于勵(lì)磁，所以，有時(shí)也稱空載電流為勵(lì)磁電流。空載電流只在一次繞組中存在，而勵(lì)磁電流可以在一、二次繞組中同時(shí)存在。

　　3、空載電流的諧波分析

　　3.1 單相變壓器

　　單相變壓器在額定電壓下空載運(yùn)行時(shí)，必須提供的勵(lì)磁電流仍可用（1）式來(lái)表示。由于二次繞組沒(méi)有電流通路，勵(lì)磁電流只能由一次繞組單獨(dú)提供。由此可知：?jiǎn)蜗嘧儔浩鞯目蛰d電流就是鐵心的勵(lì)磁電流，并具有與勵(lì)磁電流完全相同的特點(diǎn)。但必須指出：不同次數(shù)的勵(lì)磁電流諧波之間不能簡(jiǎn)單地進(jìn)行疊加。

　　3.2 三相變壓器

　　（1）Y-△聯(lián)結(jié)的三相變壓器。空載運(yùn)行時(shí)由于一次繞組無(wú)中線，所以一次繞組中的空載電流沒(méi)有三次諧波。然而為了建立正弦波的主磁通，勵(lì)磁電流必須是尖頂波，即勵(lì)磁電流中必須包含有三次諧波。三相變壓器的空載運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流中的基波（以及5、7次等諧波）在星結(jié)的一次繞組中流通，這便是空載電流。而勵(lì)磁電流中的三次諧波以及3的奇數(shù)倍次諧波在三角形聯(lián)結(jié)的二次繞組中流通。這時(shí)空載電流并不是勵(lì)磁電流，在有些教材中籠統(tǒng)地說(shuō)“空載電流就是勵(lì)磁電流”是不確切的。

　　（2）△-Y聯(lián)結(jié)的變壓器。當(dāng)其空載運(yùn)行時(shí)空載電流亦無(wú)三次諧波，而三角形聯(lián)結(jié)的一次繞組中可以流通三次諧波電流。所以繞組中勵(lì)磁電流也是尖頂波，可產(chǎn)生正弦波磁通，但空載電流也不是勵(lì)磁電流。

　　變壓器三相結(jié)構(gòu)愈不對(duì)稱，空載電流及其各次諧波三相也愈不對(duì)稱，而且，其三次諧波電流的幅值也愈大。因此，星／三角形聯(lián)結(jié)三相變壓器空載電流的諧波（尤其是三次諧波）除了與鐵心的飽和程度有關(guān)外，還與變壓器三相結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱程度有關(guān)。

　　（3）Y-Y聯(lián)結(jié)變壓器。當(dāng)其空載運(yùn)行時(shí)由于一次繞組星形聯(lián)結(jié)無(wú)中線，空載電流中無(wú)三次諧波；二次繞組也是星形聯(lián)結(jié)，也沒(méi)有給三次諧波電流提供通路，此時(shí)空載電流就是勵(lì)磁電流。由于勵(lì)磁電流中無(wú)三次諧波，其他高次諧波影響很小，勵(lì)磁電流近似為正弦波，使得主磁通為平頂波，從而使繞組相電勢(shì)或相電壓發(fā)生畸變。故此種結(jié)法的繞組只適用于小容量1800kVA以下心式三相配電變壓器。

　　3.3 三相變壓器組

　　常用三相變壓器組一般都含有一個(gè)三角形聯(lián)結(jié)繞組。由于三角形聯(lián)結(jié)繞組的存在，鐵心勵(lì)磁電流的各次諧波都存在流通回路，鐵心磁化的物理過(guò)程與單相變壓器是相似的。三相變壓器組的鐵心勵(lì)磁電流相當(dāng)于單相變壓器的鐵心勵(lì)磁電流，而單相變壓器的鐵心勵(lì)磁電流就是其空載電流。但是，必須指出：三相變壓器組的空載電流與單相變壓器的空載電流是不同的。如果三相變壓器組不含三角形聯(lián)結(jié)繞組，勵(lì)磁電流則不能完全流通，此時(shí)，鐵心磁化的物理過(guò)程與單相變壓器是不同的。實(shí)際上，由于勵(lì)磁電流不能完全流通，這種結(jié)構(gòu)將引起相電壓波形發(fā)生嚴(yán)重畸變，所以一般并不采用。

　　通過(guò)以上分析得知：變壓器的空載電流包括勵(lì)磁電流和鐵耗電流，勵(lì)磁電流也成磁化電流。由于鐵耗電流很小，空載電流主要用于勵(lì)磁，所以，有時(shí)也稱空載電流為勵(lì)磁電流，但空載電流不完全等同于鐵心的勵(lì)磁電流。空載電流的諧波除了與鐵心的飽和程度有關(guān)外，還與變壓器的結(jié)構(gòu)形式以及三相結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱程度有關(guān)。