変圧器の空荷状態

トランスの空載運転

トランスが空載条件下で動作するとき、二次巻線は開放回路となり、二次側の負荷が無くなり、二次電流はゼロになります。一次巻線には、定格電流の2〜10%程度の小さな空載電流I0が流れます。この電流は、コアでの鉄損（磁気ヒステリシス損失と渦電流損失）と一次巻線での最小限の銅損を供給します。

空載電流I0の遅れ角はトランスの損失によって決定され、力率は非常に低く、0.1から0.15の範囲になります。

空載電流の成分とベクトル図
空載電流の成分

空載電流I₀ は以下の2つの成分で構成されています：

• リアクティブ（励磁）成分 Im

• 適用電圧V₁に対して直角に位相がずれる

• 電力消費なしでコア磁束を生成する

• アクティブ（パワ）成分 I_w

• V₁と位相が一致する

• 鉄損と一次巻線の最小限の銅損を供給する

ベクトル図の作成手順

• 励磁成分I_mは磁束ϕと位相が一致し、励磁磁束を生成します。

• 誘導起電力E₁およびE₂は磁束ϕに対して90度遅れます。

• 一次銅損は無視できるほど小さく、二次電流I2 = 0であるため、二次損失はありません。

• 空載電流I0は、ベクトル図に示すように、V1に対して角度ϕ₀（空載力率角）だけ遅れます。

• 適用電圧V₁は、E₁と等しくかつ反対向きに描かれます。その空載時の差は無視できるほど小さいためです。

• アクティブ成分I_wはV₁と位相が一致します。

• 空載電流I₀ はI_mとI_wのベクトル和です。

上記のベクトル図から、以下の結論が得られます：